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MBS的生產工藝

MBS樹脂的生產過程是先以丁二烯和苯乙烯在水和乳化劑中進行乳化,在引發劑的引發作用下進行聚合,生產丁苯膠乳(SBR膠乳),再加入苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯進行乳液接枝聚合,得到MBS樹脂接枝膠乳(MBS樹脂膠乳),最後經過凝聚、脫水和幹燥處理後得到MBS樹脂成品。

在MBS樹脂的整個生產工藝過程中,有3大關鍵技術,其壹是SBR膠乳的合成技術,因為SBR膠乳的粒徑不但決定了MBS樹脂,pvc合金的抗沖擊性能,同時還決定了它的透光性能;其二是MBS樹脂膠乳的合成技術,因為核--殼比、接枝率和接枝過程單體的加料順序等對MBS樹脂膠乳的凝聚和後處理、MBS樹脂粉料的粒子形態及MBS樹脂與PVC的相容性和光學性能等均有非常顯著的影響;其三是MBS樹脂膠乳的凝聚技術,凝聚水平的高低直接決定了最終產品的粒度分布、顆粒規整性、流動性和表觀密度以及MBS樹脂在PVC中的分散性和相容性等指標。

1 丁苯膠乳的合成

將丁二烯、苯乙烯、引發劑和各種配制好的助劑按壹定量和順序加到聚合反應釜中,在壹定的溫度下攪拌進行乳液聚合,待反應達到壹定轉化率後停止反應,脫除未反應的單體即可得到丁苯膠乳。對用於制備MBS樹脂的丁苯膠乳有其特殊的要求。首先是丁苯膠乳中丁二烯含量要為70%-80%。以保證制得的MBS樹脂在改性PVC時具有壹定的抗沖擊性、耐寒性和良好的加工性。

為了盡量減少對MBS樹脂耐寒性的影響,苯乙烯含量宜控制在25%左右。此外,丁苯膠乳必須具有壹定的交聯度、粒徑和粒徑分布。交聯有利於改善產品的光學性能和抗沖擊性能,便於加工。對於制備MBS樹脂的丁苯膠乳.對其粒徑及其分布均有特別的要求。在壹般情況下,當MBS樹脂中橡膠含量相同時,膠乳粒徑越大,用MBS樹脂改性的PVC制品抗沖擊性能越好。

但是粒徑超過壹定範圍時,改性PVC制品透明度下降,而且在彎曲時易出現發白現象,因此要同時得到具有最好的抗沖擊性、透明性和沒有彎曲發白現象的MBS樹脂,PVC***混物是極其困難的,各公司都把這壹技術關鍵作為專利加以保密。

2 MBS樹脂接枝膠乳的合成

上面所得到的丁苯膠乳用水稀釋後,加入乳化劑、引發劑,再與苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯進行接枝聚合。常見的接枝工藝有壹步法、兩步法和三步法等;也可以采用連續添加的方式,目前世界上大多數生產廠家采用兩步接枝法工藝。

從MBS樹脂改性PVC的機理來看,由於甲基丙烯酸甲酯與PVC溶解度參數相近,相容性好,處於MBS樹脂外殼層,有助於增加界面間的粘合力,對提高沖擊強度有利。

橡膠相和樹脂相的比例對MBS樹脂性能有很大的影響。在橡膠含量相對少的情況下,增加橡膠含量,銀紋引發中心會增多,支化及終止速度亦增加,沖擊強度隨之提高。但達到壹定的程度之後,再增加橡膠含量,樹脂相比例相對減少,影響了MBS樹脂與PVC的相容性,反而使抗沖擊強度降低。

從國外專利來看,橡膠相在45%~60%之間較好。樹脂相中的甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯的比例根據產品性能不同而有差異。通常甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯的質量比為3:7~7:3為宜。

3 接枝膠乳的凝聚

凝聚過程對MBS樹脂產品的顆粒形態、與PVC樹脂***混的加工性能及加工工藝條件有很大的影響。

目前的凝聚方法主要有以下幾種:

(1)單釜凝聚工藝。

該工藝是最簡單、最容易操作的,也是大多數公司在MBS樹脂技術開發初期所采用的方法。目前該方法在我國的壹些中小規模生產裝置上仍采用。其主要操作過程是將膠乳加入到有凝聚劑的反應釜中,或將凝聚劑加入到有膠乳的反應釜中。由於是單釜液相間歇操作,MBS樹脂顆粒形態和大小不容易控制,而且處理能力小,不符合大規模工業化生產的要求。

(2)多釜連續凝聚工藝。

多釜連續凝聚工藝實際上是多個單釜的串聯,其優點在於其連續性,便於進行工業化大規模生產。不足之處在於MBS樹脂的顆粒形態、流動性和表觀密度等指標沒有明顯提高。

(3)有機介質凝聚工藝。

日本鐘淵公司利用不同密度的有機介質作為分散劑,把凝聚劑和膠乳變成微小的液滴分散在溶劑中。兩種液滴由於上升和下降的速度不同,相互碰撞發生凝聚反應,得到粉末狀聚合物。該工藝的不足之處在於使用了有機溶劑,可能會吸附在樹脂表面,造成幹燥過程中易燃易爆成分的增加,而且有機溶劑的使用及其回收利用將使生產成本也相應增加。

(4)噴流凝聚工藝。

日本三菱人造絲公司采用噴流凝聚工藝,其特點是將膠乳通過多根細管噴入到凝聚劑中進行凝聚,所得到的樹脂流動性好,表觀密度大。該工藝的關鍵因素是細管的直徑以及膠乳與凝聚劑的相對流速。

(5)噴霧凝聚工藝。

日本鐘淵公司采用該工藝,其特點是將膠乳噴霧到筒形凝聚器中,凝聚劑則以氣相形式噴入,兩種物料碰撞到壹起時,發生凝聚反應。該工藝的凝聚劑只限於易氣化的酸類(如鹽酸等)。優點在於樹脂的收率高、表面規整、流動性好以及表觀密度高等。

4 接枝膠乳的幹燥

脫水、洗滌後的MBS樹脂送到幹燥工段(水含量在35%左右)。由於MBS樹脂含有不飽和雙鍵,在高溫下易老化和變色。因此要求幹燥過程的溫度不能太高(烘箱幹燥溫度應小於60℃),時間盡可能短。從經濟性和實用性考慮,氣流管壹沸騰床連續幹燥法較為合理。