Способ получения полимеров стирола и ударопрочных сополимеров стирола с каучуком

 

ИЭ е .сU fP.З 1 1 Я

5oL т е н т H о - т x i ..,, e. с Klhg

О П И С А Н И Е ()532602

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено27.11.73 (21) 1971689/05 с присоединением заявки № (23) Приоритет 29.10.74 (51) М. Кл."С 08 F 12/08

Гасударственный комитет

Совета Мнннстров СССР оо делам нзооретеннй н открытий (43) ОпУбликовано25.10,76.Бюллетень № 39 (53) УДК 678.746.22 (088.8) (4б) Дата опубликования описания 12.01.77

С, А. Вольфсон, Г. Г, Алексанян, В, Г. Ошмян, Н, С. Ениколопян, (72) Лвторы изобретения Г, И. Файдель, И. А, Ханукаева, В. А, Минин, А. Д, Емельянова, В. А. Газин, B. И, Степанов, Ф. А. Шатхан и P. Г, Глейзер (7 1 ) Заяви тель Ордена Ленина Институт химической физики АН СССР (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРОВ СТИРОЛА

И УДАРОПРОЧНЫХ СОПОЛИМЕРОВ СТИРОЛА С КАУЧУКОМ

Изобретение относится к технологии синтеза полистирола и ударопрочных сополимеров стирола с каучуком, Известен способ получения полистирола и ударопрочных сополимеров стирола с каучуком путем непрерывной термической полимеризации стирола в массе в каскаде реакторов, состоящем из серии последовательно соединенных аппаратов с мешалками и завершающей вертикальной колонны, на вход 10 которой подается реакционная масса, содержащая не менее 85% продукта, Недостатком этого способа является низкая удельная производительность реакционного агрегата с единицы объема и низкие l5 качества продукта.

Иель изобретения — устранение указанных недостатков, для чего на вход колонны непрерывно подают раствор форполимера, содержащий 65- 0% полимера, при избыточ-20 ном давлении инертного газа в колонне, равном 0,5-2,0 атм, Сущность способа заключается в том, что полимеризация (сополимеризация с каучуком) стирола ведется в двух-трех после- 25 довательно соединенных аппаратах непрерывного действия (1-2 реактора смешения и колонна). Первые два представляют собой аппараты с рубашками и мешалками, обсрудованные обратными холодильниками (конденсаторами) и вакуум-насосами. При пуске аппаратуры реакторы нагреваются через рубашку, В дальнейшем режим поддерживается автотермически за счет кипения мономера, Заданная температура кипения регулируется путем изменения вакуума, Температурный режим в аппаратах с мешалками подбирается так, чтобы на вход в колонну поступала реакционная масса, содержащая 65-70% полимера, Для того чтобы подавить кипение мономера в колонне, избежать образования пены и переохлаждения реакционной массы в верхнюю часть колонны подается инертный газ с давлением 0,5-2,0 атм.

Колонна может быть оборудована змеевиками или трубчаткой для циркуляции теплоносителя, который нужен только для пуска аппаратуры, При стационарном режиме

532602 колонна будет работать в режиме, близком к адиабатическому, Колонна может быть также оборудована перегородками для создания турбулентного режима течения, чтобы избежать проскока 5 исходной реакционной массы по центру колонны при ламинарном течении.

Утилизация тепла, расходовавшегося ранее на кипение мономера, увеличение степени превращения в колонне и исключение пе нообразования позволяет резко увеличить производительность агрегата и в целом довести до 80-120 кг/м ° час, Одновременно достигается улучшение (сужение) МВР продукта и повышение его физико-механиl5 ческих свойств.

Пример 1 (контрольный).

А. Термическую, полимеризацию стирола осуществляют в непрерывно действующем агрегате, состоящем из двух параллельно соединенных реакторов с мешалками якорного типа и рубашками. Рабочий объем реактора 3,6 м, Последовательно с ними соз единяют колонну с внутренним диаметром

1,0 м и объемом 3,8 м, заканчивающуюся конусом и выгрузным шнеком, В реакторах с мешалками температуру поддерживают на уровне 90оС, конверсия стирала 30%, В колонне процесс полимеризации протекает до конверсии 99% при 160210оС и кипении мономера.

Максимальная производительность аппаратуры 16,8 кг/м ° час, С вцйства продукта приведены в табл, 1.

Б, Полибутадиеновый каучук размельчают на дробилке и при комнатной температуре растворяют в стироле при перемешива нии и готовят 5-8 /-ный раствор.,Его непрерывно подают в реактор с мешалкой, ра- » ботающий при 115-130оС, В реакторе первой ступени достигалась конверсия стирола до 50%, Реакционная масса поступает в реактор второй ступени, где температура 120155 С и конверсия стирола до 80%. Тепло ф5 реакции отводят за счет кипения мономера под вакуумом, После реактора второй ступени реакционная масса поступает в трубчатый перегреватель, где нагревается до 230-240оС, и W затем в вакуум-камеру, где испаряется мономер, При этом отгоняется до 15% монс мера, который требует дополнительной очисч ки. Из камеры расплавленный материал выгружают шнеком, Максимальная удельная производительность установки 40 кг/м-час, з

Свойства продукта приведены в табл. 2.

Пример2,.

А, Полимеризацию стирола ведут непрерывно в последовательно соединенных трех аппаратах: первые два с мешалками и конденсаторами, рабочий объем каждого 3,6 м, ь последний. — колонна диаметром 1 м, раб<>чий объем 3,8 м, соединенная с выгрузи

5 ным и вакуумирующим экструдером, При стационарном режиме в первом аапарате температура 115-130оС; конверсия

30-45%; на втором аппарате температура

125-150оС и конверсия 6&-70%, В верхнюю часть колонны подают азот с давлением 0,5 ат, чтобы предотвратить кипение мономера. Реакционная масса в колонне им ет температуру 160-220оС, конверсия на выходе 97%, удельная производительность

86,5 кг/м час, Свойства продукта приведез ны в табл. 1.

Б. Полимеризацию стирола проводят так же, как в примере 2А, но температура в первом реакторе 130оС, во втором — 155 С. на вход в кспонну поступает реакционная ! смесь, содержащая 65-68% полимера.

Давление азота в колонне 2 атм, температура в колонне 170-230оС, конверсия на выходе 95%. Удельная производительность

120 кг/м час, Свойства продукта аналоги ны примеру 2А.

Пример 3. Процесс получения ударопрочного полистирола проводят так же, как в примере 1Б, но в реакторе первой ступени поддерживают температуру 115130оС, что позволяет достигнуть конверсии мономера 30-45%; во второй ступени температура 130-155оС, конверсия 68-70%, после чего реакционная смесь поступает в колонну, где кипение мономера подавляетI ся описанным выше способом, Давление азо та 1 атм, Температура в колонне 160220оС конверсия стиропа на выходе 9597%. Непрореагировавший мономер удаляют в вакуум шнеке (экструдере) °

Удельная производительность установки синтеза 80 кг/мэчас.

532602

Табл ица 1

Свойства блочного полистирола и параметры процесса

Таблица 2

Свойства ударопрочного полистирола и параметры процесса

Пример 3

Пример 1Б

П ока затели

Содержание каучука в продукте, вес.%

6,0

7,0

Удельная производительность

3 установки синтеза, кг/м-час

40

Содержание остаточного мономера, %

0,3-0,5

0,2-0,5

Удельная ударная вязкость на литьевых образцах с надрезом, а кг см/см

6,0-7,0

5-5,5

Предел прочности на растяжение, кг/см а

300,0-450,0

220,0-280,0

Составитель T. Самедова

Редактор Н, Яжарагетти Техред М. Ликович Корректор Н. Золотовская

Заказ 5563/215 Тираж 630 Подписное

ИНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Ф ор мула изобретения

Способ получения полимеров стирола и ударопрочных сополимеров стирала с каучуком путем непрерывной термической полимеризации стирола или смеси стирола с каучуком в массе в каскаде реакторов, со.стоящем из серии последовательно соединенных аппаратов с мешалками и завершаюшей вертикальной колонны, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности установки синтеза и улучшения физико-механических свойств получаемых продуктов, на вход кощ лонны непрерывно подают раствор форполимера, содержаший 65-70% полимера, при избыточном давлении инертного газа в колонне, равном 0,5-2,0 атм.