浅析“可发性聚苯乙烯（EPS）的制备与用途”.doc

浅析“可发性聚苯乙烯(EPS)的制备与用途”天津新龙桥工程塑料有限公司 天津300450摘要：木文主要介绍了国内EPS的制备与用途先说其用途：上世纪四 五十年代，德国巴斯夫公司发明了一种被称为可发性聚苯乙烯的材料，这种材料 具有很多的优点，被广泛用于包装材料、建筑材料、保护性材料等等可发性聚 苯乙烯的制备：一是本体聚合法；二是悬浮聚合法；悬浮聚合又分为一步法生产 和二步法牛产本文采用的是悬浮聚合法的一步法牛产工艺关键词：可发性聚苯乙烯(EPS)；制备；用途1前言可发性聚苯乙烯(EPS)具有质轻、价廉、导热率低、吸水性小、电绝 缘性能好、隔音、防震、防潮、成型工艺简单等优点，被广泛用于建筑、交通运 输等行业的保温隔热、隔音、抗震材料、用作电器、仪表、玻璃制品、电子产品 等的缓冲包装和食品包装材料2 EPS的制备方法EPS 一般采用悬浮聚合悬浮聚合法是以苯乙烯单体和聚合物颗粒为分 散相，用水为连续相和分散介质，在强烈的机械搅拌下分散为油状液滴，并借助 于悬浮剂的分散作用悬浮于水中，在引发剂的作用下，聚合为球状固体3 EPS制备用助剂3.1引发剂体系：苯乙烯悬浮聚合一般采用自由基引发体系，主要是有 机过氧化物一过氧化二苯甲酰，也有采用二叔丁基过氧化物(tert・Bu2O2)、过氧 化苯甲酰(BPO)、过氧化苯甲酰叔丁酯复合型引发剂。

3.2分散体系：目前苯乙烯悬浮聚合的分散体系主要有三类，即有机 分散体系、无机分散体系、有机和无机复合体系1、有机分散体系：有机分散体系大多采用聚乙烯醇(PVA)、轻乙基纤 维素(HEC)、白明胶等有机分散剂作为一种高分子表面活性剂(含有亲水基 和亲油基），在聚合过程中的主要作用有三种：（1）提高水相粘度，增加油滴运 动阻力，减少油滴碰撞次数2）在油滴外表面形成保护层，防止油滴合并，增 强粒子的保胶能力3）降低油水两相界面张力，增加其稳定性2、 无机分散剂：无机分散剂主要是磷酸三钙（TCP）,磷酸三钙应满足 质量轻、粒度细的要求其主要作用是将无机物细颗粒吸附在油滴表面，起到机 械隔离作用此外，为提高TCP分散效果，通常加入少许表面活性剂，例如十 二烷基苯磺酸钠等，作为TCP的助分散剂3、 复合分散剂：在苯乙烯悬浮聚合过程中，有机高分子化合物分散剂 溶于水中降低水的表面张力，增加水的粘度，并在油滴表面形成保护膜，增加粒 子的保护能力，但粘附严重无机分散剂靠其固体粉末被水湿润，对单体油滴起 到机械隔离作用，粘附较轻，但用量较多，给后处理带来困难，并可能使粒子发 雾在实际牛产中，选用不同保护能力或界面活性的复合体系，已达到取长补短 的效果，这类复合分散剂有PVA和TCP复合（分别在聚合前和后期加入），HEC 和TCP复合等，从而提高了分散剂的效果。

聚合反应分散剂用量很少，否则易产 牛乳化现象，其用量为水量的0.001%—0.1%o4 影响EPS生产的因素4.1水质：聚合投料用水的质量，直接影响到产品的质量水质主要有 以下指标1、 硬度：聚合用水的硬度过高，会影响产品的电绝缘性和热稳定性， 而水中阴离子过高，又会影响聚合分散体系的稳定性，一般要求硬度不高于10-5, 氯根不高于2倍10-5o2、 PH值：PH值影响分散剂的稳定性当使用明胶做分散剂时，PH值 低对明胶有破坏作用而PH值过高，会引起PVA体系的醇解，影响分散效果及 颗粒形态故PH值一般要求在6.5-7.5范围之内此外，水质还会影响粘附, 一般聚合工艺用水都应经过阳离子交换树脂处理，才能达到牛产的要求4.2水油比：水油比是指投料时水与单体的质量比水作为分散和传 热介质，一般情况下，水油比大对单体的分散和传热都有利，反应易于控制，但 水油比大会影响设备的利用率，所以生产上尽量采用小的水油比但水油比过小, 聚合体系固含量增加，油珠碰撞几率增大，严重时会引起爆聚、结块等现彖水 油比一般控制在1—2： 1范围内4.3铁质：苯乙烯悬浮聚合，对铁质要求比较严格无论是软水、引 发剂、分散剂，还是单体中的铁质，都会对聚合反应产生不利影响。

铁质会使聚 合反应的诱导期延长、反应速度减慢、产品的热稳定性变坏，还会影响颗粒的均 匀度，所以设备及管道应采用不锈钢、搪瓷或涂塑4.4分散剂体系对粒径及粒径分布的影响：在一定的水油比和搅拌转 速下，分散剂量增加，粒子粒径变小反之，粒径变大一般是固定有机分散剂 的用量，增加或减少无机分散剂的用量，这样可以使体系的保护能力增强，粒子 分布趋于集中，提高目的产品的效率5 EPS的制备过程在立式反应釜中，采用悬浮聚合的方法间歇生产，借助机械搅拌力，使 单体成液滴状分散于水中，主要原料有去离子水、苯乙烯、悬浮剂、分散剂、引 发剂、发泡剂等，单体和催化剂悬浮于水相中进行反应主要原料：1、 纯水：去离子水2、 乳化剂：十二烷基苯磺酸钠3、 悬浮剂：聚乙烯醇、轻乙基纤维素4、 分散剂：磷酸三钙5、 引发剂：过氧化二苯甲酰 BPO过氧化苯甲酸叔丁酯TBPB6、 增塑剂：磷酸三丁酯等7、 发泡剂：正戊烷、异戊烷5.1下料过程在洗净的30m³的立式反应釜中注入纯水12500千克，注入一半水 后，启动搅拌，加入250克乳化剂十二烷基苯磺酸钠、悬浮剂66千克、分散剂 磷酸钙8.8千克，加完水后检测PH值在7.12—8.16之间，酸性太大，对聚合粒 子成长不利，碱性太大，反应时粒子成长太快，易胶结。

PH值合格后加入纯净 的苯乙烯单体12500千克，加到一半后，加40千克BPO, 30千克TBPB,加入 口.2千克增塑剂磷酸三丁酯苯乙烯加注完成后，取样观察苯乙烯单体分散情况 正常情况下水和油应不分层，苯乙烯单体均匀的悬浮于水溶液中5.2升温过程开启升温程序，反应釜盘管中进入蒸汽，反应釜中物料被加热到85C 时，停止蒸汽温度达到88C时，通入冷却水，建立反应釜冷却系统，并计时 开始最后控制温度在89-90Co5.3低温反应升温至88C时，记录反应时间，反应1小时时，加入125克亚硫酸氢 钠，此时开始反应粒子开始长大，反应到2.5小时进入到危险期，粒子涨势明显， 必须时常取样观察粒子成长情况，并分次加入TCP或CaCa3来控制粒子成长将 粒子控制在所需的粒径范围内，4小时时聚合反应结束，粒子成形变硬，可以开 始灌气5.4灌气过程加入TCP12千克，乳化剂60克，密封人孔及手孔用屏蔽泵将1000 千克戊烷压入反应釜内，灌气完成1小时，温度在102—106C，压力在0.6MPa 左右此时将温度在1小时内提升到118—122C,再恒温4小时，反应完毕5.5出料过程通入冷却水将温度降至50C以下，然后用压缩空气将反应釜内的粒子 压到洗涤槽内，加10升盐酸及300毫升消泡剂，测洗涤水PH值在4—5之间。

然后经筛分机筛分、离心机分离、喷洒防静电剂、干燥机干燥后，送筛析车间5.6筛析包装送来的粒子再喷洒外部润滑剂，防止粘结，保持表面光滑、明亮，经过分筛机自动分筛得到不同规格粒径的粒了、磅秤自动称重包装即可6 讨论6.1如果刚开始下完料后发现溶液相态转相不好，可以慢慢加热到60C 时停止加热，同时加入少量磷酸钙使其分散，停止搅拌3—5分钟，重新启动， 如此反复几次可使其转相好转后，再升温至低温反应阶段，若转相不好进行低温 反应则容易胶结，导致反应失败6.2引发剂用量：BPO为低温引发剂，在60C开始分解；TBPB为高温 引发剂，118C开始分解；反应釜内的温度不断升高，引发剂分别发生作用，影 响着分子量的大小提高引发剂的用量，分子量减小，减少引发剂的用量，分子 量就增加，一般分子量控制在51000—55000o6.3游离单体的控制：成品的游离单体控制在0.5%,在低温反应结束 时，游离单体大约为28-30%,靠高温阶段时间的长短来调节6.4粒径的控制：粒径根据客户的需求而定，一般控制在0.8—l.Ommo 磷酸三钙压制粒子用控制粒子长大而碳酸钙助长剂可使粒子长大加入碳酸钙后， PH有所增大，磷酸三钙就减少，悬浮颗粒就容易增大，碱性偏大后，粒子太大， 容易胶结，这时候有需要加入分散剂磷酸三钙来控制。

所以根据体系的不同选择 抑制剂或是助长剂，通过时常取样观察凭经验来掌握，从而得到需求的粒度参考文献：⑴潘祖仁•高分子化学.化学工业出版社.2009.⑵张增民•中国塑$4.1990.⑶陈学江.可发性聚苯乙烯珠粒(EPS)的牛产工艺•塑料科技.2002.。