[发明专利]用于制备连续本体SAN树脂的连续管式平推流反应器及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料合成与制备领域，涉及到苯乙烯与丙烯腈共聚合的SAN合成树脂领域，特别涉及到一种可多重并联的两级连续管式平推流反应器体系和制备高性能的SAN树脂生产工艺。

背景技术

SAN树脂是由苯乙烯和丙烯腈共聚的一种高分子聚合物，由于丙烯睛的存在，SAN树脂的综合性能比聚苯乙烯树脂(PS)有了很大程度的改善。SAN树脂具有良好的透明性、耐化学性能以及加工流动性，是制备高性能ABS树脂的主要原料之一。

苯乙烯和丙烯腈共聚物的化学结构比较复杂，共聚物链段中苯乙烯和丙烯腈的比例，共聚物的分子量大小以及分子量分布等指标对SAN树脂产品的性能影响巨大。SAN树脂产品随着丙烯腈含量的升高，其力学性能、耐溶剂性能和耐温性能都会有较大的提升。聚合物分子量增大、分布变窄，树脂产品抗冲击强度增强。聚合物分子量减小、分布变宽，聚合物中小分子聚合物增多，树脂产品抗冲击强度降低，SAN树脂产品的力学性能与其聚合过程紧密相关。制备窄分布、加工性能和力学性能适合的SAN树脂产品，一直是树脂材料领域持续追求与改进的方向，其中聚合工艺和相关设备是关键。

SAN树脂产品是苯乙烯和丙烯腈的经自由基聚合得到的，工业生产主要有本体法、悬浮法和乳液法等不同的SAN树脂制备工艺。悬浮法和乳液法制备SAN树脂工艺是苯乙烯和丙烯腈的乳液或悬浮液，经自由基聚合、絮凝干燥得到SAN树脂产品。乳液或悬浮法工艺制备SAN树脂，流程长且复杂，为间歇操作过程，废水量大，产品透明度较差，模塑成型时易出现雾化现象。

连续本体法制备SAN树脂产品，是苯乙烯和丙烯腈在少量溶剂存在下，经引发剂引发的自由基共聚合，整个工艺为连续操作，工艺流程短、三废量少，绿色环保。制备的SAN树脂产品不含乳化剂和分散剂，产品透明度高，模塑成型时不会出现雾化现象。连续本体聚合工艺具有生产成本低、产品性能优越等优点，因此越来越受到广泛的的关注与研究。

连续本体法制备SAN树脂产品，广泛采用两种类型反应器，一种是连续串联釜式反应器，有两釜或三釜串联，如大庆石油化工总厂、吉化树脂厂等，均采用此类反应器。由于连续串联釜式反应器制备SAN树脂时，反应器装料系数一般小于75%，不能满釜操作，造成反应器挂壁现象严重，产品外观颜色问题突出。平推流连续管式反应器也可用于SAN树脂的生产，通过串联方式排列的平推流反应器，具有较好的传质、传热性能，物料停留时间均一，生产的SAN树脂产品，分子量分布窄，产品综合性能更优，成本也更低，杜绝了反应器挂壁现象。但由于技术限制，国内尚无采用此类反应器生产本体SAN的厂家。

采用连续本体法制备SAN树脂是目前公认的最好方法，基于目前国内本体SAN技术还不完善，而SAN树脂的市场需求量日益加大，因此开发一种合理稳定、性能良好且产量高的连续本体法SAN树脂的生产方法，制备SAN树脂产品显得尤为重要。

发明内容

本发明提供了一种用于制备连续本体SAN树脂的连续管式平推流反应器及制备方法，其采用可多重并联的两级连续管式平推流反应器，通过两级连续管式平推流反应器的多重并联排列，在不改变反应器工艺条件和设备参数的前提下，实现聚合反应器生产能力的放大。解决目前多级串联式平推流管式反应器生产能力扩大时，生产工艺、操作条件、设备参数变动较大，产品性能波动较大的问题，提供一种不改变反应系统的稳定性和产品性能参数的前提下，提高聚合物产量的有效方法。

本发明一种可多重并联的两级连续管式平推流反应器的连续本体SAN树脂的生产工艺，具有以下特征：反应系统包含可多重并联的双平推流串联反应器组，其中每组双平推流串联反应器结构、大小完全一致，其入口和出口处物流的流速和停留时间也完全一致。平推流反应器为内置多层导流板、多层平桨的轴搅拌和反应器导热油加热冷却系统的管式反应器。反应总物流根据并联的双平推流串联反应器组数，平均分流，从每一组双平推流串联反应器的入口流入。每组双平推流串联反应器第二平推流反应器出口的物料均按照不同比例分为两股，其中一股物料回流至第一平推流反应器入口处，与配制的溶剂乙苯，丙烯腈和苯乙烯混合，进入第一平推流反应器进行聚合反应，回流比在20-50%之间，保持聚合体系的稳定性。另一股物流与其他双平推流串联反应器组相似物料重新合并，真空脱挥和挤出造粒，得到高性能SAN树脂产品。

本发明的一种可多重并联的两级连续管式平推流反应器的连续本体SAN树脂的生产工艺制备的SAN树脂产品，具有以下特征：所制备的SAN树脂为聚苯乙烯-丙烯腈树脂产品，丙烯腈在大分子苯乙烯、丙烯腈共聚物的含量在20-30%之间。