ABS生产工艺介绍模板.doc
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1、ABS树脂是指聚丁二烯橡胶和单体苯乙烯和丙烯腈接枝共聚物。它综合了丙烯腈(A)、丁二烯(B)和苯乙烯(S)各自聚合物优良性能,含有抗冲击性能、耐低温性能、绝缘性能,而且表面光泽性、着色性能良好。到20世纪80年代美国Dow化学企业和日本三井东亚企业分别开发出本体ABS生产技术,将ABS树脂生产技术推向了新阶段。1ABS树脂工业生产技术ABS树脂生产装置生产规模逐步扩大,多种性能和专用料开发日趋成熟。现在工业化ABS树脂生产技术有:乳液接枝聚正当;乳液接枝掺混法和连续本体聚正当。其中乳液接枝掺混法又分为:乳液接枝乳液SAN掺混法;乳液接枝悬浮SAN掺混法;乳液接枝本体SAN掺混法。这3种ABS树
2、脂工业生产技术综合评价见表1。1.1乳液接枝本体SAN掺混生产技术该技术因为生产技术成熟,产品牌号多,产品力学性能、外观着色性能、加工性能均良好,所以是现在ABS树脂生产关键方法,有近80%ABS树脂生产厂采取该方法。乳液接枝本体SAN掺混工艺步骤见图1。乳液接枝本体SAN掺混法因为本体SAN生产成本比较低,所以近几年开发关键是生产高性能ABS粉料。现在ABS高胶粉关键研究方向是提升胶乳中橡胶相(乳液聚丁二烯主干或乳液丁苯胶乳主干)含量,努力缩短聚丁二烯主干胶乳聚合反应时间和苯乙烯和丙烯腈在PB胶乳上接枝聚合反应时间,严格控制胶乳粒径和粒径分布,提升ABS树脂冲击性能和改善外观光泽度。1.1.
3、1PB胶乳合成技术ABS接枝主干PB胶乳有聚丁二烯胶乳、丁苯胶乳和丁腈胶乳,不一样PB胶乳对ABS树脂性能有一定影响,聚丁二烯PB胶乳可使树脂有很好耐寒性;丁苯PB胶乳可改善ABS树脂加工流变性;丁腈PB胶乳能够提升树脂耐油性。PB胶乳粒径、粒径分布、凝胶含量对ABS树脂影响比较大,为了确保ABS有足够冲击强度,要求PB胶乳平均粒径要达成250-300nm,凝胶含量控制在60%-80%。粒径分布控制在一定范围内有利于ABS树脂加工流动性和外着色性能。PB胶乳大粒径合成有2种方法:1种方法是在聚合过程中直接合成大粒径胶乳,称1步法;另1种方法是先合成小粒径胶乳,再将小粒径附聚成大粒径,故称2步法
4、。因为1步法直接合成大粒径胶乳时间长,通常为25-40h,设备利用率低、装置生产能力小,所以现在阳胶乳聚合工艺发展关键是2步法。生产80-100nm小粒径PB胶乳反应速度快,通常在8-12h内完成。小粒径PB胶乳附聚增大粒径有冷冻附聚、压力附聚和强力搅拌附聚等物理附聚法。日本合成橡胶企业、美国GE企业全部曾采取过该方法。物理附聚法因为能耗大,附聚大粒子不易控制,工业生产中应用逐步降低。相对于物理附聚法是化学附聚法,即向小粒径PB胶乳中加入无机盐、有机酸,和其它高分子乳液进行附聚使胶乳粒径增大。现在,台湾奇美、韩国LG、韩国锦湖企业、日本瑞翁企业全部采取化学附聚或高分子附聚法生产PB胶乳。中国兰
5、化石化企业和大庆石化企业在高分子附聚和化学附聚生产阳胶乳方面做了大量研发工作,取得了很好效果。兰化石化企业已进行了PB胶乳高分子附聚中试工作。大庆石化企业经过两年研究,自主开发出小粒径PB胶乳聚合、化学附聚和6h接枝技术,已应用于50ktaABS装置扩能改造。在PB胶乳聚合、接枝聚合釜不增加情况下,装置产能显著增加了,产品力学性能和加工性能和色度达成了同类产品优异水平。1.1.2高胶含量ABS接枝粉生产在乳液接枝本体SAN掺混法生产ABS技术中,因为ABS接枝粉生产工艺复杂,成本高,所以在和本体SAN掺混生产ABS过程中全部努力在不降低ABS树脂性能基础上,降低ABS接枝粉掺混百分比。所以开发
6、生产高胶含量ABS接枝粉成为关键步骤。要使ABS接枝粉有较高质量,就要控制ABS接枝聚合接枝度和接枝效率,经过选择适宜引发剂(如BZ202)即可确保接枝反应有较高反应速率和最终转化率,又能确保聚合反应有较高接枝效率。大庆石化企业开发高胶接枝技术,采取氧化还原体系催化剂,反应温度控制采取阶梯升温技术,不一样温度条件控制苯乙烯和丙烯腈接枝反应,整个反应过程放热均匀平稳,反应转化率高,析胶量小于0.05%,接枝率能够有效控制,整个反应周期只有6h,能够生产胶含量60%-65%高胶粉。1.2连续本体聚正当连续本体聚正当合成ABS树脂工艺过程,是将橡胶溶于苯乙烯、丙烯腈和少许溶剂中,经过加热,加入引发剂
7、、分子量调整剂进行接枝聚合。苯乙烯和丙烯腈共聚物为连续相,接枝橡胶粒子成为分散相,反应物经脱挥、造粒得到本体ABS产品。连续本体ABS聚合生产过程复杂,橡胶物料要很好地溶解在混合单体中,要有预聚合过程,对橡胶种类、橡胶用量、接枝过程中接枝率和橡胶粒径控制全部有较高要求。该聚正当含有工业污水排放量少,产品纯度高,装置投资小,生产成本低优点,含有较大发展潜力。美国Monsanto企业、Dow化学企业在聚合体系中加入硅油,反式丁烯酸二丁酯、甲基丙烯酸甲酯来调整接枝橡胶相合SAN连续相溶合度,能够显著提升ABS树脂光泽性和韧性。美国Dow化学企业开发了PFR串联本体聚合ABS树脂生产工艺,此工艺是3釜
8、串联聚合。将低顺BR橡胶胶溶于苯乙烯、丙烯腈和乙苯溶剂中。聚合釜采取高强度搅拌器,反应温度85-160,单体转化率75%-85%,ABS产品中橡胶含量7.5%左右,产品冲击强度达成130Jm。美国GE企业PFR-CSTR工艺,第1聚合釜用于苯乙烯和丙烯腈在橡胶主干上接枝,转化率控制在20%以下,第2反应器是卧式搅拌槽式反应器,反应温度120-150,转化率控制在60%,第3反应器是立式聚合釜,反应温度150-160,最终转化率能够达成90%。该工艺开发出了含有较高抗冲击性能ABS树脂。日本MTC企业本体ABS聚合工艺采取4釜串联满釜操作,BR橡胶被粉碎成3ma小胶粒加到溶解槽内和苯乙烯、丙烯腈
9、和乙苯混合,按配方加入引发剂、分子量调整剂到反应器中聚合,反应温度80-165,转化率60%-85%。中国本体生产近几年也有较快发展,中石化高桥企业采取美国Dow化学企业技术建设200kta本体ABS装置,该装置投产,台湾奇美60kta本体ABS装置也立即投产。1.3中国ABS产品开发生产(1)大庆石化企业和大连理工大学合作开发附聚技术,小粒径PB胶乳经过化学附聚生成粒径为300am左右PB胶乳,将小粒径和大粒径胶乳共同使用,加入到接枝胶乳中,经过凝聚、干燥制成ABS粉料,再和SAN颗粒掺混造粒,使橡胶粒子以大小不一样状态分散于连续项SAN中。附聚剂是该研发基础和关键。选择丙烯酸丁酯和丙烯酸共
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