高聚物合成工艺报告.docx

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高聚物合成工艺报告

一、聚氯乙烯生产工艺

1、原料

（1）原料：

氯乙烯、去离子水（处理后的水PH值在5-8.5左右）、分散剂（水解度通常在40%-55%之间）、引发剂（半衰期为2小时）、其他助剂（链终止剂、链转移剂、抗鱼眼剂、防粘釜剂）

（2）原料路线：

由乙炔法制的氯乙烯,乙炔可由碳化钙和水作用制得，然后由乙炔和氯化氢的作用下制的氯乙烯，其中碳化钙课从煤炭或者天然气中制的。

2、生产工艺（液相悬浮聚合）

（1）聚合机理：

自由基连锁加聚聚合，它的反应一般由链引发、链增长、链终止和链转移。

（2）聚合的主要工艺条件

单体纯度达到99.98%;

采用偶氮二已丁腈（AIBN纯度98%）；

反应温度控制在55-59度之间；

所使用的分子量调节剂是琉基醋酸辛脂；

所采用的助剂有链终止剂、链转移剂、抗鱼眼剂、防粘釜剂；

反应压力在0.50-0.65MPa之间。

（3）工艺流程图

（4）聚合反应设备

氯乙烯悬浮聚合的主要设备室聚合釜，大型釜多采用碳钢结构。

国内矮胖釜多采用单层浆，并用三爷后掠式桨叶，瘦长釜用多层桨，并用平桨和涡流桨。

3、聚氯乙烯新品种、改性品种

（1）超低聚合度聚氯乙烯树脂

这种树脂是一种孔隙率较高的疏松型树脂，具有良好的吸收增塑能力，可显着改进硬制品的抗冲击强度。

可用于做注塑制品、地唱片等等。

（2）耐油耐寒聚氯乙烯树脂

氯乙烯和丙烯酸脂共聚可改进氯乙烯的耐油性和耐寒性，这种共聚树脂与增塑剂、填料、颜料及添加剂等共混复合则可制成具有弹性的高分子复合材料，广泛用于制造耐油制品，如垫圈、耐油鞋底、软管等等。

（3）消光聚氯乙烯树脂

国外采用悬浮法生产含1.5%1,5-己二烯辅助单体的氯乙烯共聚物，利用两者的相溶性达到小光的目的。

这种树脂表观密度和孔隙率高、颗粒分布均匀、流动性好、易于加工。

4、技术进展

（1）聚合釜大型化

目前已有127立方米、150立方米、200立方米聚合釜问世。

采用大型釜的同时解决了反应热的导出、粘釜及徐苏终止反应等技术。

（2）工艺控制自动化

采用大型电子计算机对聚合过程进行过程控制，达到最高的安全性、生产能力的提高、良好的产品质量、最低环境污染等。

（3）倒加料法

国外大生产厂家采用倒加料法，该法是将氯乙烯单体、引发剂及油溶性助剂预混合，然后加水戒指强烈搅拌而成小水滴。

（4）两步悬浮聚合

第一步是聚合到聚合度为600以后迅速终止反应；

第二步聚合前迅速加入部分新单体。

（5）引发剂并用

（6）改进引发剂的配制方法

（7）分散剂复合

（8）改变聚合釜的清洗方法

二、聚乙烯的生产工艺

低压淤浆法：

生成的聚乙烯不溶于溶剂而呈淤浆状。

淤浆法聚合条件温和，易于操作，常用烷基铝作活化剂，氢气作分子量调节剂，多采用釜式反应器。

由聚合釜出来的聚合物淤浆经闪蒸釜、气液分离器到粉料干燥机，然后去造粒。

生产过程中还包括溶剂回收、溶剂精制等步骤。

1、原料

（1）原料：

乙烯

（2）原料路线：

以石脑油和轻柴油为主，加氢尾油和轻烃所占比例较小，其他只是个别使用。

2、生产工艺

（1）聚合机理：

配位离子型

（2）聚合的主要工艺条件：

乙烯单体的纯度要达到99.95%以上；

齐格勒—纳塔引发剂；

反应温度为60度；

聚合压力小于2MPa；转化率接近98%；

添加剂包括链转移剂、链终止剂、抗鱼眼剂、防粘釜剂；

相对分子量调节剂主要是用硫醇。

（3）工艺流程图

（4）聚合反应设备

采用不同的聚合釜串联或并联的组合方式得到不同分子量的产品

3、氯乙烯的改性

（1）氯化聚乙烯

以氯部分取代聚乙烯中的氢得到无规氯化物，工业上主要采用水相悬浮法来生产。

由于原料聚乙烯的分子量及其分布、支化度及氯化后的氯化度、氯原子分布和残存结晶度的不同，可得到从橡胶状到硬质塑料状的氯化聚乙烯。

主要用途是作聚氯乙烯的改性剂，以改善聚氯乙烯抗冲击性能。

氯化聚乙烯本身还可作为电绝缘材料和地面材料。

（2）氯磺化聚乙烯

当聚乙烯与含有二氧化硫的氯作用时,分子中的部分氢原子被氯和少量的磺酰氯（-SO2Cl）基团取代,就得到氯磺化聚乙烯。

主要的工业制法为悬浮法。

氯磺化聚乙烯耐臭氧、耐化学腐蚀、耐油、耐热、耐光、耐磨和抗拉强度较好，是一种综合性能良好的弹性体，可用以制作接触食品的设备部件。

（3）交联聚乙烯

采用辐射法（Ｘ射线、电子射线或紫外线照射等）或化学法（过氧化物或有机硅交联）使线型聚乙烯成为网状或体型的交联聚乙烯。

其中有机硅交联法工艺简单，操作费用低，且成型与交联可分步进行，宜采用吹塑和注射成型。

交联聚乙烯的耐热性、耐环境应力开裂性及机械性能均比聚乙烯有较大提高，适于作大型管材、电缆电线以及滚塑制品等。

（4）共混改性品种

将线型低密度聚乙烯和低密度聚乙烯掺混后，就可用于加工薄膜及其他制品，产品性能比低密度聚乙烯好。

聚乙烯和乙丙橡胶共混可制得用途广泛的热塑性弹性体。

中压法溶液法：

由乙烯在压力低于5兆帕（50大气压），温度130~150℃条件下，以硅酸铝为载体，三氧化铬为催化剂进行溶液聚合而制得。

1、原料

（1）原料：

乙烯

（2）原料路线：

以石脑油和轻柴油为主，加氢尾油和轻烃所占比例较小，其他只是个别使用。

2、生产工艺

（1）聚合机理：

配位离子型

（2）聚合的主要工艺条件：

乙烯单体的纯度要达到99.95%以上；

齐格勒—纳塔引发剂；

反应温度为130-150度；聚合压力小5MPa；

转化率接近98%；

添加剂包括链转移剂、链终止剂、抗鱼眼剂、防粘釜剂；

相对分子量调节剂主要是用硫醇。

（3）反应设备

环管反应器

三、聚苯乙烯的合成工艺

悬浮聚合低温法

1、原料

（1）原料:

苯乙烯、引发剂、分散剂、水、乳化剂、发泡剂、其他助剂

（2）原料路线：

是由乙烯和苯合成的，而乙烯主要是从石油中提炼出来的。

2、生产工艺

（1）聚合机理：

自由基缩聚反应

（2）工艺条件：

反应温度在85-85度之间，它的转化率不可能达到百分之百聚合反应转化率一般为70％～85％；

采用的分子量调节剂如叔十二碳硫醇；引发剂为过氧化物，如过氧化苯甲酰；

添加剂包括稳定剂如聚丙酸盐类，阻燃剂。

（3）工艺流程

（4）聚合反应设备：

多管等温反应器，

3、工艺进展

（1）诺瓦化学公司环保型可发性聚苯乙烯新工艺研发成功

该项目的研发成功使得PS泡沫塑料生产过程减少了VOC的排放，提高了制备泡沫塑料的生产效率和安全环保性能。

这种新专利工艺是将淀粉封装在PS壳体内，并用化学键连接，淀粉吸收了微小水滴，从而成为在珠粒料内部更安全和环境友好的发泡剂。

（2）可发性阻燃聚苯乙烯生产工艺研究

可发性聚苯乙烯常用的卤系阻燃剂有六溴环十二烷、三溴苯基烯丙基醚、四溴乙烷、四溴丁烷等，常以有机过氧化物作协同剂，从而可大幅减少卤化物用量。

（3）木粉-再生聚苯乙烯复合材料

以废弃聚苯乙烯泡沫塑料和实木家具制造过程中产生的废弃物-砂光粉为主要原料，通过熔融挤出方式制备木材料聚合物复合材料。

四、有机玻璃的合成工艺

1、原料

（1）原料：

甲基丙烯酸甲脂（PMMA）、偶氮二异丁腈

（2）原料路线：

乙烯法生产MMA工艺包括4个步骤：

乙烯经氢甲酰化反应制取丙醛；

丙醛和甲醛经缩合反应生成甲基丙烯醛；

甲基丙烯醛空气氧气制甲基丙h烯酸；

甲基丙烯酸经甲醇酯化生成MMA。

2、生产工艺

（1）聚合机理：

本体浇铸聚合

（2）工艺条件

单体纯度要达到99%以上；

添加剂包括增塑剂、脱模剂、色料等；

预聚合时逐渐升温至85摄氏度，停止加热让反应自动加热至90-94摄氏度，当转化率达到10%左右时用冰水冷却至40摄氏度左右，继续加热；

然后聚合段逐步升温至40-70度，当单体转化率达到93%-95%左右时温度升至120摄氏度，然后最后冷却到40摄氏度左右；

反应在常压下进行，转化率大于95%。

（3）工艺流程图

（4）聚合反应设备

塔式聚合反应器

螺杆-导流筒式反应器

3、工艺进展

（1）废旧有机玻璃再生利用工艺技术优化

回收设备进行了规范化设计，提高了整套装置的密闭性，增加操作的安全性，并增设工艺尾气直接燃烧处理装置，大幅降低了回收装置的能耗，据实际估算，比原工艺节能约1/4到1/3，有效降低了污染物的排放。

（2）原料路线的改进

丙烯拨基化路线，丙烯碳基化路线先使丙烯拨基化生成异丁酸然后脱氢生成甲基丙烯酸最后酷化生成MMA。

尽管该工艺有经济上的竞争优势但可能因为设备设计较为困难故尚未引起太大关注；

丙炔路线，丙炔拨基化/醋化直接生成MMA路线由壳牌公司开发该技术现属于Ineos公司。

该路线在概念上很简单但在原材料供应方面有局限性。