本发明专利技术属于高分子材料技术领域，具体涉及一种含内循环装置的HIPS树脂生产工艺系统及本体制备方法。系统包括通过管道依次串联的内循环反应器、活塞流反应器和静态混合反应器；所述内循环反应器由3个依次串联的静态混合器组成；所述活塞流反应器数量为2个。本发明专利技术有效解决了现有技术存在的运行稳定性差、能耗较高，橡胶颗粒分子量分布宽、分散性较差等问题，内循环反应器将尺寸较小的橡胶颗粒和未反应的单体泵回系统中继续反应，有利于提高橡胶接枝率和单体转化率、稳定产品质量，改进后的装置运行平稳、能耗降低，制备出的HIPS树脂产品具有橡胶颗粒分子量分布窄、分散均匀、抗冲击强度高的特点，工业化生产前景好，经济效益显著。著。著。
【技术实现步骤摘要】
含内循环装置的HIPS树脂生产工艺系统及高性能HIPS树脂制备方法
[0001]本专利技术属于高分子材料合成与制备工艺领域，具体涉及到一种含内循环装置的HIPS树脂生产工艺系统及高性能HIPS树脂的制备方法。
技术介绍
[0002]通用聚苯乙烯(GPPS)树脂，即苯乙烯均聚物，是最早工业化的合成树脂之一，具有良好的透明性、刚性、尺寸稳定性、加工流动性、耐化学腐蚀性和电绝缘性等，广泛应用于工程、汽车工业、家用电器等领域。然而，由于其断裂韧性、耐环境应力开裂性、耐溶剂性和耐热性等不足限制了GPPS的进一步应用。近年来，增韧树脂得到了广泛的开发和应用，其中，高抗冲聚苯乙烯(HIPS)是一种典型的橡胶增韧树脂材料。HIPS树脂是由GPPS连续相和橡胶分散相组成的一种典型的两相结构的白色不透明珠状或粒状热塑性树脂。由于增韧橡胶粒子的存在，HIPS不仅具有类苯乙烯系树脂的刚性、优良加工性、良好的尺寸稳定性等优点，同时HIPS树脂较GPPS基体树脂抗冲击性能显著提高，广泛应用于电子电气工业、汽车制造工业、家电工业等，已发展成为最成功的苯乙烯系增韧树脂之一。
[0003]用橡胶改性GPPS树脂生产HIPS较为简便的方法是机械共混法，其工艺简单，易于实施，橡胶加入量准确，但机械共混制备HIPS的生产工艺橡胶粒子粒径比较粗大，增韧效率较低。本体接枝共聚合制备HIPS是将增韧橡胶组分按照一定的比例溶于苯乙烯和少量的溶剂中，在一定温度下，溶解后的胶液与引发剂、分子量调节剂，经自由基反应进行接枝聚合的过程，通过脱挥、造粒过程得到HIPS树脂产品。由于橡胶相颗粒通过与部分苯乙烯单体接枝，橡胶与苯乙烯形成的化学键增多，所形成的橡胶分散相中包含聚苯乙烯单元，使得橡胶相和非接枝的GPPS相间的相互作用增强，相界面间的结合能增强，促使橡胶粒子均匀分散于GPPS基体中改善了增韧效果，使得材料的冲击强度等物性得到显著提高。此外，由于本体接枝聚合工艺流程紧凑、能耗低、产品纯净、气味低、废水排放少、污染小，操作费用低且有利于环保，同时易于连续化和自动化等优点，是当前国家比较重视发展的生产工艺，具有很强的应用前景。然而，连续本体聚合法制备的HIPS树脂工艺对橡胶的种类、反应器的控制、强化传质、传热过程有较高的要求。国内引进的连续本体法HIPS树脂生产装置均为美国陶氏化学(DOW)开发的最具代表性的多级活塞流管式反应器串联装置，该装置由3个活塞流反应器串联组成，每个反应器中有多层隔板以减少返混，每个活塞流管式反应器搅拌桨可独立控制，搅拌效果较好，避免了物料挂壁问题，产品性能、颜色较佳。然而，该装置传质、传热要求高，各级反应器工艺波动性大，系统稳定性差，橡胶粒径不均匀，存在爆聚等问题。
[0004]为了解决目前常规本体HIPS生产工艺中反应器运行平稳性差、能耗较高，橡胶颗粒分子量分布宽、分散性较差等突出问题，亟需开发出一种全新的高性能HIPS树脂的生产工艺设备。
技术实现思路
[0005]为了解决现有技术中HIPS生产工艺系统存在的系统稳定性差、反应器能耗较高，制备出的橡胶颗粒分子量分布宽、分散性较差等问题，本专利技术提出一种包含内循环反应器和静态混合反应器的高性能HIPS树脂的生产工艺系统。
[0006]为了实现本专利技术目的，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种包含内循环装置的HIPS树脂生产工艺系统，包括通过管道依次串联的内循环反应器、一级活塞流反应器、二级活塞流反应器和静态混合反应器；
[0008]所述内循环反应器是由通过管路依次连通的第一级静态混合器、第二级静态混合器、第三级静态混合器、循环泵组成的串联回路；进料管先串联过滤器再与所述第一级静态混合器和循环泵之间的循环回路管道相连通，所述第三级静态混合器和循环泵之间设有出料口，通过支管与所述一级活塞流反应器入口相连接；
[0009]所有按比例配置好的原料由进料泵输入到管路混合，然后经过过滤器由进料泵输入到进料口通过管路与内循环反应器连接；所述内循环反应器中的循环泵能够将尺寸较小的橡胶颗粒和未反应的单体泵回系统中继续反应，有利于提高橡胶接枝率和单体转化率、稳定产品质量。
[0010]进一步地，所述内循环反应器中的第一级静态混合器、第二级静态混合器、第三级静态混合器内部均配置导流板，均无搅拌器设置；
[0011]所述内循环反应器的第一、第二、第三级静态混合器均为独立导热管系统、温度控制系统和压力控制系统；
[0012]所述内循环反应器的第一、第二、第三级静态混合器内的温度和压力逐渐增大。
[0013]进一步地，所述一级活塞流反应器、二级活塞流反应器均为管式反应器，每个活塞流反应器均分上、中、下三个区域，每个区域均设置有导流板、带平桨的搅拌轴；所述活塞流反应器内部的搅拌轴与安装在所述活塞流反应器底部的搅拌电机传动连接，所述搅拌桨电机安装在所述活塞流反应器底部，具有更高的稳定性，运行更平稳。所述静态混合反应器分上、中、下三个区域，每个区域均设置有导流板，均无搅拌器设置；
[0014]所述活塞流反应器的上、中、下三个区域，静态混合反应器的上、中、下三个区域均为独立导热管系统、温度控制系统和压力控制系统。
[0015]进一步地，所述一级活塞流反应器、二级活塞流反应器的搅拌速度依次降低；所述一级活塞流反应器、二级活塞流反应器、静态混合反应器内的温度和压力逐渐增大；所述一级活塞流反应器、二级活塞流反应器的上、中、下三个区域内的温度设置逐渐增大；所述静态混合反应器的上、中区域撤热，下区域加热。
[0016]进一步地，所述内循环反应器的三级静态混合器、二级活塞流反应器和静态混合反应器均设置夹套，内置有导流板；所述夹套及导流板夹层内部均敷设导热油管，所述导热油管与导热油泵连通，利用导热油循环导热和撤热。
[0017]进一步地，所述静态混合器、一级活塞流反应器、二级活塞流反应器和静态混合反应器及管路至少一部分由碳钢、不锈钢材料制成，内表面具有防锈剂涂层。
[0018]进一步地，所述碳钢是低温碳钢。
[0019]进一步地，所述第一活塞流反应器上段入口处的混合物固含量13
‑
18％，物料停留时间0.5
‑
2.0小时；
[0020]所述第二活塞流反应器上段入口处的混合物固含量48
‑
55％，物料停留时间0.5
‑
2.0小时。
[0021]进一步地，每个所述活塞流反应器上、中、下三个区域导热管为独立回路，独立控制温度，温度控制在100
‑
190℃之间。
[0022]进一步地，所述一级活塞流反应器、二级活塞流反应器从上到下三个区域温度逐渐升高，其中，
[0023]所述一级活塞流反应器温度范围105
‑
120℃；
[0024]所述二级活塞流反应器温度范围为120
‑
150℃。
[0025]进一步地，所述一级活塞流反应器、二级活塞流反应器压力在0.25
‑
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种含内循环装置的HIPS树脂生产工艺系统，其特征在于，包括通过管道依次串联的内循环反应器、一级活塞流反应器、二级活塞流反应器和静态混合反应器；所述内循环反应器是由通过管路依次连通的第一级静态混合器、第二级静态混合器、第三级静态混合器、循环泵组成的串联回路；进料管先串联过滤器再与所述第一级静态混合器和循环泵之间的管道相连通，所述第三级静态混合器和循环泵之间设有出料口，通过支管与所述一级活塞流反应器入口相连通。2.根据权利要求1所述的含内循环装置的HIPS树脂生产工艺系统，其特征在于，所述第一级静态混合器、第二级静态混合器、第三级静态混合器内均配置导流板；第一、第二、第三级静态混合器均为独立导热管系统、温度控制系统和压力控制系统；第一、第二、第三级静态混合器内的温度和压力逐渐增大。3.根据权利要求1所述的含内循环装置的HIPS树脂生产工艺系统，其特征在于，所述一级活塞流反应器、二级活塞流反应器均为管式反应器，每个活塞流反应器均分上、中、下三个区域，每个区域均设置有导流板、带平桨的搅拌轴；所述活塞流反应器内部的搅拌轴与安装在所述活塞流反应器底部的搅拌电机传动连接；所述静态混合反应器分上、中、下三个区域，每个区域均设置有导流板；所述活塞流反应器的上、中、下三个区域，静态混合反应器的上、中、下三个区域均为独立导热管系统、温度控制系统和压力控制系统。4.根据权利要求3所述的含内循环装置的HIPS树脂生产工艺系统，其特征在于，所述一级活塞流反应器、二级活塞流反应器的搅拌速度依次降低；所述一级活塞流反应器、二级活塞流反应器、静态混合反应器内的温度和压力逐渐增大；所述一级活塞流反应器、二级活塞流反应器的上、中、下三个区域内的温度逐渐增大；所述静态混合反应器的上、中区域撤热，下区域加热。5.根据权利要求1或2任一所述的含内循环装置的HIPS树脂生产工艺系统，其特征在于，所述内循环反应器的三级静态混合器、活塞流反应器、静态混合反应器均设置夹套，内置有导流板；所述夹套和导流板夹层内部均敷设导热油管，所述导热油管与导热油泵连通。6.根据权利要求5所述的含内循环装置的HIPS树脂生产工艺系统，其特征在于，所述静态混合器、一级活塞流反应器、二级活塞流反应器和静态混合反应器及管路至少一部分由碳钢、不锈钢材料制成，内表面具有防锈剂涂层。7.利用权利要求1
‑
4任一所述的含内循环装置的HIPS树脂生产工艺系统制备高性能HIPS树脂的方法，其特征在于，主要包括如下步骤：步骤一，将按比例配制的苯乙烯、抗氧剂和增韧橡胶颗粒由进料口输送至进料管，同时，将按照配方比例溶解的引发剂溶液、链转移剂溶液、稀释循环液分别经各自的计量泵和进料泵连续加入至进料管，经过过滤器后依次进入所述内循环反应器中的第一级、第二级、第三级静态混合器进行预聚合反应，所述内循环反应器中的第一、二、三级静态混合器控制反应温度100
‑
115℃之间，压力设置为0.25
‑
0.35MPa；预聚停留时间0.2
‑
1小时，出口处固含量控制在13
...
【专利技术属性】
技术研发人员：李杨，冷雪菲，韩丽，王艳色，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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