Новшества в производстве суспензионного полистирола

Изобретение направлено на повышение производительности процесса и кратности вспенивания полистирола ПСВ. Технический результат достигают тем, что способ сухого вспенивания полистирола включает кратковременный нагрев гранул ПСВ в воздушной среде, последующее кратковременное воздействие вакуума на нагретые гранулы, последующее охлаждение гранул под вакуумом ниже температур вязкотекучего состояния полистирола и после охлаждения снятие вакуума. Сухой нагрев гранул ПСВ осуществляют в герметичной емкости, заполненной горячим воздухом. При этом вакуум создают откачкой воздуха из герметичной емкости. Охлаждение гранул осуществляют преимущественно за счет излучения тепловой энергии гранул.[6]

Настоящее изобретение относится к способу получения способных вспениваться полимеров стирола. Описан способ получения способных вспениваться полимеров стирола с молекулярным весом M_w в интервале от 190000-400000 г/моль, включающий пропускание содержащего вспенивающий агент расплава полимера стирола с температурой в интервале от 140 до 300°С через нагретую до температуры, превышающей на 20-100°С температуру указанного расплава, сопловую плиту с отверстиями, диаметр которых на выходе сопла составляет максимально 1,5 мм, и последующее гранулирование (рис. 1.1). Технический результат - повышение производительности способа, а именно повышение пропускной способности при заданных диаметром гранул и однородным распределением размеров гранул[7]

.

Рис. 1.2.

Изобретение связано со средствами для перемещения олефиновых полимеров в фазе суспензии. Описан способ переноса потока суспензии, содержащей полимер, через переходную линию из первого полимеризационного реактора во второй полимеризационный реактор, в котором до подачи из переходной линии во второй полимеризационный реактор поток суспензии разделяют на два потока, первый из которых возвращают в первый реактор, в то время как второй поток проходит во второй реактор, причем длина переходной линии между первым реактором и точкой разделения потока больше, чем длина переходной линии между вторым реактором и точкой разделения потока. Описаны также варианты способа переноса потока суспензии. Технический результат - снижение проблем, связанных с седиментацией и засорением переходной линии между первым и вторым реактором полимеризации. [8]

Изобретение относится к нефтехимии, а именно к технологии производства полимерных материалов, и может быть использовано при производстве вспенивающегося полистирола. Описан способ получения высокомолекулярного вспенивающегося полистирола путем полимеризации стирола в две стадии, на первой из которых проводят форполимеризацию стирола в присутствии основного инициатора процесса (1) антипирена гексабромциклододекана и его синергиста - дикумилпероксида, регулятора роста цепи, второго инициатора - O,O-третамил-O-(2 гексил)-монопероксикарбоната (2) с последующей суспензионной полимеризацией на второй стадии в водной среде в присутствии стабилизатора - поливинилового спирта, регулятора роста цепи, третьего инициатора третбутилпербензоата (3) и вспенивающего агента, отличающийся тем, что в качестве основного инициатора процесса используют 2,5-бис/2-этилгексаноил-перокси/-2,5 диметилгексан и процесс осуществляют при массовом соотношении трех инициаторов 1:2:3, равном 0,956:1:(1,14-2,5) до получения полимера с относительной вязкостью 2,1-2,3.

Известен способ получения вспенивающегося полистирола путем многостадийной блочно-суспензионной полимеризации, состоящий из подготовки сырья, форполимеризации стирола в массе, суспендирования форполимера в водном растворе стабилизатора - тонкой суспензии трикальцийфосфата, окончательной полимеризации с введением вспенивателя-изопентана, отжима гранул на центрифуге, сушки гранул в потоке горячего воздуха, рассева и упаковки готового продукта.

Недостатком данного способа является применение инициаторов полимеризации на стадии форполимеризации и окончательной полимеризации с существенно отличающимися температурными параметрами разложения перекисей, что в условиях реактора даже при интенсивном перемешивании приводит к местному перегреву реакционной смеси с получением полидисперсного продукта по молекулярно-массовому распределению и переходу процесса в неконтролируемый режим, чреватый образованием агломерата («козла»)

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения вспенивающегося полистирола путем многостадийной блочно-суспензионной полимеризации, состоящий из подготовки сырья, форполимеризации стирола в массе в присутствии инициатора-перекиси бензоила, антипирена - гексабромциклододекана, синергиста антипирена - перекиси дикумила, регулятора роста цепи - димера альфаметилстирола, суспендирования форполимера в водном растворе стабилизатора - поливинилового спирта, окончательной полимеризации с использованием в качестве инициатора третбутилпербензоата, регулятора роста цепи - димера альфаметилстирола, хлористого кальция, углекислого кальция и с введением вспенивателя - изопентана, отжима гранул на центрифуге, сушке гранул в потоке горячего воздуха, рассева и упаковке готового продукта.

Недостатком прототипа является относительно невысокий молекулярная масса, выражаемый показателем «Относительная вязкость» и составляющий 1,6-1,8 единиц.

Молекулярная масса является величиной, определяющей весь комплекс физико-механических свойств полимера, область его применения, технологию переработки и экономичность процесса переработки его в изделия.

Целью предлагаемого изобретения является повышение молекулярной массы полимера на 30000-40000 ед. за счет замены классического монофункционального инициатора процесса - перекиси бензоила на бифункциональную перекись - 2.5-бис(2-этилгексаноил-перокси)-2,5-диметилгексан («ТРИГОНОКС-141») с получением вспенивающегося полистирола с показателем «Относительная вязкость» 2,3-2,4 ед.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения вспенивающегося полистирола путем многостадийной блочно-суспензионной полимеризации, состоящем из подготовки сырья, форполимеризации стирола в массе в присутствии инициатора полимеризации, антипирена, синергиста антипирена и регулятора роста цепи, суспендирования форполимера в водном растворе стабилизатора - поливинилового спирта, окончательной полимеризации в присутствии инициатора полимеризации и регулятора роста цепи с введением вспенивателя - изопентана, отжима гранул на центрифуге, сушки гранул, рассева и упаковки готового продукта. Процесс форполимеризации и окончательной полимеризации стирола осуществляется с использованием трехкомпонентной смеси инициаторов, позволяющей интенсифицировать процесс с одновременным снижением количества используемого инициатора в 7-8 раз и соответствующим сглаживанием экзотермии процесса. При этом компоненты инициирующей смеси различаются температурными параметрами разложения, что позволяет мягко повышать температуру реакционной смеси. Для этого на стадии форполимеризации загружается инициатор полимеризации - «Тригонокс-141» 2,5 бис(2-этилгексаноил-перокси)-2,5-диметилгексан и дополнительно вводится инициатор O,O-третамил-O-(2-гексил)-монопероксикарбонат («Люперокс-ТАЕК», «Тригонокс-131). На стадии окончательной полимеризации загружается инициатор - третбутилпербензоат «Тригонокс-С». При этом вместо 17 кг перекиси бензоила загружается всего 2,2 кг «Тригонокса 141», что снижает суммарный расход инициатора на процесс на 14,5-14,8 кг на цикл, происходящий в реакторе вместимостью 10 м³.

Внедрение предлагаемой трехкомпонентной смеси перекисных инициаторов полимеризации позволяет существенно изменить структуру получаемого полимера, обеспечивая его экономически выгодную пригодность в качестве сырья для всего ряда пенопластов (марки 15, 25, 35, 50), полученных из полистирола для вспенивания, изготовленного блочно-суспензионным методом, так и пенопластов типа «Пеноплекс», получаемых экструзионным методом. [9 ]

В настоящее время в химии высокомолекулярных соединений активно развивается научное направление, связанное с контролируемым синтезом макромолекул в условиях радикального инициирования.

В результате проведения исследований в данной области, [10] был предложен ряд оригинальных подходов проведения контролируемой радикальной полимеризации, в том числе обратимое ингибирование процесса получения полимеров стабильными радикалами, а также металлсодержащими соединениями. Однако, подавляющее большинство работ по контролируемому синтезу макромолекул посвящено вопросам блочной полимеризации виниловых мономеров, в том числе стирола, метилметакрилата, бутилметакрилата и некоторых эфиров акриловой кислоты.

Особенности контролируемой водно-дисперсионной полимеризации изучены значительно меньше, чем блочной. В ряде работ для реализации < механизма контролируемой' полимеризации в водных средах были использованы подходы, апробированные для блочной полимеризации. В результате исследований установлено, что в большинстве изученных систем закономерности контролируемой блочной полимеризации можно перенести с некоторыми ограничениями на дисперсионные процессы. Однако перспективы полупромышленного внедрения указанных подходов ограничены главным недостатком подобных процессов - высокими температурами проведения синтеза полимеров (120-140°С), в то время как в промышленности, как правило, используют температуры 50-70°С. Увеличение температуры до 100°С и выше в условиях эмульсионной полимеризации неизбежно вызывает кипение диспесионной среды - воды и недопустимо с технологической точки зрения. Для предотвращения этого нежелательного явления полимеризацию необходимо проводить при повышенном давлении, что усложняет аппаратное оформление процесса. Другим аспектом необходимости снижения температуры промышленного способа получения полимеров является энергосбережение.

В свете вышеизложенного целью данной работы явилась разработка методов проведения контролируемой полимеризации в блоке и эмульсии при температурах ниже 100°С с использованием нитроксильных радикалов и их источников.

Научная новизна и значимость работы:

• Разработан метод проведения контролируемой эмульсионной полимеризации при атмосферном давлении и относительно низких температурах (< 100°С), основанный на использовании высокомолекулярных нитроксильных радикалов.

• Изучено влияние строения регулирующих добавок и их концентрации, температуры и природы эмульгаторов на процесс контролируемой, эмульсионной полимеризации, проводимой в присутствии нитроксильных радикалов;

• Предложены новые регуляторы роста цепи на основе нитроксильных радикалов и нитронов имидазольного ряда;

• Проведены систематические исследования активности полимеров, полученных контролируемой полимеризацией в присутствии нитроксильных радикалов, генерируемых, в реакциях пост- и блок – сополимеризации, [10].

В своей работе, [11] Скуркис, Юлия Олеговна исследует монодисперсные полимерные микросферы, применяющиеся в различных областях науки и техники. Их правильная сферическая форма и монодисперсность позволяют широко использовать полимерные микросферы в качестве модельных коллоидов при изучении реологического поведения, стабильности, седиментации, электрокинетики и агрегации коллоидов. Достаточно крупные монодисперсные полимерные частицы с диаметром более 1 мкм могут быть использованы в качестве сорбентов для анализа и разделения биологически активных веществ (БАВ) методами жидкостной хроматографии. В последние годы монодисперсные полимерные микросферы эффективно применяются в иммуноанализе в качестве носителей иммунореагентов, среди которых главную роль играют белки. Молекулы БАВ содержат в своем составе разнообразные ионогенные группы, поэтому они не только могут вступать в специфические взаимодействия с поверхностью полимерного носителя, но и влиять на распределение поверхностного заряда.

При этом, наряду с величиной заряда немаловажное значение имеет и химическая природа полимерной поверхности - степень ее гидрофобности, наличие тех или иных функциональных групп, их кислотно-основные свойства и т. д. Микросферы служат для визуализации иммунохимических реакций, в которых образование комплекса антиген-антитело проявляется как агрегация частиц латекса, несущих на поверхности один из взаимодействующих компонентов. На специфичность и чувствительность такой реакции определяющее влияние оказывает конформация макромолекул белка, она меняется в зависимости от структуры поверхности микросфер и их электроповерхностных свойств.

.