光学级聚甲基丙烯酸甲酯连续式溶液聚合工艺及所用设备制造技术

本发明专利技术涉及高分子化合物的制备方法及所用设备，具体为一种光学级聚甲基丙烯酸甲酯连续式溶液聚合工艺及所用设备。一种光学级聚甲基丙烯酸甲酯连续式溶液聚合工艺所用设备，由精制蒸馏装置、聚合反应装置、两段脱挥装置和拉丝造粒装置串联组合而成，包括：进料精制塔、聚合反应槽、回收精制塔、加热器ａ、ｂ、脱挥槽ａ、ｂ。一种光学级聚甲基丙烯酸甲酯连续式溶液聚合工艺，将单体、共聚物、稳定剂、分子量调节剂、引发剂、溶剂按①精制蒸馏、②聚合反应、③闪蒸脱挥和④拉丝造粒四步骤操作完成。本发明专利技术生产的ＰＭＡＡ，具有高度安全性、避免凝胶累积、提高产品物性与色泽、低能耗环保洁净、产品耐候性佳、无水聚合、产品无黑斑等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高分子化合物的制备方法及所用设备，具体为一种光学级聚甲基 丙烯酸甲酯连续式溶液聚合工艺及所用设备。背条技术聚甲基丙烯酸甲酯，英文名PolymethylMethacrylate，简称PMMA，是有着 广泛应用领域的刚性透明的热塑性材料，其聚合制备方法有悬浮法、乳化法、本 体法及溶液法多种，其中，乳化法的成品透明性差，且成本昂贵，不适用于商业 生产。悬浮法制备过程是将MMA和共聚物添加引发剂，聚合反应至某一转化 率，再添加大量水及悬浮剂进一步聚合，PMMA形成珠料悬浮于水中，经过脱 水洗漆、干燥再经过挤出机制粒。在生产过程，水及能源消耗极大，同时因属分 批式反应，各段步骤需要许多人工处理，对大量生产而言，经济效益不高，同时 因含有灰分故不适用于高级光学产品应用。连续式聚合法一般有本体聚合及溶液聚合两类。本体聚合单体浓度高，容易 产生凝胶，同时反应速率快，大型规模生产其放热反应不易控制。80年代美国 PTI公司提出溶液聚合方式虽改进前述问题，美国专利US4，728,701于1988年3 月1日公开了一种丙烯酸酯的聚合方法；美国专利US4，933，400于19卯年6月 12日公开了一种甲基丙烯酸酯的连续式溶液聚合方法，但这些聚合方法使用溶 剂比例髙达进料60%，反应速率过慢，反应釜体积显着比例增大致使投资额高昂， 同时该工艺还存在着以下各项缺点1.聚合反应温度低于100'C，使用引发剂， 及分子调节剂的剂量相对增加，影响纯度及回收精制问题。2.釆用两段聚合槽, 因为MMA及其共聚物如MA或EA的共聚速度比率不同，致使第一段反应及第 二段反应生成聚合物其共聚比例会有游移差异。3.脱挥工艺不良，当聚合过程 固形物达到40%以上，聚合溶液经齿轮泵输往壳管式加热器预热，其流程为由下 往上，聚合溶液经过加热器的加热管，并于尾端由控制阀控制出口压力以维持管内液态状况，此方式传热系数低加热效果不佳，致使加热器庞大，聚合溶液在其 间滞留时间长，容易产生低聚物及寡聚物，严重影响质量。此外，商业用途甲基丙烯酸甲酯一般添加有10ppm以上的抑制剂，例如6-叔丁基-34-二甲基苯酚(商品名TopanolA),此抑制剂对产品光学性如透光性， 浊度及颜色会有影响，因此如何去除此抑制剂及杂物是必要的考虑。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，提高PMMA的生产效率和产品质量，并降低生产 能耗，本专利技术公开了一种光学级聚甲基丙烯酸甲酯连续式溶液聚合工艺及所用设 备，本专利技术通过如下技术方案实现所述目的一种光学级聚甲基丙烯酸甲酯连续式溶液聚合工艺所用设备，由精制蒸馏装 置、聚合反应装置、两段脱挥装置和拉丝造粒装置串联组合而成，包括主原料 储槽、共聚单体储槽、溶剂储槽、回收单体储槽、预热器、进料精制塔、再沸器、 聚合反应槽、回收精制塔、添加剂配制槽、在线搅拌器、过滤装置、模头、加热 器a、加热器b、脱挥槽a、脱挥槽b、冷凝器a 冷凝器e、贮罐a、 b、泵a 泵j、控制阀a 控制阀c和高黏度齿轮泵a 高黏度齿轮泵c;其中，主原料储槽、共聚单体储槽、溶剂储槽和回收单体储槽分别从位于各 自底部的出料口通过泵a、泵b、泵c和泵d及输送管道连接至预热器的进料口， 预热器的出料口通过输送管道连接至进料精制塔底部的进料口，进料精制塔进料 口的下方安装有再沸器，进料精制塔顶部的1号出料口通过输送管道连接至冷凝 器a的1号进料口 ，进料精制塔底部的2号出料口通过泵e及输送管道连接至塔 内中部的2号排放口，贮罐a的1号出料口通过泵f及输送管道连接至在进料精 制塔内部上方的1号排放口，在输送管道进入1号排放口之前安装有控制阀a， 聚合反应槽的进料口通过输送管道和泵f与控制阀a之间的输送管道相连通，聚 合反应槽为单一聚合槽，内有搅拌设施，贮罐a的2号出料口通过输送管道连接 至冷凝器a的2号进料口，贮罐a的3号出料口是一安全泄阀，聚合反应槽上部 的1号出料口通过管道连接至冷凝器b的进料口，冷凝器b内夹套循环冷热水、 蒸气或热媒，冷凝器a的出料口和冷凝器b的出料口都通过输送管道和连接冷凝 器c与冷凝器d之间的2条输送管道中的1号输送管道相连通，连接在冷凝器b 出料口的输送管道上安装有控制阀b，气体输送管道上安装有控制阀c并且和冷凝器b与控制阀b之间的输送管道相连通，聚合反应槽下部的2号出料口通过高 黏度齿轮泵a及输送管道连接至加热器a的进料口 ，脱挥槽a安装在加热器a的 下方并和加热器a的出料口直接连接，脱挥槽a上方的一号出料口通过输送管道 连接至回收精制塔的进料口 ，脱挥槽a下方的二号出料口通过高黏度齿轮泵b及 输送管道连接至加热器b的进料口 ，脱挥槽b安装在加热器b的下方并和加热器 b的出料口直接连接，脱挥槽b上方的一号出料口通过输送管道连接至冷凝器e 的进料口 ，脱挥槽b下方的二号出料口通过高黏度齿轮泵c及输送管道连接至在 线搅拌器的进料口 ，添加剂配制槽的出料口通过输送管道和连接脱挥槽b出料口 与在线搅拌器进料口之间的输送管道相连通，在线搅拌器的进料口通过输送管道 连接至过滤装置的进料口，过滤装置的出料口通过输送管道连接至模头，冷凝器 e的1号出料口通过输送管道连接至贮罐b的进料口，冷凝器e的2号出料口连 接有泵h和排放管道，贮罐b的1号出料口通过输送管道和连接冷凝器c与冷凝 器d之间的2条输送管道中的2号输送管道相连通，贮罐b的2号出料口通过泵 i及输送管道连接至回收精制塔内部上方的1号排放口，回收精制塔顶部的1号 出料口通过输送管道连接至冷凝器c的进料口，回收精制塔底部的2号出料口通 过泵j及输送管道连接至塔内中部的2号排放口 ，冷凝器d的出料口连接有泵g 和排放管道，回收单体储槽的另一个出料口通过输送管道和泵i与回收精制塔内 部上方的1号排放口之间的输送管道相连通。一种光学级聚甲基丙烯酸甲酯连续式溶液聚合工艺，将单体、共聚物、稳定 剂、分子量调节剂、引发剂、溶剂按①精制蒸馏、②聚合反应、③闪蒸脱挥和④ 拉丝造粒四步骤操作完成，全部反应都在如权利要求1或2所述的光学级聚甲基 丙烯酸甲酯连续式溶液聚合工艺所用设备内完成，其特征在于① 精制蒸馏从主原料储槽、共聚单体储槽、溶剂储槽、回收单体储槽中 输送出的单体、共聚物、溶剂先经预热器加热至60'C 120'C，然后送入进料精 制塔精制蒸馏，进料精制塔内气压在4Xl()Spa 4.7X10^a,除去内含的抑制剂 和残留杂物；② 聚合反应将经第①步精制蒸馏后的反应物输送入聚合反应槽发生沸腾 式聚合反应，聚合反应温度控制在130'C 160'C;③ 闪蒸脱挥脱挥釆用两段脱挥，第一段脱挥装置包括加热器a、脱挥槽a及回收精制塔，第二段脱挥装置包括加热器b及脱挥槽b，将第②步反应聚合的生成物用高黏度齿轮泵a输送至加热器a加热至220 。C 26(TC，再输送至脱挥槽a,脱挥槽a内气压在4Xl()Spa 4.7Xl(^Pa,未反 应单体在脱挥槽a的真空中蒸发并输送至回收精制塔精制蒸馏，回收精制塔塔顶 温度在30。C 80'C,塔内气压在4Xl()Spa 4.7X10"Pa,未反应单体在回收精制 塔内经真空蒸馏后输送至冷凝器c和冷凝器d冷凝，冷凝后输送至贮罐b贮存，经第一段脱挥精制的生成物用高黏度齿轮泵b输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学级聚甲基丙烯酸甲酯连续式溶液聚合工艺所用设备，由精制蒸馏装置、聚合反应装置、两段脱挥装置和拉丝造粒装置串联组合而成，包括：主原料储槽（１）、共聚单体储槽（２）、溶剂储槽（３）、回收单体储槽（４）、预热器（５）、进料精制塔（６）、再沸器（７）、聚合反应槽（８）、回收精制塔（９）、添加剂配制槽（１０）、在线搅拌器（１１）、过滤装置（１２）、模头（１３）、加热器ａ（１４）、加热器ｂ（１５）、脱挥槽ａ（１６）、脱挥槽ｂ（１７）、冷凝器ａ（１８）～冷凝器ｅ（２２）、贮罐ａ（２３）、ｂ（２４）、泵ａ（２５）～泵ｊ（３４）、控制阀ａ（３５）～控制阀ｃ（３７）和高黏度齿轮泵ａ（３８）～高黏度齿轮泵ｃ（４０）；　其中，主原料储槽（１）、共聚单体储槽（２）、溶剂储槽（３）和回收单体储槽（４）分别从位于各自底部的出料口通过泵ａ（２５）、泵ｂ（２６）、泵ｃ（２７）和泵ｄ（２８）及输送管道连接至预热器（５）的进料口，预热器（５）的出料口通过输送管道连接至进料精制塔（６）底部的进料口，进料精制塔（６）进料口的下方安装有再沸器（７），进料精制塔（６）顶部的１号出料口通过输送管道连接至冷凝器ａ（１８）的１号进料口，进料精制塔（６）底部的２号出料口通过泵ｅ（２９）及输送管道连接至塔内中部的２号排放口，贮罐ａ（２３）的１号出料口通过泵ｆ（３０）及输送管道连接至在进料精制塔（６）内部上方的１号排放口，在输送管道进入１号排放口之前安装有控制阀ａ（３５），聚合反应槽（８）的进料口通过输送管道和泵ｆ（３０）与控制阀ａ（３５）之间的输送管道相连通，聚合反应槽（８）为单一聚合槽，内有搅拌设施，贮罐ａ（２３）的２号出料口通过输送管道连接至冷凝器ａ（１８）的２号进料口，贮罐ａ（２３）的３号出料口是一安全泄阀，聚合反应槽（８）上部的１号出料口通过管道连接至冷凝器ｂ（１９）的进料口，冷凝器ｂ（１９）内夹套循环冷热水、蒸气或热媒，冷凝器ａ（１８）的出料口和冷凝器ｂ（１９）的出料口都通过输送管道和连接冷凝器ｃ（２０）与冷凝器ｄ（２１）之间的２条输送管道中的１号输送管道相连通，连接在冷凝器ｂ（１９）出料口的输送管道上安装有控制阀ｂ（３６），气体输送管道上安装有控制阀ｃ（３７）并且和冷凝器ｂ（１９）与控制阀ｂ（３６）之间的输送管道相连通，聚合反应槽（８）下部的２号出料口通过高黏度齿轮泵ａ（３８）及输送管道连接至加热器ａ（１４）的进料口，脱挥槽ａ（１６）安装在加热器ａ...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨青岚，
申请(专利权)人：上海泾奇高分子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]