СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИСТИРОЛА Российский патент 1997 года по МПК C08F112/08 

Изобретение относится к промышленности пластических масс, а именно к получению полистирола полимеризацией полистирола в суспензии.

Известны способы получения полистирола полимеризацией в суспензии, в которой соотношение вода: мономер поддерживается в интервале от 1 до 4 (Энциклопедия полимеров, М. 1977 г. т.з. стр.569). При малых значениях этого соотношения лучше используется емкость полимеризатора, сокращается количество сточных вод. Уменьшение соотношения связано с ухудшением теплоотвода и комкуемостью реакционной смеси.

Однако в известных способах получения суспензионного полистирола без образования комков достигнуто минимальное соотношение вода:мономер, равное 0,6.

Полимеризацию стирола ведут при температуре 85-130^oC, давлении 1-2,5 атм. Теплоотвод осуществляют путем подачи охлаждающей воды в рубашку реактора (Технологический результат производства суспензионного полистирола N 46а, г. Горловка, Донецкой области, срок действия до 27.06.98 г. прототип).

При получении суспензионного полистирола по прототипу и снижении соотношения вода: мономер до 0,5 имеет место комкование реакционной смеси, а дальнейшее снижение соотношения приводит к агломерации реакционной массы.

Целью изобретения является нахождение способа суспензионной полимеризации полистирола, позволяющего увеличить объем продукта с единицы оборудования с уменьшением количества сточных вод.

Цель достигается за счет того, что при суспензионной полимеризации стирола в присутствии инициатора и стабилизаторов суспензии поддерживают массовое соотношение вода:мономер, равное 0,5-0,33, давление паров 525-700 мм рт. ст. и температуру 85-90^oC до конверсии мономера 90-95% с последующим введением деминерализованной воды в количестве 4% от массы водной фазы, увеличением давления до 1-1,5 атм. и температуры до 130^oC.

Предлагаемый способ получения суспензионного полистирола позволяет на 20% увеличить выход продукта с единицы оборудования и почти в два раза уменьшить объем сточных вод. Указанный эффект достигается за счет того, что в отличие от известного в предлагаемом способе в момент гель-эффекта реакции полимеризации, протекающего с пикообразным выделением тепла, теплоотвод осуществляется при испарении реакционной смеси. Заданное массовое соотношение восстанавливается введением деминерализованной воды в реакционную смесь. Это обеспечивает проведение суспензионной полимеризации при существенно сниженном массовом соотношении без комкования продуктов.

Для проведения опытов используют сырье:
Стирол ГОСТ 10003-81 с изм. N1: массовая доля полимера отсутствие, oсновность н/б 0,001 мгHCl/г, массовая доля п-третбутилпрокатехина н/б 0,001%
Перекись бензола ГОСТ 14888-78 с изм. N1: массовая доля перекиси н\м 98,2% массовая доля воды 25-30% массовая доля хлора н/б 0,3%
Третбутилпербензоат ТУ 6-05-1997-85: массовая доля основного вещества - н/м 98,2% массовая доля активного кислорода н/м 8,1%
Обессоленная вода СТП 113-03-04-0315-84: жесткость н/б 0,02 мг.экв/л, cодержание хлоридов н/б 3,55 мг/г, pH 5,5-7,0.

Едкий натр ГОСТ 11078-78: массовая доля основного вещества н/м 94%
Магний сернокислый семиводный ГОСТ 4523-77: массовая доля основного вещества н/м 99%
Вторичный алкисульфат натрия (моющее вещество "Прогресс") - ТУ38-10719-77, марка 30: массовая доля основного вещества н/м 30% pH товарного продукта 7,5-8,5.

Пример 1. В ректор-полимеризатор с мешалкой загружают (вес.ч.): водную фазу 33,0, стирол 100 (соотношение вода:мономер 0,33). Водная фаза содержит гидроокись магния 0,7-0,9 вес. ч. сульфат магния 0,3-0,4 вес.ч. вторичный алкилсульфат натрия 0,007 вес.ч. Стирол содержит перекись бензоила - 0,24 вес.ч. третбутилпербензоат 0,06 вес.ч. Полимеризацию реакционной смеси ведут при температуре 85^oC в течение 6 ч и давлении 525 мм рт.ст. до конверсии 90% затем в реактор вводят деминерализованную воду в количестве 4% от водной фазы, давление поднимают до 760 мм рт.ст. и реакционную смесь нагревают до 130^oC в течение 1,5-2 ч, при этом давление в полимеризаторе поднимается до 1-1,5 атм, при 130^oC процесс ведут в течение 2 ч.

После окончания цикла полимеризации готовый продукт отделяют от водной фазы на центрифуге, фиксируют наличие комков, сушат при температуре 80^oC и определяют относительную вязкость визкозиметрически, содержание остаточного мономера на хроматографе. Рассчитывают выход продукта с одной операции в тоннах и объем сточных вод на 1 т продукта в 1 м³. Результаты приведены в таблице.

Пример 2. Аналогично примеру 1. Массовое соотношение вода:мономер равно 0,37, температуру до конверсии 95% поддерживают 90^oC.

Пример 3. Аналогично примеру 2. Массовое соотношение равно 0,48, t=90^oC, давление 700 мм рт. ст. до конверсии 95%
Пример 4. (контрольный). Аналогично примеру 2. Массовое соотношение равно 0,5, до конверсии 35% поддерживают давление 760-1200 мм рт. ст. демводу не вводят.

Пример 5 (прототип). Аналогично примеру 1. Массовое соотношение равно 0,6, давление на первой ступени до конверсии 90,0% поддерживают 760-1200 мм рт. ст.

Приведенные данные (таблица) показывают, что в предлагаемом способе (примеры 1-3 по сравнению с прототипом (пример 5), достигается увеличение выхода продукта с одной операции с 0,5 до 0,6 т, количество сточных вод на 1 т продукта уменьшается с 0,6 до 0,33 м³ без изменения качественных показателей готового продукта.

В случае уменьшения массового соотношения по сравнению с прототипом до 0,5 без изменения режима в соответствии с заявляемым способом (пример 4) имеет место комкование реакционной смеси.

Использование: производство пластических масс, а именно суспензионного полистирола. Сущность: способ получения полистирола путем полимеризации в суспензии при температуре 85-90^oC при давлении 525-700 мм рт.ст. в присутствии инициатора и стабилизаторов суспензии при массовом соотношении вода:мономер, равном 0,5-0,33, с последующим введением деминерализованной воды в количестве 4% от массы водной фазы, увеличением давления до 1-1,5 атм и температуры до 130^oC. 1 табл.

Способ получения полистирола путем суспензионной полимеризации стирола под давлением в присутствии инициатора и стабилизаторов суспензии при 85 - 130^oС, отличающийся тем, что полимеризацию ведут при массовом отношении вода мономер 0,5 0,33, давление паров 525 700 мм рт.ст. и температуре 85 90^oС до достижения конверсии мономера 90 95% с последующим введением деминерализованной воды в количестве 4% от массы водной фазы, увеличением давления до 1 1,5 атм и температуры до 130^oС.