聚苯乙烯塑料的生产基本工艺.docx

1、聚苯乙烯塑料的生产基本工艺聚苯乙烯塑料生产工艺聚苯乙烯1(PS)是一种无色透明热塑性树脂。PS 具备良好光学性能及电气性能，容易加工成型，着色性能好。由于它具备良好性能，因而，当前已经成为世界上应用最广热塑性树脂，是通用塑料五大品种之一。PS 注射成型是PS 制品重要加工办法。PS 是由苯乙烯单体加聚反映得到无定形聚合物。苯乙烯聚合方诸多，重要有本体聚合、悬浮聚合和乳液聚合等。文章以PS GP-525 制造工艺马为例，对成型技术进行了研究。1 PS 塑料成型特性分析1.1 工艺特性(1)熔点不明显：聚苯乙烯为无定形聚合物，熔融温度范畴较宽，且热稳定性较好，约在95 左右开始软化，在190 成为

2、熔体，在270 以上开始浮现分解。(2)比热较低：加热流动和冷却固化速度快，熔体粘度适中，且流动性好，塑化效率较高，易于成型；在模具冷却硬化也比较快，故模塑周期短。(3)受温度和压力影响较大：成型温度和压力增长，对聚苯乙烯熔体流动性有明显增长，其中温度比压力影响更大，在成型过程中，可以通过变化温度和压力，来调节熔体流动性。(4)吸水性较低：聚苯乙烯吸水性0.05 %，成型中所容许水分含量普通为0.1 %，因而普通无需进行预干燥解决。(5)收缩率较低：聚苯乙烯收缩率普通在0.4 %左右，制品成型稳定性好。1.2 注塑机工作原理及构造2(1)注塑机工作原理：注塑机工作原理与打针用注射器相似，它是借

3、助螺杆(或柱塞)推力，将已塑化好熔融状态(即粘流态)塑料注射入闭合好模腔内，经固化定型后获得制品工艺过程。注射成型是一种循环过程，每一周期重要涉及：定量加料熔融塑化施压注射充模冷却启模取件。取出件后又再闭模，然后再进行下一种循环。(2)注塑机构造，如图1 所示。图1 注塑机构造图Fig.1 Structure of injection machine1.3 制品与模具设计(1)制品壁厚：制品壁厚应依照树脂状况进行选取。为减少制品内应力，有助于物料均匀收缩，在考虑制品壁厚时，应注意壁厚均匀性，规定相差不要太大，并避免缺口、尖角存在，转角、厚薄连接处等部位采用圆弧进行过渡。(2)顶出系统设计：要设

4、计恰当脱模锥度，较高型芯光洁度和较大面积顶出部位，以防止强行脱模产生脱模应力。(3)模具规定：对厚壁制品，浇口应开设在制品厚壁部位；模具核心部位应有效地设立冷却水道，保证模具冷却对消除或减少收缩起着较好效果；对于不同厚度塑料制品，其模温规定不同，对于厚壁制品其模温要恰当高某些。(4)原料准备。注塑用PS 树脂，普通为无色到蓝色颗粒。PS 树脂吸水性较低，普通无需进行预干燥解决。1.4 成型工艺(1)注塑温度：PS 注射温度可在较宽范畴内选用，但注射温度过高会减少制品机械性能，而过低又会影响制品透明度，因而普通控制在180245 之间。可视机台能力大小和使用状态进行加工温度范畴调节。(2)注射压

5、力：PS 注射压力可在60150 MPa 范畴内选用。普通说来，大浇口、厚壁制品注射压力可低些，而薄壁、长流程、形状复杂制品注射压力则应高些。(3)注射速度：注射速度越快，越容易导致分子链取向限度增长，从而引起更大取向应力。但注射速度过低，塑料熔体进入模腔后，也许先后分层而形成熔化痕，产生应力集中线，易产生应力开裂。因此注射速度以适中为宜。最佳采用变速注射，在速度逐渐减小下结束充模。(4)模具温度：模具温度最佳控制在6080 之间。(5)注意事项：生产应持续进行，若停机，应排空料筒中残存料，以避免再升温时材料分解及产品黑点产生；再开机时，应先排料，以清洗料筒。2 典型PS 塑料制品加工2.1

6、原材料及设备PS：GP-525，汕头海洋第一聚苯树脂有限公司。注塑机：海天650。2.2 PS 制品形状图2 是某PS 制品照片，该产品构造特点：材料为PS，外观为无色透明，表面规定为无水纹、无划伤、无黑点、无飞边等缺陷。产品外形上面为马，下面为底座。产品尺寸为：110 mm40 mm115 mm。质量规定见表1。图2 某PS 制品照片Fig.2 Photo of certain PS product表1 PS 制品质量规定Tab.1 Quality standard of PS product检查项目质量原则外观 无色透明，不容许变形、杂物、气泡、水纹、飞边尺寸 依照技术原则跌落实验制品从1

7、.2 m 高跌到水泥平地上，不容许有损坏、断裂等现象实验聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)因隔热、隔音、防潮、防震、质轻价廉等优良特性，广泛应用于家电、仪表、电子、食品等工业。但EPS$0品大某些在一次使用之后作为废弃物直接丢弃，且密度小、体积大、运送闲难、不易自然降解和生物降解，因而累积了大量废弃塑料。EPSI品大量使用和废弃物累积，已经构成了“白色污染”重要构成某些，引起了人们关注 。国家已将废弃塑料列为2 1世纪在环保领域要控制三大重点之一。对废聚苯乙烯泡沫塑料(WPS)进行资源回收运用，是有效缓和当前资源短缺和抑制“白色污染”重要手段。当前，国内外对WPS资源化运用办法重要有掩埋焚烧法、物理再

8、生 、生物降解法 、裂解回收法 _9、化学改性法n “ 等。其中，通过裂解法回收WPS，不但能有效解决WPS污染问题，还能得到大量裂解油等能源物质以及苯乙烯等化工原料产品，具备较好社会效益和经济效益，被以为是最有前程回收办法 J。本T作依照石油裂化原理，采用氯化铝、氧化铝和氧化钙3种催化剂，对WPS进行了催化裂解研究，考察了相应裂解条件，并对裂解油成分进行了GC分析，以期为塑料裂解工业应用提供参照。l 实验某些11 材料、试剂和仪器WPS：电器包装用白色泡沫塑料，去除表面杂质，并切成小块备用。氧化铝、氯化铝、氧化钙：分析纯。TYHw型调压恒温电热套：郑州博大仪器有限公司；GC一14C型气相色谱

9、仪： 日本岛津公司；SDTQ一600型热重综合分析仪：美国TA公司。12 实验办法精确称取250 g经热熔消泡后WPS颗粒，加入三口圆底烧瓶中，再加入一定量催化剂(固定催化剂用量为wPS加人量2(w)，连接好回流反映装置，开始加热升温，并于设定温度下进行裂解反映，直至WPS裂解完全。冷却后收集裂解油称重，计算收率。裂解时间计时从第一滴液态馏分浮现开始，至WPS所有转化为液态物质为止。1-3 分析办法131 WPS热分析取2 mg左右WPS试样，采用热重综合分析仪，测量TG，DTG，DSC曲线。操作条件：升温速率l0 oCmin，温度范畴26600，N，流量40mLmin。132 裂解油产率计算

10、WPS催化裂解可得到固体物质、液体WPS催化裂解可得到固体物质、液体物质(裂解油)和气体物质，裂解油产率(】，)见式(1)：】，= 100 (1)m 0一，式中：m。为WPS加入量，g；m 为WPS裂解得到固体物质质量，g；m，为WPS裂解得到液态物质质量，g。133 裂解油产物GC分析对裂解油产物进行GC分析。操作条件：CBP1一M25025毛细管柱，氢火焰离子化检测器，检测温度250 oC， (气化室)进样器260，载气流量200mLmin，氢气流量50 mLmin，空气流量50 mLrain，进样量05 L，分流比30：1，尾吹20 mLrain，柱温160。程序升温：初始柱温ll0，保

11、温0 rain，升温速率6Cmin，终结柱温160 ，保温1 min。用面积归一法进行定量分析。2 成果与讨论21 WPS热分析成果为了理解WPS热裂解特性，对WPS试样进行了热分析。50190 oC范罔内WPS试样DSC曲线见图1。WPS试样热分析曲线见图2。由图1可见：107 oC左右浮现一种吸热峰，对应WPS玻璃化转变过程，表白其玻璃化转变温度约为107；吸热峰峰型较宽，也许是由于升温速率过快，导致热流效应辨别不明显。由图2可见：DSC曲线在335430 oC之间出现一种大吸热峰，相应WPS裂解吸热反映；TG曲线表白，在温度超过280 oC时WPs开始失重，超过335 cC时失重加快开始

12、裂解，温度升至398 oC时有50WPS裂解，434 oC时有95WPS裂解，最后有5WPS炭化不再失重；DTG曲线峰顶出当前407 oC左右，表白在407左右裂解速率最快，与文献12报道数据接近。综合考虑热分析成果，WPs熔融消泡温度应选取在107左右，催化裂解温度应选取在280-430 oC范畴内。22 反映条件对WPS裂解油产率影响裂解温度和催化剂种类对WPS裂解油产率影响见图3。由图3可见：裂解温度越高，裂解油产率越高；低于380 oC时，催化剂裂解制油能力大小顺序为：氧化钙氯化铝氧化铝；高于400 oC时，3种催化剂活性相近，裂解油产率均在85以上。这是由于，在不同催化剂作用下，也许

13、存在不同聚苯乙烯(PS)裂解机制，裂解温度低，催化剂活性差别体现出来；而在较高裂解温度下，PS碳链受热充分，碳链断裂速率加快，解聚反映彻底，裂解油产率都接近各自最大值。综合考虑，氧化钙催化活性优于氯化铝和氧化铝，催化裂解最佳温度应控制在380 oC附近，这与文献E2报道成果一致。裂解图4。由图4可见：随裂解温度升高，3种催化剂裂解时间均缩短，这是由于裂解温度升高，PS碳链断裂速率加快， 自然裂解完全所需时间缩短；但裂解时间缩短快慢不同，氧化钙和氯化铝明显快于氧化铝。裂24 反映条件对苯乙烯回收率影响催化裂解WPS回收苯乙烯单体，是WPS资源化运用重要课题。裂解温度和催化剂种类对苯乙烯回收率影响

14、见图5。由图5可见，裂解温度和催化剂种类对苯乙烯回收率均有较大影响。当裂解温度低于380时，随裂解温度升高，苯乙烯回收率均呈增大趋势，3种催化剂活性高低顺序为：氧化钙氯化铝氧化铝。当裂解温度达到380 oC时，苯乙烯回收率均达到最大值，且氧化钙催化裂解时苯乙烯回收率超过70。随裂解温度进一步升高，3种催化剂催化裂解WPS时，苯乙烯回收率均急剧下降。因而，选取裂解温度为380 cC。综合考虑裂解油产率、裂解时间、裂解油产物纯度及苯乙烯单体选取性，得出在本实验条件下，WPS催化裂解最佳催化剂为氯化铝，在380下催化裂解25 min时，裂解油产率可达8548，裂解油中苯乙烯含量为8066(w)，且副

15、产物较少。3 结论a)WPS熔融消泡温度应选取在107左右，催化裂解温度应控制在280-430范畴内。b)随裂解温度升高，氯化铝、氧化铝和氧化钙3种催化剂裂解油产率均增长，裂解时间均缩短。裂解温度升至430 时，裂解油产率均在85以上。c)当裂解温度低于380时，随温度升高，3种催化剂催化裂解苯乙烯回收率均呈增大趋势；当进一步升高裂解温度时，苯乙烯回收率均急剧下降。d)裂解温度越高，裂解油中苯乙烯含量越低，副产物含量越高，裂解油成分越复杂，苯乙烯选取性越低。e)在本实验条件下，WPS催化裂解最佳催化剂为氯化铝，在380 cI=下催化裂解25 min时，裂解产油率可达8548，裂解油中苯乙烯含量为8066(w)，且副产物较少。