Полимеризация на стирен в разтвор

В сравнение с блоковата полимеризация, реакцията на полимеризация в разтвор протича с по-бавна скорост (при липса на инициатори) и полученият полимер има по-ниско молекулно тегло.Средното молекулно теглона полистирола зависи от условията на полимеризация и вида на разтворителя. Стойностите на молекулното тегло могат да се контролират чрез регулиране на вида и количеството на разтворителя и реакционната температура.

Основните принципи на трансфера на веригата на разтворителяса формулирани от Флори, но Майо ги разшири и въведе концепцията за „константа на трансфер“, която той разглежда като частно от константите на скоростта на трансфера на веригата на разтворителя и скоростта на растеж на веригата. Константите на скоростта на растеж са близки една до друга в различни разтворители, но константите на пренос на веригата и следователно степента на полимеризация се различават значително.

По време на полимеризацията на стирен в бензен, циклохексан, терт-бутилбензен и толуен могат да се получат полимери с по-високо молекулно тегло, отколкото по време на полимеризация в други разтворители, тъй като константите на пренос на веригата имат най-ниска стойност (Таблица 1).

Получаването на полимери в разтвор е удобно за производството на лакове. За други цели полимерът се утаява от разтвор чрез добавяне на утаител, който разтваря мономера, но не разтваря полистирола. Като такиваразтворители - утаителиизползват петролни въглеводороди, метанол и етанол.

Други методи за отделяне на полистирен от разтвор са дестилация на разтворителя при понижено налягане или парна дестилация. При който и да е от тези методи, пълното отстраняване на разтворителя изисква продължително сушене на полимера във вакуум.

В промишленосттапроцесът на полимеризация на разтвор на стирол можеда се извършва както чрезпериодични, така и чрезнепрекъснатиметоди.

Партиден методвключва три етапа на производство:

1) полимеризация в реактора;

2) изолиране на полимера от разтвора;

3) раздробяване и оцветяване на полимера.

Непрекъснатият методсе състои от същите стъпки, но се различава по това, че започвайки от подаването на стирен и разтворител и завършвайки с изхвърлянето на прахообразен полимер от колектора, той продължава непрекъснато (фиг. 1).

Фиг. 1. Непрекъснат метод за полимеризация на стирен в разтвор

Стиролът от мерника 1 и разтворителя от мерника 2 се смесват в определено съотношение в помпата 3 и постъпват в полимеризационните колони 4,5 и 6, които работят последователно. Всички колони са оборудвани с бъркалки и кожуси за отопление и охлаждане. По време на полимеризацията се отделя голямо количество топлина и вискозитетът на разтвора се увеличава значително. Във всяка колона температурата в три зони се контролира и автоматично се регулира в съответствие със зададения режим. В началото на процеса (горната част на колона 4) е необходимо сместа от стирол в разтворителя да се загрее до температурата на полимеризация, а в останалите две зони на колона 4 и три зони на колона 5 топлината на реакцията трябва да бъде отстранена. В колона 6 полимеризацията протича бавно, така че е необходимо външно захранване с топлина.

Вискозен разтвор на полистирол в разтворител от колоната влиза в изпарителя 7. Преди да влезе в този апарат, потокът от разтвор се разпределя в отделни струи (до 20). При 225°C изпарителят отстранява разтворителя и нереагиралия мономер, които след кондензация и подходящо пречистване се връщат в производството. Фигурата показва връщането на разтворителя в мерителния резервоар 2.

След отстраняване на течните компоненти на разтвора, полистирол във форматаомекотената маса се изпраща към екструзионната машина 8. За всяка струя е осигурена както отделна екструзионна машина, така и цялото следващо оборудване. Полистиролните ленти на изхода на екструзионната машина се охлаждат с вода във вана 9, след това се раздробяват с помощта на трошачка 10. Натрошеният полимер влиза в лубрикатора 11 с помощта на пневматичен транспорт, след което се излива в колектора 13. След това прахообразният полимер се изсипва в торби и се претегля.

Качеството на готовия продукт се контролира от вискозитета на 10% разтвор в толуен, точката на омекване и съдържанието на летливи съединения в него.