一種導熱係數低的聚苯乙烯的製備方法
2023-05-18 06:26:56 1
一種導熱係數低的聚苯乙烯的製備方法
【專利摘要】本發明提供一種製備導熱係數低的聚苯乙烯的方法，包括製備苯乙烯—乙烯共聚物—聚苯乙烯混合物；分離混合物、相轉化並製備聚苯乙烯膠體；在反應釜中添加保溫材料以及阻燃材料；降溫出料、洗滌乾燥、得到聚苯乙烯珠粒；發泡、熟化、入模得到導熱係數低的聚苯乙烯。本發明具有製備工藝可控性強、通過本方法得到的聚苯乙烯在具有優秀保溫性的同時還具有良好的阻燃性並且力學性能優秀，使用壽命長的特點。
【專利說明】一種導熱係數低的聚苯乙烯的製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於化工材料加工領域，具體涉及一種導熱係數低的聚苯乙烯的製備方法。
【背景技術】
[0002]聚苯乙烯是指由苯乙烯單體經自由基加聚反應合成的聚合物，是一種無色透明的熱塑性塑料，價格低廉並且易於加工成型，再加上優越的隔熱保溫性能，因此被廣泛應用於建築外牆的保溫材料。
[0003]但是由於基苯乙烯是以C與H為主要元素的一種閉孔結構的硬質泡沫塑料，使其極限氧指數較低，導熱係數較高，不僅在較低的溫度下就能燃燒，並且一旦著火就會劇烈燃燒，火焰高速蔓延擴散至整個表面，使基材高度收縮熔融、不成炭，同時會產生大量黑色煙霧、有毒氣體以及帶明火的熔滴，導致燃燒更加嚴重。
[0004]現有技術中，為了使聚苯乙烯塑料在保溫的同時具有良好的阻燃性，通常在聚苯乙烯塑料的表面塗覆阻燃劑，但是阻燃劑與聚苯乙烯的相容性較差，所得到的聚苯乙烯塑料的力學性能較差，難以達到外牆保溫材料的使用要求。若在製備聚苯乙烯時直接加入阻燃劑，不僅導熱係數會升高，保溫性能變差，同時也會帶來一系列安全問題。
[0005]因此，研製出一種導熱係數低的聚苯乙烯的製備方法是本領域技術人員有待研究的新課題。
【發明內容】
[0006]為了解決上述問題，本發明提供一種導熱係數低的聚苯乙烯的製備方法，得到的聚苯乙烯在具有優秀保溫性的同時，還具有良好的阻燃性。
[0007]為了達到上述目的，本發明提供如下技術方案:
一種導熱係數低的聚苯乙烯的製備方法，其特徵在於:
具體步驟為:
(1)、向預轉化反應器中添加聚苯乙烯材料，包括苯乙烯單體、乙烯共聚物以及輔助助劑，聚合苯乙烯單體形成聚苯乙烯；所述聚合進行到轉化率為形成的苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物的相轉化起始點的62-96% ；
(2)、對步驟(1)中形成的苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物進行分離，以生成包含所形成步驟(1)中混合物的64_95wt%的第一物流以及包含餘量所形成步驟(1)中混合物的第二物流；
(3)、向第二反應器中添加第一物流，進行進一步苯乙烯聚合，引起第一物流的相轉
化；
(4)、將步驟(3)中的相轉化第一物流以及步驟(2)中得到的第二物流以25-33S—1的剪切速率在靜態混合機中混合，進行第二次相轉化，生成聚苯乙烯膠體；
(5)、將步驟(4)中得到的聚苯乙烯膠體投入高壓聚合反應釜中，添加石棉、纖維絨、珍珠巖、矽酸鋁棉、水、滲透劑、分散劑、乳化劑以及引發劑，以5°C /min的速度升溫至85-95°C，逐漸攪拌均勻並保持釜溫；
(6)當釜內反映達到85-90%反應率時，添加次磷酸鋁、發泡劑以及活性磷酸鈣，並攪拌均勻；
(7)將反應釜的溫度升至120-135°C，保溫I小時；
(8)降溫出料並洗滌乾燥，得到聚苯乙烯珠粒；
(9)將步驟(8)中得到的聚苯乙烯珠粒放入發泡器中進行發泡，將預發泡的泡球在室溫下熟化、入模，得到所述導熱係數低的聚苯乙烯。
[0008]本發明提供一種製備導熱係數低的聚苯乙烯的方法，主要包括製備苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物；分離混合物、相轉化並製備聚苯乙烯膠體；在反應釜中添加保溫材料以及阻燃材料；降溫出料、洗滌乾燥、得到聚苯乙烯珠粒；發泡、熟化、入模得到導熱係數低的聚苯乙烯。
[0009]首先將苯乙烯單體、乙烯共聚物以及輔助助劑添加至預轉化反應器中，進行聚合反應，形成苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物；本發明使用乙烯共聚物替代現有技術中的二烯類橡膠，乙烯類共聚物與二烯類橡膠相比，具有穩定性好、耐老化、易加工、低成本高性能等特點，並且可以即時添加，可控性強。
[0010]將苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物分離成第一物流與第二物流，對第一物流進行相轉化，再混合以第二物流進行第二次相轉化，形成聚苯乙烯膠體。
[0011]之後將初步得到的聚苯乙烯膠體投入高壓聚合反應釜中，添加石棉、纖維絨、珍珠巖、矽酸鋁棉、水、滲透劑、分散劑、乳化劑以及引發劑，以5°C /min的速度升溫至85-95°C，逐漸攪拌均勻並保持釜溫。以上為添加保溫材料，使用石棉、纖維絨、珍珠巖、矽酸鋁棉作為保溫材料具有以下優點:不刺激皮膚、對人身無傷害；無散失粉塵汙染、無毒、符合環保要求；耐酸鹼、無腐蝕並且導熱係數低、熱損失少。添加滲透劑、分散劑、乳化劑以及引發劑之後，能使提升聚苯乙烯表面層硬度與光亮、提升韌性、成型加工性能好。
[0012]隨後向反應釜中添加次磷酸鋁、發泡劑以及活性磷酸鈣；次磷酸鋁為無機磷系阻燃劑，含磷量高，並且鋁元素具有抑煙作用；活性磷酸鈣能夠作為分散劑。
[0013]作為優選，步驟(1)中苯乙烯單體佔聚苯乙烯材料質量百分比的65-80%,乙烯共聚物佔聚苯乙烯材料質量百分比的15-25%，輔助助劑佔聚苯乙烯材料質量百分比的5-10%ο
[0014]作為優選，輔助助劑包括增容劑、穩定劑以及白油，並且各成分的質量百分比為:增容劑:75-85%、穩定劑:10-20%、白油:5-10%ο
[0015]輔助助劑包括增容劑、穩定劑以及白油；添加增容劑能夠藉助分子間的鍵合力，使乙烯單體與乙烯共聚物結合為一體，進而得到穩定的混合物；添加穩定劑能夠減慢聚合反應，保持化學平衡，降低混合物表面張力，防止光、熱分解或者氧化分解等作用；添加白油能夠使得混合物變得亮澤、鮮豔，能夠提高乙烯單體與乙烯共聚物結合後得到混合物的各項性能。
[0016] 作為優選，步驟(5)中的石棉、纖維絨、珍珠巖、矽酸鋁棉、水、滲透劑、分散劑、乳化劑以及引發劑所佔質量百分比分別為:15-25%、15-36%、35-42%、4-8%、18-25%, 1.5-2%,
1.5-2.5%、0.7-1.4% 以及 3-7%ο[0017]作為優選，步驟(6)中次磷酸鋁、發泡劑以及活性磷酸鈣所佔質量百分比分別為:30-45%、10-25%、40-60%。
[0018]本發明與現有導熱係數低的聚苯乙烯的製備方法相比，使用乙烯共聚物替代現有的二烯類橡膠；在聚苯乙烯中添加石棉、纖維絨、珍珠巖、矽酸鋁棉作為保溫材料，並添加滲透劑、分散劑、乳化劑以及引發劑提升其表面層性能與成型加工性能；最後又使用次磷酸鋁以及活性磷酸鈣，是聚苯乙烯阻燃性更優秀。因此本發明的有益效果為:(1)製備工藝可控性強；(2)得到的聚苯乙烯在具有優秀保溫性的同時還具有良好的阻燃性；(3)得到的聚苯乙烯力學性能優秀，使用壽命長。
【具體實施方式】
[0019]以下將結合具體實施例對本發明提供的技術方案進行詳細說明，應理解下述【具體實施方式】僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。
[0020]實施例1:
一種導熱係數低的聚苯乙烯的製備方法，具體步驟為:
(I)、向預轉化反應器中添加聚苯乙烯材料，包括65%的苯乙烯單體、25%的乙烯共聚物以及10%的輔助助劑，聚合苯乙烯單體形成聚苯乙烯；所述聚合進行到轉化率為形成的苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物的相轉化起始點的62% ;其中輔助助劑包括75%的增容劑、20%的穩定劑以及5%白油。
[0021](2)、對步驟(1)中形成的苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物進行分離，以生成包含所形成步驟(1)中 混合物的64wt%的第一物流以及包含餘量所形成步驟(1)中混合物的第二物流。
[0022](3)、向第二反應器中添加第一物流，進行進一步苯乙烯聚合，引起第一物流的相轉化。
[0023](4)、將步驟(3)中的相轉化第一物流以及步驟(2)中得到的第二物流以26s—1的剪切速率在靜態混合機中混合，進行第二次相轉化，生成聚苯乙烯膠體。
[0024](5)、將步驟(4)中得到的聚苯乙烯膠體投入高壓聚合反應釜中，添加18%的石棉、15%的纖維絨、35%的珍珠巖、4%的矽酸鋁棉、18%的水、1.5%的滲透劑、1.5%的分散劑、0.7%的乳化劑以及6.3%的引發劑，以5°C /min的速度升溫至85°C，逐漸攪拌均勻並保持釜溫。
[0025](6)當釜內反映達到85%反應率時，添加30%的次磷酸鋁、10%的發泡劑以及60%的活性磷酸鈣，並攪拌均勻。
[0026](7)將反應釜的溫度升至120°C，保溫I小時。
[0027](8)降溫出料並洗滌乾燥，得到聚苯乙烯珠粒。
[0028](9)將步驟(8)中得到的聚苯乙烯珠粒放入發泡器中進行發泡，將預發泡的泡球在室溫下熟化、入模，得到所述導熱係數低的聚苯乙烯。
[0029]實施例2:
一種導熱係數低的聚苯乙烯的製備方法，具體步驟為:
(I)、向預轉化反應器中添加聚苯乙烯材料，包括72%的苯乙烯單體、20%的乙烯共聚物以及8%的輔助助劑，聚合苯乙烯單體形成聚苯乙烯；所述聚合進行到轉化率為形成的苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物的相轉化起始點的85% ;其中輔助助劑包括80%的增容劑、10%的穩定劑以及10%白油。
[0030](2)、對步驟(1)中形成的苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物進行分離，以生成包含所形成步驟(1)中混合物的82wt%的第一物流以及包含餘量所形成步驟(1)中混合物的第二物流。
[0031](3)、向第二反應器中添加第一物流，進行進一步苯乙烯聚合，引起第一物流的相轉化。
[0032](4)、將步驟(3)中的相轉化第一物流以及步驟(2)中得到的第二物流以30s—1的剪切速率在靜態混合機中混合，進行第二次相轉化，生成聚苯乙烯膠體。
[0033](5)、將步驟(4)中得到的聚苯乙烯膠體投入高壓聚合反應釜中，添加15%的石棉、18%的纖維絨、37%的珍珠巖、4%的矽酸鋁棉、18%的水、2.1%的滲透劑、1.5%的分散劑、1.4%的乳化劑以及3%的引發劑，以5°C /min的速度升溫至90°C，逐漸攪拌均勻並保持釜溫。
[0034](6)當釜內反映達到88%反應率時，添加40%的次磷酸鋁、18%的發泡劑以及42%的活性磷酸鈣，並攪拌均勻。
[0035](7)將反應 釜的溫度升至130°C，保溫I小時。
[0036](8)降溫出料並洗滌乾燥，得到聚苯乙烯珠粒。
[0037](9)將步驟(8)中得到的聚苯乙烯珠粒放入發泡器中進行發泡，將預發泡的泡球在室溫下熟化、入模，得到所述導熱係數低的聚苯乙烯。
[0038]實施例3:
一種導熱係數低的聚苯乙烯的製備方法，具體步驟為:
(I)、向預轉化反應器中添加聚苯乙烯材料，包括80%的苯乙烯單體、15%的乙烯共聚物以及5%的輔助助劑，聚合苯乙烯單體形成聚苯乙烯；所述聚合進行到轉化率為形成的苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物的相轉化起始點的95% ;其中輔助助劑包括85%的增容劑、10%的穩定劑以及5%白油。
[0039](2)、對步驟(1)中形成的苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物進行分離，以生成包含所形成步驟(1)中混合物的95wt%的第一物流以及包含餘量所形成步驟(1)中混合物的第二物流。
[0040](3)、向第二反應器中添加第一物流，進行進一步苯乙烯聚合，引起第一物流的相轉化。
[0041](4)、將步驟(3)中的相轉化第一物流以及步驟(2)中得到的第二物流以33s—1的剪切速率在靜態混合機中混合，進行第二次相轉化，生成聚苯乙烯膠體。
[0042](5)、將步驟(4)中得到的聚苯乙烯膠體投入高壓聚合反應釜中，添加16%的石棉、15%的纖維絨、37%的珍珠巖、5%的矽酸鋁棉、18%的水、2.5%的滲透劑、1.5%的分散劑、1%的乳化劑以及4%的引發劑，以5°C /min的速度升溫至95°C，逐漸攪拌均勻並保持釜溫。
[0043](6)當釜內反映達到90%反應率時，添加45%的次磷酸鋁、15%的發泡劑以及40%的活性磷酸鈣，並攪拌均勻。
[0044](7)將反應釜的溫度升至135°C，保溫I小時。
[0045](8)降溫出料並洗滌乾燥，得到聚苯乙烯珠粒。
[0046](9)將步驟(8)中得到的聚苯乙烯珠粒放入發泡器中進行發泡，將預發泡的泡球在室溫下熟化、入模，得到所述導熱係數低的聚苯乙烯。[0047]本發明方案所公開的技術手段不僅限於上述實施方式所公開的技術手段，還包括由以上技術特徵 任意組合所組成的技術方案。
【權利要求】
1.一種導熱係數低的聚苯乙烯的製備方法，其特徵在於: 具體步驟為: (1)、向預轉化反應器中添加聚苯乙烯材料，包括苯乙烯單體、乙烯共聚物以及輔助助劑，聚合苯乙烯單體形成聚苯乙烯；所述聚合進行到轉化率為形成的苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物的相轉化起始點的62-96% ； (2)、對步驟(1)中形成的苯乙烯一乙烯共聚物一聚苯乙烯混合物進行分離，以生成包含所形成步驟(1)中混合物的64-95wt%的第一物流以及包含餘量所形成步驟(1)中混合物的第二物流； (3)、向第二反應器中添加第一物流，進行進一步苯乙烯聚合，引起第一物流的相轉化； (4)、將步驟(3)中的相轉化第一物流以及步驟(2)中得到的第二物流以25-33S—1的剪切速率在靜態混合機中混合，進行第二次相轉化，生成聚苯乙烯膠體； (5)、將步驟(4)中得到的聚苯乙烯膠體投入高壓聚合反應釜中，添加石棉、纖維絨、珍珠巖、矽酸鋁棉、 水、滲透劑、分散劑、乳化劑以及引發劑，以5°C /min的速度升溫至85-95 °C，逐漸攪拌均勻並保持釜溫； (6)當釜內反映達到85-90%反應率時，添加次磷酸鋁、發泡劑以及活性磷酸鈣，並攪拌均勻； (7)將反應釜的溫度升至120-135°C，保溫I小時； (8)降溫出料並洗滌乾燥，得到聚苯乙烯珠粒； (9)將步驟(8)中得到的聚苯乙烯珠粒放入發泡器中進行發泡，將預發泡的泡球在室溫下熟化、入模，得到所述導熱係數低的聚苯乙烯。
2.根據權利要求1所述的一種導熱係數低的聚苯乙烯的製備方法，其特徵在於:所述步驟(1)中苯乙烯單體佔聚苯乙烯材料質量百分比的65-80%，乙烯共聚物佔聚苯乙烯材料質量百分比的15-25%，輔助助劑佔聚苯乙烯材料質量百分比的5-10%。
3.根據權利要求1或2所述的一種導熱係數低的聚苯乙烯的製備方法，其特徵在於:所述輔助助劑包括增容劑、穩定劑以及白油，並且各成分的質量百分比為:增容劑:75-85%、穩定劑:10-20%、白油:5-10%ο
4.根據權利要求1所述的一種導熱係數低的聚苯乙烯的製備方法，其特徵在於:所述步驟(5)中的石棉、纖維絨、珍珠巖、矽酸鋁棉、水、滲透劑、分散劑、乳化劑以及引發劑所佔質量百分比分別為:15-25%、15-36%、35-42%、4-8%、18-25%、1.5_2%、1.5-2.5%、0.7-1.4% 以及 3-7%。
5.根據權利要求1所述的一種導熱係數低的聚苯乙烯的製備方法，其特徵在於:所述步驟(6)中次磷酸鋁、發泡劑以及活性磷酸鈣所佔質量百分比分別為:30-45%、10-25%、40-60%ο
【文檔編號】C08F212/08GK103965408SQ201410170106
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月25日 優先權日:2014年4月25日
【發明者】蔣武鋒, 王詩遙, 梅春明 申請人:江蘇賽寶龍石化有限公司