Блочный полистирол

Блочную полимеризацию стирола проводят в при­сутствии инициаторов или под действием высоких температур (150—230°С). При непрерывной блоч­ной (термической) полимеризации процесс проте­кает по радикальному механизму. Скорость про­цесса резко зависит от температуры. Так, при тем­пературе ниже 50°С скорость полимеризации очень низка, при 100 °С за 1 ч превращается примерно 2% мономера, а при 150 °С реакция заканчивается в течение нескольких часов. Скорость полимериза­ции резко снижается после 90%-ной степени завершенности реакции, и для достижения степени пре­вращения, равной 98—99%. необходимо дальней­шее нагревание реакционной массы, что приводит к понижению молекулярного веса полимера. При постепенном повышении температуры от 80 до 230 °С удается получить высокомолекулярный поли­стирол, содержащий менее 1% мономера.

Для предотвращения окислительных процессов полимеризацию проводят в атмосфере азота.

Технологический процесс производства блочного полистирола (непрерывный метод) состоит из сле­дующих стадий: предварительная полимеризация стирола, окончательная полимеризация стирола, охлаждение и измельчение полистирола.

Рис. Схема процесса производства блочного полистирола:

1 — хранилище стирола; 2 — напорный бак для стирола; 3 — фильтр сетчатый, 4 — форполимеризаторы, 5 - полимеризационная колонна, 6 —холодильник кожухотрубный, 7 — ванна для охлаждения, 8 - ножевой гранулятор, 9 - шнек, 10 — емкость, 11 - теплообменники

Из емкости 1 (рис.) стирол центробежным на­сосом подается в напорный бак 2, откуда через фильтр 3 и счетчик-дозатор непрерывно поступает в форполимеризаторы 4. Форполимеризаторы пред­ставляют собой цилиндрические аппараты из алю­миния со сферическим днищем емкостью 4 м³ с ру­башкой и рамной мешалкой. В форполимеризаторах происходит предварительная полимеризация стирола при температуре 75—80°С до степени кон­версии 28—30%.

Сироп из форполимеризатора поступает в колон­ну 5 для окончательной полимеризации. Полимеризационная колонна представляет собой верти­кальный цилиндрический аппарат с коническим днищем из нержавеющей стали рабочей емкостью 5 м³. Внизу колонны имеется шпек для выгрузки полимера. Каждая царга колонны и днища снаб­жена рубашкой для охлаждения или обогрева ре­акционной среды.

Для конденсации паров стирола к колонне под­соединен обратный холодильник 6. Температура в колонне постепенно повышается сверху вниз от 110 до 235 °С. Регулируется она высококипящим органическим теплоносителем динилом. Расплавленный полистирол непрерывно выдавливается из колонны шнеком 9 в виде нитей и поступает для охлажде­ния в ванну 7, а затем в вытяжное устройство, 1де вытягивается в продольном направлении охлажденные нити полистирола направляются в гранулятор 8, в котором измельчаются на гранулы раз­мером не более 10X6 мм и передаются на упаковку.

Для получения окрашенного полистирола вводит­ся краситель. Краситель может вводиться в виде 0,03—0,05%-ного раствора в стироле в полимеризационную колонну, в шаровую мельницу, в смеси­тели, в экструдеры.