Непрерывный способ получения ударопрочного полистирола Советский патент 1983 года по МПК C08F279/02 

Изобретение относится к производству пластмасс, а именно к непрерывным способам получения ударопрочного полистирола полимеризацией в массе. Ударопрочный полистирол является ценным конструкционным материалом и находит широкое применение в различных областях техники. Важной характеристикой такого материала является показатель текучести расплава (ПТР), обусловливающий режим переработки материала в изделия.

Для придания материалу способности перерабатываться как литьем под давлением, так и экструзией, необходимо, чтобы он обладал большим диапазоном ПТР.

ПТР ударопрочного полистирола можно регулировать введением в исходный раствор каучука fe стироле или в готовый продукт, или на любой стадии процесса специальных добавок, в основном пластификаторов,

Известен способ получения ударопрочного полистирола, .согласно которому раствор бутадиенового каучука в стироле подвергают непрерывной полимеризации в массе в нескольких последовательно установленных реакторах, а непрореагировавший стирол удаляют в вакууме Cl «Питающий раствор каучука в стироле содержит от 1 до 8% от общей массы загрузки пластификатора - белого минерального масла. При содержании пластификатора в питающем растворе 8 мае. % ПТР продукта достигает 17-18 г/10 м.ин (измерено по А ТМ Д-1238-65), а при содержании пластификатора 1 мае. % - , 4 г/10 мин.

. Однако введение большого количества пластификаторов ухудшает некоторые физико-механические свойства полимера. Так ударная вязкость ударо-прочного полистирола, полученного по способу невысока и не превышает. 0,52 Дж/6,4 мм надреза; теплостойкость образцов, содержащих 8 мае. % пластификатора, 80-82 с, в то время как при содержании пласти фикатора 1 мас.% теплостойкость равна 97с. Кроме того, при использовании большого количества пластификатора в процессе с вакуумной высокотемпературной отгонкой остаточного мономера происходят потери пластификатора на этой операции; при этом отгон мономера, который должен возвращаться в цикл полимеризации, загрязняется пластификатором. Необходимо учитывать также, что введение повышенных (более 1,5 мас.%) количеств пластификатора приводит к его выпотёванию в процессе эксплуатации готового изделия и резко ускоряет процесс старения полимера.

На действующих прсвллаленных производСтвах ударопрочного полистирола

содержание пластификатора в рецепту ре загрузки не должно превышать 1,5 мас.%, введение большего количества пластификатора не допускается по причинам, приведенным выше.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является непрерывный способ получения ударопрочного полистирола путем форполимеризации в массе раствора каучука в стироле до конверсии стирола 10-50% (предпочтительно 15-30%), промежуточной полимеризации в массе с регулированием конверсии стирола и уровня заполнения реактора, дополимеризации и отгонки , непрореагировавшего мономера 2.

В результате получают сополимер с заданными молекулярной массой (ММ) и молекулярно-массовым распределением (ММР), которые регулируют, варь руя степень заполнения реактора промежуточной полимеризации и температуру реакционной массы в указанном реакторе.

Однако такой способ не дает возможности регулировать ПТР готового продукта, так как для многокомпонентной .гетерогенной системы, какой является ударопрочный полистирол, нет однозначной связи между молекулярномассовыми характеристиками полимера и его ПТР. Это связано с тем, что на величину ПТР будут оказывать влияние и такие факторы, как количество и размер частиц каучуковой фазы, наличие окклюдированного пол истирола, степень ОШИБКИ каучуковой фазы и т.д

Кроме того, изменение температуры синтеза и степени конверсии в реакторах в диапазонах, указанных в патенте L23, не приводит к требуемому, изменению ПТР.

Цель изобретения - регулирование показателя текучести расплава ударопрочного полистирола в пределах 3-11 г/10 мин без изме:нения других его физико-механических характеристик.

Цель достигается тем, что при осу-ществлении непрерывного способа получения Ударопрочного пoлиcтиpOJ;Ia путем форполимеризации в массе раствора каучука в стироле, промежуточной полимеризации в массе с регулированием конверсии стирола и-уровня заполнения реактора, дополимеризации и отгонки непрореагировавшего мономера, на стадии промежуточной полимеризации варьируют заполнение реактора в пределах 70-80% и отношение нагрузки на реактор к объему полимеризационной массы в пределах 0,130,15 кг/Чл, причем конверсию стирола поддерживают в пределах 85-93%.

При этом под нагрузкой понимают подачу питающего раствора в реактор. измеренную в весовых единицах в 1 ч, Регулирование конверсии производится изменением уровня заполнения реактора без изменения температуры. Пример. В смеситель загружают 1500 кг (6,5 мае.%)бутадиенового каучука и 21000 кг (92 мас.%) сти рола и при 40-45с и перемешивании со скоростью 110 об/мин проводят растворение каучука в течение 8ч. В раствор после его охлаждения до 25-30с вводят 6,9 кг (0,3 мас.%) перекиси трет.-бутилбензоата, 2,3 кг (0,01 мас.%) нормального лаурилмеркаптана и 230 кг (1,0 мас.%) пластификатора-вазелинового масла. Исходный питающий раствор со скоростью 1700 кг/ч подают в реактор форполимеризации, где поддерживается температура 115-117 с, уровень заполнения реактора 75% и конверсия 39-43%. Форполимер выгружают из первого реак тора со скоростью 1700 кг/ч и с той же скоростью подают в реактор промежуточной полимеризации. В этом, реакторе поддерживают температуру 142145 0(Уровень заполнения 80% и кон-, версию 92-93% при отношении нагрузки на реактор к объему полимеризационной массы, равном 0,13 кг/ч«л. Из промежуточного реактора реакци онную массу через адиабатическую тру бу -дополимеризатор, постоянно обогре ваемую паром с давлением 24 ати, подают в перегреватель вакуум-камеры, постоянно обогреваемый паром с давле нием 33 ати, и вакуумируют с целью отгонки остаточного мономера. Полимер экструдируют и гранулируют. П р и м е р 2. Полимеризацию проводят, как в примере 1, но путем из менения выгрузки уровень реакционной массы в реакторе промежуточйой поли- меризации снижают до 78%, конверсию полимера - до 90-91%, отнсшенйе нагрузки на реактор к объему полимерйзационной массы доводят до 6,136 кг/ЧЛ. П р и м е р 3. Полимеризацию проводят как в примере 1, но путем изменения выгрузки уровень реакционной массы в реакторе промежуточной поли меризации уменьшают до 75%, конверсию полимера - до 88-90%, отнсяиение нагрузки на реактор к объему полимеризационной массы доводят до 0,142 . Пример 4. Полимеризацию про.водят, как в примере 1, но путем изменения выгрузки уровень реакционной массы в реакторе промежуточной полн меризации уменьшают до 73%, конверсию полимера - до 87-88%, отношение нагрузки на реактор к объему полимеризационной массы доводят до 0,146 кг/41 л. П р и м е р 5. Полимеризацию проВОДЯТ, как в примере 1, но путем и.з менения рыгрузки уровень реакционной массы в реакторе промежуточной полимеризации уменьшают до 70%, конверсию полимера - до 85-87%, отношение нагрузки на реактор к объему ;Полимеризационной массы доводят до 0,15 кг/ч.л. Режим работы реактора промежуточ ной полимеризации и физико-механические свойства готового продукта приведены в таблице. Как следует из данных,приведенных в таблице, достижение соответствующего соотношения между конверсией .полимера, уровнем заполнения реак- тора и отношением нагрузки на реактор к объему полимеризационной массы позволяет регулировать ПТР готового .продукта в широких пределах практически без изменения других физико-механических свойств. Примечанйе вА С раэрушанцеё йапряжение при растяжении; ударная, вязкость; ; относительное удпниениё.

НЕПРЕРЫВНЫа СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УДАРОПРОЧНОГО ПОЛИСТИРОЛА Путем форполймериэации в массе раствора хау-. е. чука в стироле,промежуточной полиме«{жаации в массе с регулированием конверсии стирола и уровня заполнения реактора, дополимериэации и отгонки ястрореагировавшего мономера, от ли чаю ц и и с я тем, что, с регулирования показателя текучести расплава полис1ирола в предел лах 3-11 г/10 мин, на стадии промежуточной полимеризации варьируют заполнение реактора в пределах 70-80% и отношение нагрузки ца реактор к ; прлимеризационйой массы в ;пределах 0,13-0,15 кг/ч«л, причем конверсию стирола поддерживают в пределах 85-93%.. в 0 СО СО 01