剖析可发性聚苯乙烯珠粒(EPS)的生产工艺

2022-12-01

前言

可发性聚苯乙烯珠粒 (EPS) 经过预发泡、熟化、发泡模塑等处理后, 就能得到泡沫塑料制品, 发泡成型的聚苯乙烯泡沫塑料制品是目前很有价值的包装材料和建筑保温材料, 聚苯乙烯泡沫塑料的吸水性比较低、介电性能优越、隔热、机械强度大, 通过控制蒸煮及压制条件, 能生产出不同类型和不同密度的泡沫塑料。可发性聚苯乙烯珠粒的成型方法有两种, 一种是一步法浸渍工艺, 另一种是二步法浸渍工艺, 其中一步法浸渍工艺是在同一个反应釜中完成聚合、浸渍, 而二步法浸渍工艺是指首先采用悬浮法将粗粒聚苯乙烯生产出来, 然后经过浸渍处理, 完成EPS的生产, 下面就一步法浸渍工艺进行分析。

一、EPS的生产工艺

1. 下料过程

将纯水注入洗干净的反应釜中, 开始搅拌, 并将一定量的十二烷基苯磺酸钠乳化剂, 经过一段时间后, 将分散剂、悬浮剂加入反应釜中, 并将PH值调试在7.2-8.6之间。在酸性条件下, 不利于聚合粒子的成长, 同时当PH值过大时, 反应的聚合粒子成长过快, 容易出现胶结的现象。当PH值调试合格后, 将苯乙烯单体加入反应釜中, 然后加入一定量的75%的过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、1, 1-双过氧化叔丁基-3, 3, 5-三甲基环己烷、增塑剂, 然后取样对搅拌情况进行观察, 一般情况下, 单体颗粒应该悬浮在水溶液中。

2. 加热

在加入苯乙烯的过程中, 要通入蒸汽进行加热, 当反应物温度达到82℃以后, 停止加热, 如果温度达到86℃以上, 可以加入适量的冷却水进行降温, 从而控制对温度进行控制, 在整个反应过程中, 加热过程要控制在1.5h-2h之间, 而最后反应温度要控制在89℃-90℃之间。

3. 低温反应

当温度上升到88℃以后, 开始记录反应时间, 当反应时间达到1h后, 加入一定量的Ca CO3, 此时反应粒子会逐渐成长, 当反应达到2.5h后, 粒子的成长速度比较快, 这时要经常取样对粒子的成长情况进行观察, 同时要加入适量的Ca CO3对粒子的成长进行控制, 确保得到的粒子粒径符合相关要求。当反应达到3.5h后, 粒子的成长几乎定性, 这时放热量比较大, 要控制反应温度, 当反应达到5.2h时, 聚合反应已经结束, 可以开始灌气。

4. 灌气

在进行灌气时, 要加入一定量的Ca3 (PO4) 2和十二烷基苯磺酸钠, 然后将取样孔和内孔密封好, 然后用空压机将戊烷压入反应釜中, 并将温度上升到106℃-108℃, 将压力控制在0.6MPa, 恒温一段时间后, 升温到110℃-114℃, 恒温一段时间, 直至反应结束。

5. 出料

向反应釜中通入冷却水, 将温度下降到38℃, 然后利用空压机将反应釜中的粒子压倒洗涤槽中, 通水及盐酸清洗粒子, 要将洗涤水的PH值控制在4-5, 然后经过离心机分离—喷洒防静电剂—干燥等过程, 最后送到筛析车间, 进行筛析包装。

6. 筛析包装

粒子送往筛析车间后, 为防止出现粘结现象, 要喷洒适量的外部润滑剂, 从而保障粒子表面的明亮光滑, 将粒子送到筛机进行自动筛选, 并利用磅秤进行称重, 最后进行包装。

二、生产工艺分析

1. 注意事项

当下料结束后, 如果出现溶液的相态没有发生变化, 可以慢慢的加热, 当温度上升到60℃后, 停止加热, 然后加入磷酸铵, 并将搅拌停止一段时间, 然后重新启动搅拌, 这样重复几次, 能让相态发生变化, 进行低温反应, 如果溶液的相态没有发生变化, 就开始进行低温反应, 很有可能出现胶结的现象。在灌气过程中要注意, 加入表面活性剂, 能加快戊烷和水的互溶, 加入Ca3 (PO4) 2的主要原因是快要接近粒子的玻璃化温度, 避免出现粘结现象。

2. 引发剂的用量

在低温反应中, 会使用过氧化二苯甲酰当引发剂, 一般情况下, 在60℃开始分解, 当温度达到93℃时, 会开始挥发;在中温反应中, 使用1, 1-双过氧化叔丁基-3, 3, 5-三甲基环己烷当引发剂;在高温反应中, 使用过氧化苯甲酸叔丁酯当引发剂, 在118℃下开始分解。随着反应温度的逐渐升高, 引发剂会对分子量进行控制, 当引发剂用量增加后, 分子量会逐渐减少, 而引发剂的用量减少后, 分子量则会增加, 因此, 要根据分子量对引发剂的用量进行控制。

3. 粒径的控制

在生产EPS过程中, 要根据用户的要求对粒径进行控制, 一般情况下, 粒子的粒径要控制在1.1mm-1.2mm。当反应达到88℃后, 加入Ca CO3的作用是将悬浮的颗粒聚集在一起, 并成长到1mm, 由于Ca CO3加入后, PH值会增大, 粒子容易变大, 出现粘结的现象, 这时需要加入适量的Ca3 (PO4) 2进行控制。由此可见, 于聚合粒子的粒径是由Ca CO3和Ca3 (PO4) 2的用量进行控制。