一种低能耗本体法生产发泡聚苯乙烯装置的制作方法

1.本发明涉及发泡聚苯乙烯树脂技术领域，具体涉及生产发泡聚苯乙烯装置。


背景技术：

2.生产发泡聚苯乙烯装置是以苯乙烯为主原料生产发泡聚苯乙烯（eps）的装置。现有的工艺生产发泡聚苯乙烯（eps），通过悬浮液中的间歇聚合工艺获得，包括以下步骤：使用悬浮分散剂将液体苯乙烯单体分散在水介质中，在搅拌、加热的反应器中加入聚合引化剂，聚合苯乙烯单体；在单体的一定转化率下加入发泡剂，完成聚合，排出、洗涤、干燥和筛分得到生发泡的聚苯乙烯珠粒，珠粒的直径范围从0.1-3mm。这种悬浮工艺获得的产品有一些缺点，例如：珠粒径分布非常宽，需要通过筛选分级和丢弃一些过大和过小的珠粒；特殊产品生产存在重大限制，例如有色珠粒和/或含有异质填料或添加剂的微珠；成核剂和/或阻燃剂很难掺入珠粒中，或者可以抑制聚合；由于是在水介质中进行，须加入悬浮分散剂，耗水量大，并且水介质中含有较多的有机与无机污染物，产生大量污水，存在环境问题；间歇聚合工艺还有能耗大、人员的劳动强度高、产品稳定性差等问题。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是提供一种低能耗本体法生产具有优良抗冲性能和抗拉强度的发泡聚苯乙烯装置。
4.为解决该技术问题，本发明提供如下技术方案：1、一种低能耗本体法生产发泡聚苯乙烯装置，采用的是一种连续本体法生产工艺生产发泡聚苯乙烯，包含聚合反应器、冷凝器、泵、混合器、平推流反应器、静态混合器、平推流反应器泵、高压水下切粒系统；并依次用管道连接；所述聚合反应器上端封头上有物料进口、安装有反应搅拌器、连接冷凝器，下端与出料泵连接；所述平推流反应器是静态混合式平推流反应器；所述混合器前端有2个物料进口，分别与泵和进助剂管道相连接，静态混合器后端有2个物料进口分别与平推流反应器和进发泡剂管道相连接。
5.作为本发明的进一步改进方案，所述混合器前端安装有添加熔融状态阻燃剂母粒的接口，可以生产阻燃型可发泡聚苯乙烯eps；阻燃剂母粒经过螺杆挤出机熔化后注入混合器内与聚苯乙烯发泡剂进行混合，使聚苯乙烯分子链中嵌入阻燃剂，得到阻燃型可发泡聚苯乙烯颗粒；相对于普通可发泡聚苯乙烯eps颗粒制品，阻燃型可发泡聚苯乙烯eps板材具有的防火性能和阻热性能。
6.作为本发明的进一步改进方案，所述混合器前端安装有添加熔融状态石墨母粒的接口，可以生产石墨可发泡聚苯乙烯eps。石墨母粒经过螺杆挤出机熔化后注入混合器内与聚苯乙烯发泡剂进行混合，使聚苯乙烯分子链中嵌入石墨结构，得到黑色石墨可发泡聚苯乙烯颗粒。相对于普通可发泡聚苯乙烯eps颗粒制品，石墨可发泡聚苯乙烯eps板材具有良
好的防火性能和更高的阻热性能。
7.2、使用本专利所述装置生产发泡聚苯乙烯的操作步骤如下：主原料苯乙烯和辅料（如成核剂，润滑剂）连续进入聚合反应器，控制聚合反应器的物流温度120-150℃；当聚合反应器内的物料转化率达到60-70%时，聚合反应器内的物料作为第一股物料经泵输送到混合器，同时也可以有第二股物料助剂输入混合器，两股物料在混合器内混合均匀后进入平推流反应器，控制平推流反应器的物流温度130℃-170℃。物料在平推流反应器内反应合格后作为第三股物料输入到静态混合器，同时第四股流体发泡剂、助剂输入混合器混合均匀后进入平推流反应器，控制平推流反应器的物流温度到可造粒的温度，物料在平推流反应器内反应合格后再由泵输入到高压水下切粒系统造粒干燥得到成品发泡聚苯乙烯eps颗粒。
8.所述成核剂为：低分子量聚乙烯、al(oh)3、mg(oh)2、zro2、v2o5、cuo、zno、ga2o3中的一种或其混合物；所述润滑剂为：白油、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸酰胺、磷酸三丁酯中的一种或其混合物；所述发泡剂为：正戊烷、异戊烷中的一种；所述助剂为白油、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸酰胺、al(oh)3、mg(oh)2、zro2、v2o5、cuo、zno、ga2o3、磷酸三丁酯、低分子量聚乙烯、peg、pva、pla、pbat、pbs、pet、pbt中的一种或其混合物。
9.本发明相对于现有技术相比具有的优点：1、本发明所得的发泡聚苯乙烯颗粒尺寸可以严格控制在0.7-1.0mm之间，具有良好的发泡加工性能，表观优良；所得的发泡聚苯乙烯材料兼具良好的抗冲性能和抗拉强度。
10.2、本发明所得的发泡聚苯乙烯颗粒单位能耗降低到三分之一；所产生的废水、废气少，环保效果好；生产过程安全可控，危险性小，能耗低。
附图说明
11.图1是本专利装置工艺流程示意图其中：（1）聚合反应器，（2）搅拌器，（3）冷凝器，（4）泵，（5）混合器，（6）平推流反应器，（7）静态混合器，（8）平推流反应器，（9）泵，（10）高压水下切粒系统。
具体实施方式
12.下面结合具体实施方式对本发明技术方案进一步说明。
13.实施例1图1是本专利实施的工艺流程图，本具体实施方式采用以下技术方案：本实施例装置包含聚合反应器（1），冷凝器（3），泵（4），混合器（5），平推流反应器（6），静态混合器（7），平推流反应器（8），泵（9），高压水下切粒系统（10），各组成部分并依次用管道连接；所述聚合反应单元（1）上封头上设有物料进口、安装有反应搅拌器（2）、连接冷凝器（3），下端与出料泵（4）连接。
14.使用上述装置生产发泡聚苯乙烯时，物料包括如下重量份的组分：
将苯乙烯92.5kg，辅料为低分子量聚乙烯1.5kg，加入聚合反应器（1），控制聚合反应器（1）内的物料温度在143℃进行反应，当聚合反应器（1）内的苯乙烯转化率达到65%时，将聚合反应器（1）内的物料作为第一股物料经泵（4）输送到混合器（5）中，同时将第二股物料助剂白油1.0kg输入混合器（5）内混合均匀后进入平推流反应器（6），控制平推流反应器（6）的物流温度145℃到160℃。物料在平推流反应器（6）内反应合格后作为第三股物料输入到静态混合器（7），同时第四股流体发泡剂正戊烷和异戊烷各3.0kg输入静态混合器（7），第三股、第四股物料在静态混合器（7）内混合均匀后进入平推流反应器（8），控制平推流反应器（8）的物流温度160℃到175℃，当平推流反应器（8）内苯乙烯转化率达到99.9%后，再由泵（9）输入到高压水下切粒系统（10），造粒干燥得到成品，即发泡聚苯乙烯eps颗粒。将本方法与悬浮法制备eps的数据进行的对比分析，实施例1所得产品的生产消耗数据见表1，性能检测数据见表2表1生产消耗数据。
15.表2产品性能检测数据
。
16.通过表1可以：本发明装置由于采用的连续不间断的生产方法单耗要比传统的间隙式悬浮法生产单耗小，原材料消耗少，能耗低，排放的废水废气少很多，悬浮法生产由于是水中生产，造成产生的废水废气多。同时通过表2可以看出，本发明装置生产出来的产品分子量更大，机械强度更大。本发明装置生产出来的产品颗粒尺寸切割出来，可以控制在很小的范围内，悬浮法生产出来的产品颗粒尺寸是通过反应器内搅拌器分散出来，产品颗粒尺寸分布宽。
17.实施例2本实施例在实施例1的基础上，在静态混合器（7）前端进口处增加第五股流体接口。第五股流体为阻燃剂聚苯乙烯母料，其中含阻燃剂0.7kg。第五股流体阻燃剂聚苯乙烯母料经过螺杆挤出输入到静态混合器（7）前端进口处与第三股流体聚苯乙烯，第四股流体发泡剂正戊烷和异戊烷各3.0kg汇入静态混合器（7），剪切混合均匀后进入平推流反应器（8），再由泵（9）输送到高压水下切粒系统（10），经造粒干燥得到阻燃型可发泡聚苯乙烯颗粒成品。经检测阻燃型可发泡聚苯乙烯氧指数达32，达到b1级防火材料要求。将本方法与悬浮法制备eps的数据进行对比分析，实施例2所得产品的生产消耗数据见表3，产品性能检测数据见表4。
18.表3生产消耗数据
。
19.表4产品性能检测数据
。
20.通过表3可以看出：本发明装置的生产单耗要比传统的悬浮法生产单耗小，原材料消耗少，能耗低，排放的废水废气少很多。通过表4可以看出，本发明装置生产出来的产品颗粒尺寸可以控制在理想大小内，悬浮法生产出来的产品颗粒尺寸分布宽。本实施例中加入了阻燃剂，使生产出来的产品可以达到b1级防火材料要求，本发明装置生产的产品为阻燃型可发泡聚苯乙烯。
21.实施例3本实施例在实施例1的基础上，在静态混合器（7）前端进口处增加第五股流体接口。第五股流体为含石墨和阻燃剂聚苯乙烯母料，其中含石墨2.0kg、阻燃剂0.3kg。第五股流体石墨聚苯乙烯母料经过螺杆挤出输入到静态混合器（7）前端进口处与第三股流体聚苯乙烯，第四股流体发泡剂汇入静态混合器（7）剪切混合均匀后进入平推流反应器（8），再由泵（9）输入到高压水下切粒系统（10）造粒干燥成成品石墨型发泡聚苯乙烯颗粒。经检测阻燃型可发泡聚苯乙烯氧指数达32，达到b1级防火材料要求。将本方法与悬浮法制备eps的数据进行的对比分析，实施例3所得产品的生产消耗数据见表5，产品性能检测数据见表6。
22.表5生产消耗数据
。
23.表6产品性能检测数据。
24.通过表5和表6可以看出：本发明装置通过增加含石墨和阻燃剂聚苯乙烯母到可发泡聚苯乙烯中。由于加入了石墨，只需要加入少量的阻燃剂可以得到相同阻燃效果的阻燃级可发泡聚苯乙烯；从而可降低生产成本，并且由于加入石墨使来保温板具有更好的隔热效果。而其它的性能与实施例2变化不大，如原材料消耗，排放的废水废气。