[发明专利]一种聚丁二烯胶乳合成工艺

说明书

技术领域

本发明属于工程塑料ABS生产技术领域，特别涉及一种聚丁二烯胶乳合成工艺。

背景技术

ABS树脂是由丁二烯、苯乙烯和丙烯腈三元单体共聚而得的树脂，它具有优良的综合物理-机械性能，是工程高分子材料中重要的树脂之一。ABS树脂的生产方法主要有乳液接枝-本体SAN掺混法和连续本体法。目前应用比较广泛的是乳液接枝-本体SAN掺混法，连续本体法近些年取得了许多重大突破，但是目前在生产上还未占主导地位。

乳液接枝-本体SAN掺混法，首先采用丁二烯聚合生产聚丁二烯(PB)胶乳，然后PB胶乳与苯乙烯和丙烯腈接枝聚合，生产ABS接枝粉料，最终ABS粉料与SAN(苯乙烯和丙烯腈的二元共聚物)掺混生产ABS树脂的颗粒产品。PB胶乳的粒径对ABS产品的性能影响很大，生产实践证明PB胶乳粒径在300nm左右时，ABS综合性能最好。生产大颗粒PB胶乳的方法有两种，即丁二烯直接聚合法和附聚法，丁二烯直接聚合存在不少缺点，现在已逐步被附聚法取代。先合成平均粒径为100nm的小颗粒胶乳，然后附聚成平均粒径300nm的聚丁二烯胶乳是目前国际上比较先进的技术。

丁二烯聚合反应结束以后，需要把胶乳输送到脱气单元去脱除未反应单体。目前主要有泵送和气送两种方法。泵送工艺比较复杂，且增加了设备投资和能耗。气送，即氮气输送则增加了氮气消耗量，而且给系统引入了氮气。

此外，现有的工艺在汽提分离小颗粒胶乳中的单体时用的是蒸汽汽提法，蒸汽汽提法需要消耗大量的蒸汽，还需要配套汽提蒸汽冷凝分离设备，流程比较复杂，能耗也高。

发明内容

发明要解决的问题是提供一种优化的丁二烯聚合工艺，可以减少工程建设费用投资，降低运行费用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种聚丁二烯胶乳合成工艺，包括如下步骤：

(1)将丁二烯单体、聚合反应所需添加剂、苯乙烯、脱盐水添加到在聚合反应釜里进行聚合反应，聚合成粒径为80-120nm的小颗粒胶乳；

(2)聚合反应结束后，先将脱气罐抽真空，然后通过聚合反应釜与脱气罐的压差把小颗粒胶乳输送至脱气罐进行真空汽提；

(3)将脱盐水、附聚反应所需添加剂以及经步骤(2)汽提后的小颗粒胶乳添加到附聚反应釜中，附聚成粒径为300-450nm的聚丁二烯胶乳。

所述添加剂是指常规工艺中单体丁二烯发生聚合反应或附聚反应中所需要添加的各种助剂，如乳化剂、KOH、终止剂、引发剂等，其添加量及添加浓度由生产产品牌号确定。

优选的，步骤(1)中，在聚合反应釜进料之前，先将聚合反应釜抽真空至50-70mmHg，然后加入聚合反应所需原料，使其在聚合反应釜中聚合反应，反应过程控制温度65-85℃，压力0.6-0.8MPaG，聚合产物是粒径为80-120nm的小颗粒胶乳，丁二烯的转化率为98％。上述聚合周期约9小时，聚合反应结束之后加入制备好的终止剂并且搅拌。步骤(2)中，聚合完成以后需要把小颗粒胶乳输送到脱气罐分离未反应的单体丁二烯。在输送小颗粒胶乳前，也就是聚合反应后，先将脱气罐抽真空至50-70mmHg，此时聚合反应釜中的压力是0.6-0.8MPaG，远远高于脱气罐压力，足以通过压差将胶乳输送至脱气罐。

优选的，步骤(2)中，小颗粒胶乳输送到脱气罐后，对脱气罐连续抽真空，将未反应丁二烯单体和小颗粒胶乳分离。更优选的，对脱气罐连续抽真空至50-70mmHg。在汽提期间，如果小颗粒胶乳中泡沫到达脱气罐顶部，喷入消泡剂，除掉泡沫后汽提又恢复正常。

优选的，步骤(2)中，小颗粒胶乳输送完毕后，关闭聚合反应釜的出料阀门，对聚合反应釜抽真空，抽走未反应的丁二烯单体，为下次进料做准备。更优选的，对聚合反应釜抽真空至50-70mmHg。由于本发明中，小颗粒胶乳输送是带压密闭操作，聚合反应釜中抽走的未反应的丁二烯单体是直接通过真空系统(如真空泵)送入火炬，如果不清洗设备是不会有氧气进入，所以无需进行氮气置换，避免了氮气置换法引进系统的不燃气对火炬产生影响。

优选的，步骤(3)中，小颗粒胶乳经汽提后，先用氮气将脱气罐升压到0.1MPaG，再通过压差将小颗粒胶乳输送至小颗粒胶乳储罐，然后用泵送到附聚反应釜里进行附聚。在附聚反应釜中，将脱盐水、附聚反应所需添加剂以及经步骤(2)汽提后的小颗粒胶乳在常温常压下，附聚反应3小时。附聚结束后，胶乳粒径变为300-450nm。附聚好的聚丁二烯胶乳送进大颗粒胶乳储罐储存，供下一工序接枝使用。