Спосіб одержання удароміцного полістиролу

Спосіб одержання удароміцного полістиролу, шляхом полімеризації в масі розчину полібу тадієнового каучуку в стиролі в каскаді реакторів із зніманням тепла випаруванням частини стиролу конденсацією парів і поверненням конденсату в реактори каскаду при ступінчастому підніманHt температури і конверсії стиролу із наступним відгоном продуктів, що не прореагували у ва куум-камері, який відрізняється тим, що для співполімеризації аикористовують стерєорегулярний полібутадієновий каучук кобальтової полімеризації з активністю 8-10%/год , у вихідний розчин каучуку в стиролі вводять відгін продуктів які не прореагували, після вакуум камери в Винахід відноситься до одержання пластмас зокрема, до одержання удароміцного полісти ропу /МП безперервним способом пошмериэаци в масі як конструкційний матеріал, знаходить широке застосування у багатьох галузях, наприклад у ХІМІЧНІЙ промисловості, машинобудуванні, будівництві електротехніці та інших галузях господарства Відомий безперервний спосіб отримання удароміцного попістиропу полімеризацією в масі розчину пол (бутадієнового каучуку в стиролі у присутності блок-співполімеру стиролу з дієном при ступінчастому підніманні конверсії стиролу із нас тупним відгоном мономера, що не прореагував в якому з метою підвищення значения розруйновуючої напруги кінцевого продукту блок-співполімер у КІЛЬКОСТІ 1 5-2,5% від загальної маси завантаження у вигляді розчину в стиролі вводять у полімеризаційну масу при значенні конверсії стиролу чи сєльно рівний добутку вмісту бутадієнового каучу ку у вихідному розчині на коефіцієнт рівний 1,11.9 мас % (1 А с СРСР N» 1603718, С 08 F 279/02 надр БВ №40, 1990) Недоліком зазначеного способу є значна витрата еластомерної частини (каучук + блокспівполімер) - 9,5-12%, що збільшує собівар тість матеріалу, а показник розруйновуючої напруги кінцевого продукту не перевищує 2в 0 МПа Спосіб реалізований у 3-х ступінчастому каскаді реакторів Найбільш близьким по апаратурному оформленню, технічній сутності та ефекту що досягається, с спосіб отримання удароміцного полістиролу шляхом полімеризації в масі розчину каучуку в стиролі в каскаді 2 реакторів із зніманням тепла випаруванням частини стиролу конденсацією парів і поверненням конденсату в реактори каскаду при ступінчастому підніманні температури реакційної маси і ступінчастому підніманні конверсії стиролу із наступним відгоном компонентів що не прореагували у вакуум-камері та утилізації відгону поза процесом в якому з метою підвищення удароміцності продукту, в перший реактор каскаду конденсат повертають у КІЛЬКОСТІ ЩО В 9-12 разів перевищує кількість конденсату, який утворився із розчину а відношення навантаження на перший реактор до обєму маси в ньому підтримується у межах 016-0 21 ч 1 [2 А с СРСР № 1706185 А 1, С 08 F 279/02 1993, Бюл № 45-46 - прототип] Недоліком зазначеного способу є низьке значення розруйновуючої напруги кінцевого продукту і значна витрата виробництва у вигляді відгону компонентів які не прореагували, що збільшує витратний коефіцієнт по стиролу ускладнено управління процесом полімеризації при різних поставках сировини зокрема каучуку збільшується розкид показників якості готового продукту В основу винаходу поставлена задача підвищення значення розруйновуючої напруги при зберіганні на попередньому рівні інших фізико меха КІЛЬКОСТІ 2 5-3 5% від загального завантаження вихідної суміші ю со < 35170 нічних властивостей УМП і зниження відходу ви робництва у вигляді відгону продуктів які не про реагували шляхом цілеспрямованих змін технологи у поєднанні з підбором каучуку із певними характеристиками Поставлена задача досягається за рахунок полімеризації в масі розчину полібутадієнового каучуку в стиролі в каскаді реакторів із зніманням тепла випаруванням частини стиролу конденсацією п,зрів і поверненням конденсату в реактори каскаду при ступінчастому підніманні температури 1 конверсії стиролу із наступним відгоном продук тів, які не прореагували у вакуум камері причому для співполімеризації використовують стереорегу лярний полібутадієновий каучук кобальтової полі меризаци з активністю 8-10%/год у вихідний розчин каучуку в стиролі вводять ВІДГІН продуктів які на пр^' і-згусп~ч п'-пя пакуєм камрри у плькості 2 5-3 5% від загального завантаження вихідної суміші Використання каучуку із заданою активністю (звичайно активність чазначеного каучуку в іалежиості від постачальників і поставок копиваеться в межах 3~12%/гоц) забезпечує можливість безпе рррвного повернення у вихідний розчин каучуку певної частини відгону продуктів які не прореагу вали після вакуум камери що дає можливість ути лізувати відходи виробництва і знизити витратний коефіцієнт по стиролу noneruiyf управління процесом полімеризації за рахунок хімічної активності відгону в процесі полімеризації та зміни дозування відгону при ЗМІНІ активності каучуку в заданих межах При активності каучуку нижче межі що заяв ляється повертати ВІДГІН у систему не можна то му що ускладнюється управління процесом полімеризації і погіршуються фізико-механічні властивості готового продукту Використання каучуку із заданою активністю у поєднанні із відгоном дозволяг в першому реакторі каскаду досягати необхідного ступеня конвер см при більш низьких температурах (105-115°С у порівнянні із 132~134°С по прототипу) а це забезпечує утворення полімеру із більш високою моле кулярною масою що вносить основний внесок у досягнення ефекту підвищення значення розруйновуючої напруги при розриві в готовому продукті У разі використання каучуку без обмежень по активності (даний показник не передбачається діючими стандартами) для підтримання заданого обєму виробки на установці вимагається або зміна температурного режиму в більш широких межах або зміна концентрації ініціатора полімеризації і регуля тора зростання полімерного ланцюга У будь якому випадку це призводить до збільшення розкиду показників якості УМП У пропонованому способі зазначений недолік усувається за рахунок відсутності необхідності ЗМІНИ в широких межах температурного ре жиму або рецептури завантаження Зміна показників по активності каучуку і концентрації відгону у вихідному розчині каучуку за встановлені межі призводять до втрати ефекту що досягається Для реалізації способу використовують сировину яка має наступні характеристики 1 Стирол - ГОСТ 10003-81 із зміною № 1 масова частка стиролу 99 2-99 8% масова частка полімеру відсутність основність н/б 0,0001 мг НСІ/г, масова частка п-третбутилпірокатехіну н/б 0,001 % 2 Каучук стереорегулярний полібутадієновий вміст 1,4 цис структур 96-97% індекс розгалуженості 2,7-3,3 неграничність. % 96-98 масова частка стабілізатора, % 0,1 -0,3 масова частка летючих % 0,5-0,7 масова частка води % 0,1 вязкість по Муні, 100рС 40-50 динамічна в язкість 5 0% го каучуку в стиролі МПа 125-160 масова частка нерозчинних у стиролі (гепь)РРМ 100-300 кольоровість по Арно, од 5-10 активність %/год 8-10 Активність каучуку в %/год визначають шляхом вимірювання швидкості полімеризації 8% го розчину каучуку в стиролі із додаванням 0,03% третбутилпербензоата, 0 08% третинного додецилмеркаптана 0 08% ірганокса f 1 0% медичного вазелінового масла при 110°С 3 Третбутилпербензоат ТУ 605-1997-85 масова частка основної речовини, % 98,5 масова частка активного кисню, % 8,1 4 Третинним дпдеци »k.*ep43Tr3u ТУ 38 10252-79 масова частка третинного додецилмеркаптана % 96,5 масова частка меркантанової сірки, % 15,3 5 Медичне вазелінове масло ГОСТ 3164-78 в'язкість кінематична при50°С сСт 28-38 зольність % 0,01 вміст води і парафіну відсутнє 6 Фенозан 23 марка А ТУ 6-22 0205603-388 7 Тринонілфенілфосфат ТУ 6-02-680-89 масова частка фосфору % 40 кислотне число, мГкон/г 0,5 8 ВІДГІН продуктів, які не прореагували, після вакуум камери, хроматографічний аналіз у порядку виходу на хроматограф мас % Вуглеводні з Т (кип) до 80°С 0 01-0 08 бензол 0 06-0,07 толуол 0,04-0,05 етилбензол 1,4-2,0 ізопропилбрнзол 0,12-0,14 п-пропилбензол 0,001-0,002 етиліолуол 0 03-0 1 стирол 93-96 альфа -метилстирол 0,01-0,04 35170 фенілацетат 0,003-0,006 Вуглеводні з Т (кип) 165-180°С п-бутилбєнзол " 0,001-0,005 6-метилстирол 0,001 -0,003 п-єтилстирол0,019-0,021 Циноли 0,002-0,003 псевдокумол 0,001-0,002 бензальдегід 0,043-0,065 Вуглеводні з Т (кип) 1Є0-200°С п-дівінілбензол . 0,002-0,003 (.і-дівінілбензол 0,14-0,15 ацетофеном 0,023-0,03 Вуглеводні з Т (кип) 200°С і більше перекисні сполуки 0,005-0,006 діфеніли 0,5-2,7 нафталін 0,02-0,03 індем " 0,001-0,002 вазелінове масло 1,2-1,5 Спосіб здійснюють таким чином Приклад 1. Вихідну реакційну суміш готують у розчиннику з мішалкою об'ємом 32 м 3 , куди закачують стирол, завантажують подрібнений каучук з активністю В%/год у кількості 7,5%, після розчинення каучуку закачують відгін продуктів, які не прореагували, після взкуум-камери у кількості 2,5%, додають третбутилпербенэоат у кількості 0,03%, третинний доде цикл ом ер каптан у кількості 0,008%, фенозан 23 або триномілфенілфосфат у кількості 0,08%, медичне вазелінове масло в кількості 1,0% і через витратну ємкість дозують на полімеризацію Полімеризацію проводять у каскаді з 2-х реакторів об'ємом 16 м 3 кожний, які працюють безперервно. У перший реактор каскаду подають 1,8 м /год вихідної суміші. В 1 реакторі каскаду підтримують температуру полімеризації 105-115°С І вміст полімеру 40-44% рівень заповнення 75% Знімання надлишкового тепла реакції здійснюють випаруванням, конденсат повертають у реактор. У другому реакторі каскаду підтримують температуру 140-145°С І вміст полімеру 93-95% Рівень заповнення 70-75%, зніглання тепла реакції здійснюють випаруванням, конденсат повертають у реактор. Продукти, що не прореагували, відганяються у вакуум-камері, які. через проміжну ємкість частково повертаються у розчинник, залишки - на промсклад Властивості готового продукту наведені в таблиці. Приклад 2. Аналогічно прикладу 1, активність каучуку 9%/год, кількість відгону 3%. Приклад 3. Аналогічно прикладу 1, активність каучуку 10%/год КІЛЬКІСТЬ відгону 10%/год Приклад 4 (контрольний по прототипу) Полімеризацію проводять у каскаді з 2-х реакторів об'ємом 16 ма кожний, які працюють безперервно У перший реактор каскаду подають 1,8 м 8%-го розчину каучуку СКД-ПС в стиролі В 1 реакторі каскаду підтримують температуру полімеризації 132-134°С, вміст полімеру 23%, кількість конденсату, який випаровується, 0 1 м3/ч, який подається в реактор 0,9 м 3 К відношення навантаження на реактор до об'єму реакційної маси 0,21 ч ^ У другому каскаді підтримують температуру 148*0 і вміст полімеру 85% мас Рівень заповнення 75%. Видалення залишкових мономерів відбувається у вакуум-камері Властивості готового продукту подані в таблиці • Приклад 5 (контрольний) Аналогічно прикладу 1, кількість відгону 1,5%. Приклад Є (контрольний). Аналогічно прикладу 3, кількість відгону 4,5% Приклад 7 (контролььий) Аналогічно прикладу 2, активність каучуку 6%froA. Приклад 8 (контрольний) Аналогічно прикладу 2, активність каучуку 12%/год При цьому ускладнюється робота вивантажних насосів через підвищення в'язкості реакційної маси. Властивості готового продукту подані в таблиці. Наведені в таблиці дані показують,- що в пропонованому способі (приклади 1-3) у порівнянні із прототипом (приклад 4) досягається підвищення значення розруйновуючої напруги при розриві на 23-32%, знижений відхід виробництва у вигляді відгону продуктів, які не прореагували, з 13-14% до 0,9-1,8%, знижується витратний коефіцієнт по стиролу на 2,5—3,5% При збільшенні активності каучуку до 1СШч (приклад 3), збільшенням дозування відгону до 3,5%, усувається необхідність зміни температури в першому реакторі, що сприяє зниженню розкиду властивостей УПМ. Позамежні приклади показують, що при зниженні кількості дозування відгону до 1,5% (гриклзд 5} збільшується відхід виробництва і погіршуються переробні властивості УМП у зв'язку із зниженням ПТР до 2,2 г/10 хв. При збільшенні кількості відгону, який дозується, до 4,5% (приклад 6) знижуються фізико-механічні властивості УМП. При зниженні активності каучуку до 6%/год. (приклад 7) знижуються фізико-мехапічні властивості УМП. При збільшенні активності каучуку до 12%/год. (приклад 8) ускладнюється робота вивантажних насосіа через підвищення в'язкості реакційної маси і погіршуються переробні властивості УМП через зниження ГПРдо2,0г/І0хв. Таким чином, пропонований спосіб отримання удароміцного полістиролу дозволяє підвищити значення розруйновуючої напруги при збереженні на попередньому рівні інших фізико-мехзиічник властивостей удароміцного полістиролу, знизити витратний коефіцієнт по стиролу, зменшити відхід виробництва за рахунок повернення частини відгону продуктів, ям не прореагували, у вихідний розчин каучуку, полегшити управління процесом полімеризації при різних поставках сировини, зокрема каучуку, знизити розкид показників якості УМП Порівняльна характеристика продукту, отриманого по пропонованому і відомим способах N9 п/п Кількість відгону, що дозується, % Активність каучуку, %/год. Температура в 1-му реакторі, °С КІЛЬКІСТЬ ВІДХОДІВ, % 1 2,5 8 105-115 2-4 10,2 42,5 308 3,3 ударна в'язкість, % Фізико-механічні властивості відносне МІЦНІСТЬ на подовження, % розрив, кґс/сма ПТР, г/10 хв. 2 3,0 9 105-110 1,4-2,7 10,4 43,1 319 3,2 3 3,5 10 105-110 0,9-1 8 13.8 48,5 331 3,0 4к 6 132-134 13-14 10,5 42,5 250 3,2 5к 1,5 9 102-108 3,1-6,2 10,0 40,5 310 2,2 6к 4,5 9 110-120 8,6 35,0 260 5,0 7к 3,0 6 1,4-2,7 8,3 32,0 240 4,5 8к 3,0 12 115-125 95-100 1 4-2,7 11 40,0 335 2,0 35170 Тираж 50 ем Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м Ужгород, пул ГагарІна, 101 (03122) 3 - 7 2 - 8 9 (03122) 2 - 5 7 - 0 3