Производство ударопрочного полистирола блочно-суспензионным методом

У ПС получают двумя методами: непрерывным блочным и периодическим блочно-суспензионным. Последний метод обладает достоинствами, присущими получению полимеров в суспензии. Сущность метода заключается в проведении полимеризации в две стадии: сначала получают форполимер (продукт предварительной полимеризации раствора каучука в стироле в блоке до конверсии 25-40 %), а затем форполимер диспергируют в воде и проводят окончательную полимеризацию в суспензии. Процесс полимеризации стирола в присутствии полибутадиенового каучука характеризуется получением привитого сополимера по следующим основным реакциям.

1. Образование активных центров прививки

Отрыв атома водорода в α-положении к двойной связи каучука фенильным или бензоатным радикалом, образовавшимся из инициатора (пероксида бензоила); при этом возникает радикал в цепи каучука

Присоединение радикала инициатора к двойной связи каучука и образование нового радикала

Реакция (1) является основной при получении УПС.

2. Прививка стирола к цепи каучука:

Наряду с реакцией привитой сополимеризации, начинающейся с самого начала процесса, протекают реакции гомополимеризации стирола и образования нерастворимой части привитого сополимера (гель-фракции) после 60-70%-ной общей конверсии. Содержание гель-фракции составляет 14-20 % от привитого сополимера.

Технологическая схема производства УПС подобна схеме производства ПС для вспенивания блочно-суспензионным методом (см. рис. 6.4) и включает следующие основные стадии: предварительная полимеризация раствора каучука в стироле в массе, окончательная полимеризация форполимера в суспензии, отделение и промывка ранул, сушка гранул и окончательное гранулирование УПС.

В реакторе предварительной полимеризации получают форполимер в течение 6 ч при 90 °С в присутствии пероксида бензоила, который затем диспергируют воде, содержащей свежеприготовленный диспергатор (фосфат кальция) из хлорид а кальция и тринатрийфосфата. Окончательную полимеризацию проводят при постепенном повышении температуры от 90 до 130 °С в течение 8-9 ч. Гранулы отделяют и промывают водой на центрифуге, а затем с влажностью 1,5-2 % направляют на сушку. При остаточной влажности 0,1 -0,2 % их подвергают специальной обработке — краске и гранулированию.

УПС, получаемый блочно-суспензионным методом, является трехфазной системой, содержащей равномерно распределенный привитой сополимер - каучук с привитым стиролом (частицы размером 1-5 мкм) и структурированный привитой сополимер (гель-фракция) в полистироле. Он имеет низкое содержание свободного стирола (не более 0,1 %), хорошие литьевые и экструзионные свойства.