影响溶液聚合PMMA黄色指数的因素和改进措施

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  摘要:本文通过对原材料的质量、工艺参数的控制与操作以及循环液中污染的累积等因素的研究,分析了影响PMMA黄色指数的因素,并提出了相应的改进措施。
  关键词:PMMA黄色指数 影响因素 改进措施
  
  1 工艺流程简述
  PMMA装置包括下列主要工段:①单体进料和添加剂制备系统;②聚合和脱挥发系统;③循环净化回收及真空系统;④造粒和板材生产系统;⑤导热油系统。
  1.1 单体进料和添加剂制备系统
  这个工段由二个独立系统组成:
  1.1.1 单体进料制备系统
  第二单体和MMA经过过滤和计量,进入脱气罐中进行脱气处理,其目的是脱除物料中的溶解氧,以防其影响聚合反应。
  1.1.2 进料添加剂的混合制备
  在MMA的聚合过程中,用偶氮类引发剂,烷基硫醇类链转移剂,抗氧剂,上述三种助剂在进料添加剂配制罐中以循环液作为溶剂进行间歇配制。根据需要,可在进料添加剂中加入染料。
  以上物料混合均匀和完全溶解,经进料添加剂输送泵送往进料添加剂计量罐,计量罐中的进料添加剂经泵打回流进行脱气操作,脱气后物料进入第一反应器。
  1.2 聚合和脱挥发系统
  经脱气处理的MMA、第二单体,连续地用泵输送,并经过滤后与循环物料及添加剂进入第一反应器,为了获得最终产品最佳的分子量和物理性能,第一反应器的液位温度、压力和进料速度需要控制,第一反应器的部分聚合溶液连续地用输送泵送到第二反应器,第二反应器也要精心地控制工艺指标。来自第二反应器的聚合物经脱挥发预热器提高到300℃左右,预热后的聚合物进入脱挥发器,以除去熔融粘性聚合物中的溶剂和未反应的单体,脱挥发后的聚合物用挤出泵送往造粒和挤板。
  1.3 循环净化回收及真空系统
  脱挥发器的逸出蒸汽进入循环蒸馏塔,重组份经蒸馏后在塔底排出,与此同时轻组份从塔顶排出后在循环冷凝器中冷凝,冷凝液体用泵循环并与脱气单体及添加剂混合,然后进入第一反应器。
  1.4 造粒和板材生产系统
  脱挥发后的熔融聚合物用聚合物挤出泵从脱挥发器中送到静态混合系统,这个静态混合系统用来向熔融聚合物中加入尾线添加剂,熔融聚合物从静态混合器出来后进入滤网变换器,经过滤后进入一个三通管,从三通管流出的熔融聚合物一部分去造粒生产线,另一部分去挤出板生产线。
  1.5 导热油系统
  导热油系统的任务是向反应器,脱挥发预热器,各种热管路供热。
  2 影响PMMA黄色指数的因素
  影响PMMA黄色指数的因素主要有三个因素:原料单体及添加剂、工艺控制及操作和循环液中的污染物。
  2.1 原料單体和添加剂
  原料单体和添加剂的产品质量是影响黄色指数的主要原因。质量差,杂质多,色度高,势必引起黄色指数升高,而影响产品质量。另外原料单体中含阻聚剂的多少对黄色指数的影响也很大。当阻聚剂的含量大于5PPM时,产品的黄色指数明显增高,并且很直观地体现在产品上,使PMMA产品发黄。
  2.2 工艺控制及操作
  工艺控制和操作不当是影响PMMA黄色指数的另一个原因。在配料和反应过程中有氧的存在或脱氧不充分将引起氧化,使PMMA的黄色指数升高。反应过程和后处理过程中温度过高和停留时间过长,引起局部过热,使产品降解、碳化而使PMMA产品的黄色指数升高。
  2.3 循环液中的污染物
  循环液中污染物的积累是影响黄色指数的另一主要原因。循环液中污染物象杂质一样进入反应过程,越积越多,越多越黄,随着时间的增长,黄色指数不断地上升,直至严重地影响产品质量。
  3 改进PMMA黄色指数的措施
  改进PMMA的黄色指数主要有四种措施:严把原料单体和添加剂质量关,加强工艺控制和操作,监护循环液污染物和加入染料。
  3.1 严把原料单体和添加剂质量关
  加强对原料单体和添加剂的质量分析和检验,不符合质量规格要求的原料单体和添加剂禁止使用。另外,最好使用无任何阻聚剂的原料单体或阻聚剂含量小于5PPM的原料单体。
  3.2 加强工艺控制和操作
  加强工艺管理,确保配料过程和反应过程的气密性,使得在这些过程中无氧气进入。控制好反应过程和后处理过程的温度和停留时间,温度不要太高,停留时间也不要太长,保证PMMA能进行后处理加工即可。
  3.3 监控循环液污染物
  加强对循环液污染物的分析和监控。当回收过程中塔底循环液温度高于正常操作温度5摄氏度时,即要排放一次,加入新的塔底循环液,保证良好的循环液返回到配料和反应过程,一年要把循环液全部换掉。
  3.4 加入染料
  为了保证获得PMMA直观质量,可向配料过程和反应过程按比例加10PPM的兰染料,以克服使PMMA产品黄色指数升高的黄色色团。
  4 结论
  影响PMMA黄色指数的主要因素是原料单体及添加剂的质量、工艺控制及操作和循环液中的污染物的积累。生产工程中注意以上因素的改进,对提高产品质量具有重要意义。
  参考文献:
  [1]段预丰,陆光月.《塑料工业》.1997.
  [2]叶林忠.《合成树脂与塑料》.科学出版社.1998,(1):9.
  [3]高聚物合成工艺学.化学工业出版社.赵德仁主编.2005.
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