[发明专利]一种本体法生产石墨可发泡聚苯乙烯装置

说明书

一种本体法生产石墨可发泡聚苯乙烯装置，包含聚合反应单元，通过出料泵与加热脱挥器相连；加热脱挥器上端连接有冷凝器、真空集液罐；加热脱挥器下面通过泵与混合器、熔体换热器、泵、高压水下切粒系统相连，混合器前端设有添加发泡剂、熔融状态石墨母粒的接口，高压水下切粒系统中高温模头的孔经为0.9mm。使用本装置生产石墨可发泡聚苯乙烯EPS的物料比例为：苯乙烯80‑95kg、溶剂2‑10kg，助剂0.5‑8kg，石墨母体2‑18kg。本发明所得可发泡聚苯乙烯EPS的粒径在0.8～1.1mm之间，残留单体低，废水少，环保效果好。

技术领域

本发明涉及聚苯乙烯树脂领域，具体涉及一种本体法生产可发泡聚苯乙烯装置及方法。

背景技术

以苯乙烯为主原料生产可发泡聚苯乙烯(EPS)主要是通过悬浮液间歇聚合工艺制备，利用悬浮分散剂将液体苯乙烯单体分散在水介质中，加入聚合引化剂、发泡剂等进行聚合反应，得到可发泡的聚苯乙烯珠粒。CN112898694A公开一种聚苯乙烯保温材料及其制备方法和应用，这种悬浮法所得珠粒的直径范围从0.1mm到4mm，分布非常宽，筛选分级要丢弃一些珠粒；成核剂很难掺入珠粒中，加入后还可以抑制聚合反应，存在质量不稳定、耗水量大、能耗大、和环境保护等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种本体法生产石墨可发泡聚苯乙烯的装置及其生产方法，所得石墨可发泡聚苯乙烯颗粒粒径在0.9～1.1mm之间，残留单体低、杂质少，可用于生产食品接触许可的制件。

为解决该技术问题，本发明通过如下技术方案来实现：

本发明采用连续本体法生产工艺来生产可发泡聚苯乙烯，采用的装置为：包含有上封头上设有物料进口、中间设有反应搅拌器、还与冷凝器连接相通的聚合反应单元；

所述聚合反应单元下端通过出料泵与加热脱挥器相连；

所述加热脱挥器上端连接有冷凝器，冷凝器连接真空集液罐；

所述加热脱挥器下面通过泵与混合器相连，所述混合器再与熔体换热器相连；

所述混合器前端设有添加发泡剂、熔融状态石墨母粒的接口，接口开口处设有止回装置，以防物料倒流。石墨母粒经过螺杆挤出机熔化后注入混合器内与聚苯乙烯发泡剂进行混合，使聚苯乙烯分子链中嵌入石墨结构；所述混合器优选动态混合器；

所述熔体换热器通过泵与高压水下切粒系统相连，所述高压水下切粒系统中高温模头的孔经为0.9mm。

在使用该装置生产可发泡聚苯乙烯时，按如下步骤进行：

首先按比例将苯乙烯，溶剂，助剂混合加入聚合反应单元，控制聚合反应单元内物料温度在120-160℃，停留时间3-4小时，开启冷凝器冷却回流，进行聚合反应；搅拌速度15-60转/分，先调到60转/分，1-2小时后物料黏度增大转速调到15转/分。

当聚合反应单元内的苯乙烯转化率达到60-70％时，将聚合反应单元内的物料经出料泵输送到加热脱挥器顶部，控制加热脱挥器加热温度230-250℃，真空-0.98MPa，进行闪蒸；闪蒸脱除未反应完的苯乙烯和溶剂等轻组分蒸气进入冷凝器冷却，冷凝液流入真空集液罐，再输入到聚合反应单元参与聚合反应，循环利用。

将闪蒸得到聚苯乙烯作为第一股流体经泵输送到混合器；同时将发泡剂、熔融状态石墨母粒经过螺杆挤出机熔化后作为第二股流体输送到混合器，两股流体在混合器内混合均匀后进入熔体换热器，操控熔体换热器内物料温范围180-200℃，再由泵输入到高压水下切粒系统，经冷却、造粒、干燥，得到可发泡聚苯乙烯EPS颗粒，即成品。

进入聚合反应单元中物料包括如下质量份组分：苯乙烯80-95kg、溶剂2.0-10kg，助剂0.5-5.0kg。

进入混合器中的物料包括如下质量份组分：发泡剂3.0-8.0kg；石墨母粒4.0-18kg。