本发明专利技术属于聚合物制备技术领域，公开一种弹性体改性苯乙烯系聚合物及其制备方法和制备装置。该制备方法包括以下步骤：1)将弹性体溶解于苯乙烯系聚合物单体中，形成橡胶溶液；2)所述橡胶溶液经过至少三个预聚合反应器和至少一个聚合反应器进行自由基聚合反应，其中，第一预聚合反应器在40-90℃下采用低温引发剂引发自由基聚合，第二及后续预聚合反应器在90-150℃下采用热引发或高温引发剂引发自由基聚合；3)步骤2)制得的聚合物经脱挥处理，得到所述弹性体改性苯乙烯系聚合物。本发明专利技术的制备方法可实现聚合物的多级微观形态控制，提高弹性体与苯乙烯系聚合物的接枝效率，改善聚合物的抗冲性能，可控制聚合物的刚性和强度。可控制聚合物的刚性和强度。可控制聚合物的刚性和强度。
【技术实现步骤摘要】
一种弹性体改性苯乙烯系聚合物及其制备方法和制备装置
[0001]本专利技术属于聚合物制备
，更具体地，涉及一种弹性体改性苯乙烯系聚合物及其制备方法和制备装置。
技术介绍
[0002]聚苯乙烯(PS)树脂因其分子链结构的特性，决定了其力学性能上的欠缺，如抗冲击强度不够高、韧性差等，尤其是表现为脆性行为。通常地，在聚合过程中加入弹性体，如聚丁二烯橡胶，能够提高聚苯乙烯树脂的韧性，获得高抗冲聚苯乙烯树脂(HIPS)。
[0003]目前，生产HIPS的聚合装置主要采用连续本体法工艺，如专利文献US4777210，将聚丁二烯橡胶溶于苯乙烯中，以热引发或引发剂引发，在90-170℃温度范围内，通过多级串联反应器逐级完成聚合过程。理想状况是，当聚合发生时，聚苯乙烯和橡胶聚合物出现接枝以实现较强的两相结合力，提高橡胶的增韧效率。这种接枝效率是有温度依赖性的，并且通常也通过使用接枝催化剂或引发剂而提高。该专利文献中的制备方法所代表的传统连续本体法工艺因工艺限制，不能有效提高聚苯乙烯相和橡胶相的接枝效率，从而造成最终产品抗冲击性能的局限性。
技术实现思路
[0004]针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的是提供一种弹性体改性苯乙烯系聚合物及其制备方法和制备装置，该制备方法可提高弹性体(橡胶)与苯乙烯系聚合物的接枝效率，提高两相结合力，充分发挥橡胶的增韧作用，有效控制聚苯乙烯系树脂的强度和刚性，保持产品性能指标稳定一致。
[0005]本专利技术的第一方面提供了一种弹性体改性苯乙烯系聚合物的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
[0006]1)将弹性体溶解于苯乙烯系聚合物单体中，形成橡胶溶液；
[0007]2)所述橡胶溶液经过至少三个预聚合反应器和至少一个聚合反应器进行自由基聚合反应，其中，第一预聚合反应器在40-90℃下采用低温引发剂引发自由基聚合，第二及后续预聚合反应器在90-150℃下采用热引发或高温引发剂引发自由基聚合；
[0008]3)步骤2)制得的聚合物经脱挥处理，得到所述弹性体改性苯乙烯系聚合物。
[0009]本专利技术的第二方面提供了一种弹性体改性苯乙烯系聚合物，所述弹性体改性苯乙烯系聚合物采用上述的制备方法制得。
[0010]本专利技术的第三方面提供了一种弹性体改性苯乙烯系聚合物的制备装置，按照物料的流动方向，该制备装置包括依次串联设置的至少三个预聚合反应器、至少一个聚合反应器、闪蒸前加热器和至少一个闪蒸罐，所述闪蒸罐顶部的气相出口与溶剂回收系统相连，最后一个闪蒸罐底部的液相出口与造粒系统相连。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的弹性体改性苯乙烯系聚合物及其制备方法和制备装置具有如下有益效果：
[0012]1、本专利技术采用多个串联的预聚合反应器和聚合反应器进行多级聚合反应，能够实现聚合反应精准、平顺的温区控制，对聚合物进行多级微观形态控制，生产高抗冲击性苯乙烯系聚合物产品，同时保证苯乙烯系聚合物产品的刚性和加工性能。
[0013]2、本专利技术中第一预聚合反应器进行低温控制，能抑制产生热引发自由基，在低温引发剂的引发作用下，能充分提高弹性体与苯乙烯系聚合物的接枝效率。
[0014]3、本专利技术采用多个预聚合反应器和聚合反应器，能充分合理利用反应热，降低生产成本。
[0015]4、本专利技术的制备方法流程简单，易于操作，适用于工业化生产。
[0016]本专利技术的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0017]图1：本专利技术弹性体改性苯乙烯系聚合物的制备方法的工艺流程图。
[0018]图2：本专利技术实施例1制得的弹性体改性苯乙烯聚合物的透射电镜图。
[0019]附图标记说明
[0020]X101-第一静态混合器；X102-第二静态混合器；R101-第一预聚合反应器；R102-第二预聚合反应器；R103-第三预聚合反应器；R104-第一聚合反应器；R105-第二聚合反应器；E201-闪蒸前加热器；V201-第一闪蒸罐；V202-第二闪蒸罐；RS-溶剂回收系统；PS-造粒系统；
[0021]a-低温引发剂；b-高温引发剂；c-溶剂；d-橡胶溶液。
具体实施方式
[0022]以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。
[0023]根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种弹性体改性苯乙烯系聚合物的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
[0024]1)将弹性体溶解于苯乙烯系聚合物单体中，形成橡胶溶液；
[0025]2)所述橡胶溶液经过至少三个预聚合反应器和至少一个聚合反应器进行自由基聚合反应，其中，第一预聚合反应器在40-90℃下采用低温引发剂引发自由基聚合，第二及后续预聚合反应器在90-150℃下采用热引发或高温引发剂引发自由基聚合；
[0026]3)步骤2)制得的聚合物经脱挥处理，得到所述弹性体改性苯乙烯系聚合物。
[0027]本专利技术中，所述苯乙烯系聚合物单体可选自苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯二甲苯和乙烯基乙基苯中的至少一种；或者苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯二甲苯和乙烯基乙基苯中的至少一种与丙烯腈、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸丁酯中的至少一种的混合物。优选地，所述苯乙烯系聚合物单体为苯乙烯。
[0028]根据本专利技术，所述弹性体的种类选取基于丁二烯的橡胶聚合物，所述弹性体可选自聚丁二烯均聚物、丁二烯-苯乙烯共聚物、聚异戊二烯聚合物和丁二烯-丙烯腈共聚物中的至少一种。
[0029]优选地，所述弹性体为聚丁二烯均聚物。顺式含量、门尼粘度、25℃下在95％苯乙
烯溶液中的粘度不同的各种聚丁二烯均聚物均可用于本专利技术中。所述弹性体可以为顺式结构含量90mol％以上的高顺式聚丁二烯均聚物和顺式结构含量20-50mol％的低顺式聚丁二烯均聚物，本专利技术更优选采用低顺式聚丁二烯均聚物。
[0030]本专利技术中，以所述苯乙烯系聚合物单体的总量为基准，所述弹性体的含量为0-50wt％，优选为0-30wt％，更优选为5-20wt％。
[0031]本专利技术中，弹性体在常温下溶解于苯乙烯系聚合物单体中至少4小时以上，优选6小时以上，形成橡胶溶液。
[0032]根据本专利技术，所述低温引发剂可以为单官能团或多官能团结构的过氧化物引发剂，其包括过氧化酰、烷基过氧化物、过氧化酯、过氧化氢物、过氧化二碳酸酯、酮过氧化物、无机类过氧化物等种类的引发剂。
[0033]所述低温引发剂选自在40-90℃内具有1h半衰期的过氧化物引发剂。所述低温引发剂优选为过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、过氧化环己酮、过氧化二碳酸二环己酯、过氧化二碳酸二异丙酯和过氧化特戊酸叔丁酯中的至少一种，更优选为过氧化苯甲酰。
[0034]本专利技术中的高温引发剂同样选自单官能团或多官能团结构的过氧化物引发剂，种类与上述低本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种弹性体改性苯乙烯系聚合物的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：1)将弹性体溶解于苯乙烯系聚合物单体中，形成橡胶溶液；2)所述橡胶溶液经过至少三个预聚合反应器和至少一个聚合反应器进行自由基聚合反应，其中，第一预聚合反应器在40-90℃下采用低温引发剂引发自由基聚合，第二及后续预聚合反应器在90-150℃下采用热引发或高温引发剂引发自由基聚合；3)步骤2)制得的聚合物经脱挥处理，得到所述弹性体改性苯乙烯系聚合物。2.根据权利要求1所述的弹性体改性苯乙烯系聚合物的制备方法，其中，所述苯乙烯系聚合物单体选自苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯二甲苯和乙烯基乙基苯中的至少一种；或者苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯二甲苯和乙烯基乙基苯中的至少一种与丙烯腈、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸丁酯中的至少一种的混合物；优选地，所述苯乙烯系聚合物单体为苯乙烯。3.根据权利要求1所述的弹性体改性苯乙烯系聚合物的制备方法，其中，所述弹性体选自聚丁二烯均聚物、丁二烯-苯乙烯共聚物、聚异戊二烯聚合物和丁二烯-丙烯腈共聚物中的至少一种，优选为聚丁二烯均聚物；更优选地，所述弹性体为低顺式聚丁二烯均聚物，其中顺式结构的含量为20-50mol％。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的弹性体改性苯乙烯系聚合物的制备方法，其中，以所述苯乙烯系聚合物单体的总量为基准，所述弹性体的含量为0-50wt％，优选为0-30wt％，更优选为5-20wt％。5.根据权利要求1所述的弹性体改性苯乙烯系聚合物的制备方法，其中，所述低温引发剂选自在40-90℃内具有1h半衰期的过氧化物引发剂；所述低温引发剂优选为过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、过氧化环己酮、过氧化二碳酸二环己酯、过氧化二碳酸二异丙酯和过氧化特戊酸叔丁酯中的至少一种，更优选为过氧化苯甲酰；所述高温引发剂选自在90-130℃内具有1h半衰期的过氧化物引发剂；所述高温引发剂优选为过氧化苯甲酸叔丁酯、2，2-二(叔丁基过氧化)丁烷、过氧化甲乙酮、过氧化二异丙苯和过氧化二叔丁基中的至少一种，更优选为过氧化二叔丁基。6.根据权利要求1所述的弹性体改性苯乙烯系聚合物的制备方法，其中，所述橡胶溶液进行自由基聚合反应时加入溶剂和/或助剂；所述溶剂选自苯、甲苯、二甲苯和乙苯中的至少一种，以所述苯乙烯系聚合物单体的总量为基准，所述溶剂的用量为0-60wt％，优选为5-20wt％；所述助剂包括抗氧化剂、熔融指数调节剂和链转移剂中的至少一种；所述抗氧化剂优选选自2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯、双十八烷基季戊四醇...
【专利技术属性】
技术研发人员：斯维，张晓尘，宋文波，代增悦，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：
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