一、前言
（一）可发性聚苯乙烯简介
可发性聚苯乙烯树脂，英文简称（EPS），通称聚苯乙烯和苯乙烯系共聚物。其是由苯乙烯单体在一定量的纯水中，在一定温度下加入引发剂、分散剂、稳定剂、发泡剂后进行悬浮聚合制得的一种新型高分子材料。主要分为普通型、高倍型和阻燃型三种类型。经预发、熟化和模塑成形即可制得泡沫塑料制品。具有质轻、价廉、导热率低、吸水性小、电绝缘性能好、隔音、防潮、成型工艺简单等优点，广泛用作包装、保温、隔热建筑装磺等方面的材料［1］。
（二）可发性聚苯乙烯生产工艺发展概况
在国外，可发性聚苯乙烯（EPS）的生产开始于40年代，其制备工艺现有一步浸渍法（一步法）和二步浸渍法（二步法）。自50年代由德国BASF公司开发EPS 珠粒生产工艺后, 泡沫塑料由于成型工艺及设备简易可行, 并可制成各种形状、不同密度的产品, 因而发展迅速。70年代以来，国外一步法工艺开发的主要类型如下：聚合后期加发泡剂法，以日本日立化成公司为例，以在聚合转化率80％-85％时压入发泡剂最好。“一锅煮法”，以德国BASF公司为代表，将包括发泡剂在内的所有物料一次加入，采用较好的配方设计和控制技术，可制得粒径分布窄的珠粒产品。种子聚合选用可发性聚苯乙烯（EPS）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）等作为聚合种子，得到合乎要求的可发性聚苯乙烯珠粒。以日本钟渊化学公司为例，将离心收集的一定规格可发性聚苯乙烯细颗粒作为聚合的种子，分散在分散介质中，然后进行悬浮聚合。在实际生产中，国外大量采用的仍是聚合后期加发泡剂法。
在国内，60年代才开始可发性聚苯乙烯技术的开发工作，随后实现工业化，但采用的方法为二步法，且规模都很小，只有千吨级水平。80年代以前国内一直用传统的二步法工艺。90年代初先后引进荷兰Shell公司一步法生产工艺在上海高桥化工厂和金陵石化公司塑料厂投产, 开创了我国一步法工艺的先河。在该工艺中，PS珠粒的浸渍是在聚合过程中一起完成的。悬浮聚合时采用了有机与无机悬浮稳定剂，发泡剂为戊烷，在聚合后期加入。反应结束后，从水相中分离出可发性聚苯乙烯珠
粒，再经干燥、筛分和涂层得到产品。通过多年实践与探索，对其工艺和配方进行了一系列的改进，所用悬浮剂和各种助剂已实现国产化，使该生产技术日趋完善和成熟。例如张玮等通过羟乙基纤维素和无机分散剂复合体系并用，在反应温度为90±1℃、搅拌速度为440r/min的工艺条件下，采用一步法制得了稳定性好的可发性聚苯乙烯珠粒产品，且粒径分布在0.833~3.327mm的粒子可达90%以上。通过大量试验表明，该工艺路线可行且配方简单、操作方便、体系稳定、产品质量稳定。徐红岩开发出了一种以磷酸三钙（TCP）为分散剂、戊烷为发泡剂、过氧化二苯甲酰（BPO）和过氧化苯甲酸叔丁酯为引发剂的一步法生产EPS的工艺。以磷酸三钙为分散剂的一步法工艺粘釜物少，且比原二步法工艺省时。同时通过多年的摸索与研究也对国产二步法生产进行了改进和完善，使其更趋合理。但无论是一步法，还是二步法均采用间歇法生产，虽然有人进行连续生产的研究，但尚未实现工业化［2］。
二、可发性聚苯乙烯“一步法”与“两步法”生产工艺
（一）悬浮聚合理论
可发性聚苯乙烯聚合属于悬浮聚合反应，其是由苯乙烯单体、水、悬浮剂（分散剂）、引发剂四部分组成。在一定温度下，引发剂分解生成自由基（活性单体）引发苯乙烯单体进行聚合，经过链引发阶段形成的活性单体反复地和苯乙烯单体迅速作用进行链增长，并通过控制温度和调整引发用量的方法控制反应速度和聚苯乙烯的分子量，在游离单体浓度下降到一定程度时，反应基本结束，此时反应釜中的产物即为聚苯乙烯（PS）。再经过发泡剂浸渍后便制得可发性聚苯乙烯［3］。
物料在进行悬浮聚合时，单体大液滴在反应器中受搅拌的切应力作用先被拉成长条形，然后被击散成小液滴。小液滴也可以受搅拌影响，互相碰撞而成大液滴。因此搅拌作用能保持小液滴和大液滴之间的分散和聚集状态的动态平衡。
（二）高聚物形成过程
反应过程可分为：诱导期、聚合初期、聚合中期、聚合后期。
1．诱导期
由于悬浮体系中存在阻聚剂及其他杂质，故采用引发剂BPO分解成引发剂自由
基的方法，使阻聚剂等杂质与自由基形成低分子，从而破坏其阻聚剂。在诱导期反应速度V=0。
2．聚合初期
单体液滴直径一般在0.5-5mm［4］，在适当的温度下引发剂分解，开始链引发。此阶段又称稳定态，一般转化率为20%以下。
3．聚合中期（又称自加速阶段）
在苯乙烯（SM）单体聚合时，因聚合产品PS能溶于单体，液滴保持均相。但随着高聚物的增多，液滴粘度增大。当转化率达20-45%时，出现自加速效应，液滴内放出热量增多，粘度上升也快，而液滴的体积却开始减少，此时处于易于粘结成块的危险期。转化率达50%以上时，液滴变得很粘稠，聚合速度和放热量达到最大值。如果散热不良，液滴内会有气泡生成，甚至由于局部过热，使单体沸腾生成气泡或聚合速度特快，形成暴聚。转化率达60-70%以后，反应速度开始下降，单体逐渐减少，大分子链越来越多，且活动也越受限制，液滴粘性也就逐渐减小，弹性相对增加。
4．聚合后期（又称减速期）
大约在单体转化率达80%以上时，由于单体显著减小，高聚物大分子链因体积收缩被紧紧纠缠在一起，残余单体在其间继续反应形成新的高分子链，使高聚物粒子间大分子链愈来愈充实，弹性逐渐消失，而变得比较坚硬。此时已完全渡过危险期。可适当提高温度，促使残余单体进一步反应完全，最终形成均匀、坚硬、透明的珠状粒子［5］。
（三）可发性聚苯乙烯主要生产工艺介绍
目前，可发性聚苯乙烯的生产可分为两种基本方式：“一步法”聚合工艺和“二步法”聚合工艺。
1．“一步法”工艺
“一步法”是将苯乙烯单体、引发剂、分散剂、水、发泡剂和其他助剂一起加入反应釜聚合，得含发泡剂的树脂颗粒，经洗涤、离心分离和干燥，制得EPS珠粒
产品。工艺流程如图所示：
2．“二步法”工艺
“二步法”是将苯乙烯聚合成一定粒度的聚苯乙烯珠粒，再经分级过筛，再重新加水、乳化剂、发泡剂和其他助剂，于浸渍釜内加热浸渍，故此法又称后浸渍法。工艺流程如图所示：
3．“一步法”与“二步法”工艺比较
两种生产工艺区别就是在“一步法”的生产过程中，聚合和浸渍两个工段是在同一个反应釜里发生。而对于“二步法”来说生产出的可发性聚苯乙烯珠粒质量较好。就能耗等来说“一步法”能耗低、流程短、自动化程度高、易于集中控制。 油系辅料
低温引发剂
高温引发剂
成核剂
可塑剂
增塑剂
聚合
浸渍 筛 分 干 燥 涂 层 离心 分离包 装
水系辅料 工艺水 主分散剂 辅分散剂 乳化剂 粉体滑剂
液体滑剂
涂层剂
一次水 盐酸
抗静电剂 图1 一步法工艺流程示意图
聚
合
图2 二步法工艺流程示意图
干燥 筛选 浸渍 烘干 包装
涂层 水
苯乙烯
分散剂
引发剂
水 聚苯乙烯 乳化剂 发泡剂 其他助剂 脱水
热空气 热空气 脱水
“一步法”虽有缺点，但与“二步法”比较仍是利多弊少，特别是在经济上占有极大优势，故目前国内外生产EPS较为普遍地应用一步浸渍法。
（四）可发性聚苯乙烯“一步法”工艺生产过程
“一步法”生产可发性聚苯乙烯共经过聚合（备料、投料、低温造粒）、浸渍、洗涤、干燥、分筛、涂膜、振动检查和包装工序［6］。
每釜料的生产周期一般为16-17小时左右。
1．聚合
（1）在生产前，把所需要的料依次投加到反应釜中进行聚合。接着确认所需的原辅材料是否全部正确投料后，观察体系转相情况（不转相的症状是：苯乙烯单体与水分开，形成油水分离现象，或者是形成油包水现象。转相应该是水包油，取样时会发现取样碟上明显是一层厚厚的苯乙烯，水在下层。不转相时油、水分层很明显，若发生以上现象则说明体系不转相），确认体系转相后，就开始进行升温工序。
（2）当温度升至85℃时（升温时间约在2小时左右），反应釜内苯乙烯已经开始聚合反应，应严格控制温度的上升趋势，避免温度上升太快而失去控制。在升温过程中必须经常取样观察粒子转相情况，了解反应趋势以便于控制粒子大小。
（3）在温度升到88℃（低温造粒反应计时零点）时，便进入低温造粒恒温阶段，此阶段为聚合反应关键阶段，必须保持温度的平稳，温度控制在90℃左右（聚合反应起始温度低，粒子形成时间长，导致生产周期长；温度高，虽然粒子形成时间较短，但产品分子量低，挥发物增多，容易引起塌泡，故较适宜的温度为90℃），聚合反应为放热反应，因此需要微开水冷却阀，使少量冷却水进入盘管内并带走释放出的热量。在零点计时一小时后加入高温引发剂。在恒温2.0至3.5小时时为低温造料重点监控阶段，根据反应的速度及粒径情况及时补加分散剂或解救碳酸钙（此时体系的粘度最大，需不断通过加分散剂和碳酸钙防止结块现象的发生）来控制到最佳粒径要求，并保持到粒子稳定下沉。一般在从低温造成粒计时4小时左右，聚合反应转为平稳状态，并开始慢慢硬化。
（4）在粒子下沉30至40分钟时（粒子不再粘手时），可以开始进行灌气前准
备工序。灌气1小时前应加入适量的悬浮剂和高温引发剂，在加入适量的分散剂和乳化剂后可以密封手孔，再检查已备好的戊烷是否符合要求以及反应釜上各阀门是否全部关闭。先小压试验已密封的手孔（将洗衣粉水均匀的喷洒在手孔连接处），在确认无泄漏后，打开相应的阀门向釜内加入规定量的发泡剂（戊烷）。
（5）在加完戊烷后即进入中温控制阶段。当温度升到95℃时关闭蒸气让其自升。中温恒温阶段大约为1.5-2.0小时，此阶段温度控制在108-112℃范围内，最高温度不能超过115℃，若超过115℃则打开冷却水阀稍许冷却降温。
（6）待中温工序结束后，即进入高温阶段。开启蒸气阀进行升温，将反应釜内温度升至115-117℃时,关闭蒸气阀，让其自升至120-122℃，在经过3-3.5小时的恒温后结束高温期进行冷却。此阶段特别要注意的是温度、压力的控制要在工艺要求的范围内，严禁超温超压现象。
（7）在冷却出料过程中，要注意水源水压情况，最终冷却的温度（45℃），严禁高温出料。并要与洗涤岗位密切联系。出料时釜内压力不得超过0.3Mpa，以免颗粒在管道中流速过快而造成粒子发泡现象，电机转速应适当减慢直至停止，这样可以使釜内颗粒彻底的出尽。
在出完料待釜内压力降至为0时，则才可慢慢松开釜上的手孔螺栓，用水冲洗釜内的残余粒子，直至冲净为止。
2．洗涤
洗涤工序是将反应过程中的分散剂、悬浮剂等杂质用水洗涤除去，对于非水溶性的物质，还须加入适量盐酸进行中和，然后再用水洗。洗涤后的含水EPS树脂经离心脱水，除去大部份表面水份，以便进一步的干燥。
也可以通过加入消泡剂的方式进行消泡，然后用水冲洗EPS粒子即可。洗涤时，用流量计向正在洗涤的粒子中冲水，洗涤水与EPS粒子的比例为1.5 : 1。
3．干燥
因离心脱水后的EPS表面还会残留3%左右的水份（水份高会对EPS制品加工有影响）。本工序通过气流干燥进行，EPS在被16-20m/s的热空气吹动的过程中，表
面残留水份受热蒸气进入空气中，气固混合物沿切线方向进入扩散式旋风分离器，在离心力的作用下，粒子被甩向器壁，经碰撞后速度减慢而降低落下，从下端料口进入过滤料仓，高速旋转的气流，在旋风分离器的中心区形成低压区，湿热空气由中心管向上流出，从而达到除去水份的目的。被热空气干燥过的物料还需冷风降温，以除去热空气中的水蒸气，使产品水份进一步降低，以利于筛分。
在干燥过程中，需加入抗静电剂，防止静电积聚，产生火花。
4．筛分
被干燥过的EPS颗粒不匀，必须经过筛机进行筛分，获得不同规格的颗粒并分别进入料仓。
5．涂膜
在EPS的生产、储存、运输以及加工过程中，发泡剂逸失是不可避免的。若逸失过多，就会造成发泡倍率减小，密度增大，成型困难等缺陷。为了延长EPS的存放期，防止发泡剂的过多逸失，提高发泡倍率而采用涂膜粉覆盖在EPS颗粒表面，可有效的地延长保存期限。
6．振动检查
振动检查是为了检查粒子的筛析效率，达到去除杂质及不合格粒子的目的。
7．包装
按照不同的规格对成品进行称量包装，每包标准重量一般为25公斤。纸袋（内有聚乙烯（PE）五层或七层共挤塑料袋）包装，其包装的目的主要是便于运输和避免发泡剂的挥发，使产品保质期延长。
（五）工艺指标的要求
表1 工艺指标要求
去离子水PH值 6.0-8.0
投水系料后PH值7.5-9.0
升温阶段温度85℃
低温阶段温度90-95℃
中温阶段温度106-108℃
高温阶段温度119-120℃
出料温度≤45℃
出料压力≤0.3mpa
夹套蒸汽压力0.4-0.6mpa
循环水压力≥0.2mpa
电机电流温升不超过铭牌标定值
三、影响聚合反应的因素
（一）水的影响
水作为分散剂，起两个作用：（1）维持体系形成稳定的悬浮状态；（2）作为传热介质，将反应热导出。
EPS悬浮聚合时，水质对体系有较大影响。水中的杂质主要包括铁、镁、钙的离子及可见杂质，同时含有氧分子。金属离子及Cl-会使聚合物带色，并使其机械性能、热性能及介电性能变差。
Fe对反应有阻聚作用，原因是Fe与引发剂分解的自由基发生电子转移，而将自由基消耗掉，从而降低了反应速度。反应式如下：
Fe3+ + R·→Fe2+ + R+
R·—自由基
水中的O2能消耗掉自由基而起阻聚作用。
另外，Cl-会破坏悬浮体系的稳定性，使聚合物粒子较粗。所以，作为悬浮体分散介质的水质，要求使用经过处理的软化水或纯水。
（二）温度的影响
总的来说，温度升高，聚合速度加快，分子量下降。
在引发剂用量一定时，反应温度对可发性聚苯乙烯粒子形成以及产品分子量影响较大。同时起始温度低，粒子形成时间长，平均粒径减小，生产周期长。聚合温度升高，粒子形成时间较短，有利于可发性聚苯乙烯平均粒径增大，但产品分子量低，挥发物增多，容易引起塌泡，较适宜温度为90℃。聚合后期，若珠粒尚未硬化，过早地升温热化会导致结块现像。故要严格控制各阶段反应温度和升温速率，温度偏差在l℃以内，才能保证工艺过程的稳定和重复。
（三）分散剂的影响
在一定的水比和搅拌转速下，分散剂量增加，粒子粒径变小，反之则增大。分散剂用量过多会造成产品粉料多。分散剂可以在聚合开始前一次加入，也可以在聚合过程中分批补加，采用补加分散剂的方法较好，但补加时间要适当，补加太迟，苯乙烯转化率太高，油滴内粘度较大、合并倾向较大，即使补加也难以避免结快；补加太早，又不能有效地控制粒径及粉料的产生。因此，选择补加时间至关重要。
（四）引发剂的影响
不同引发剂的分解速度是不一样的。因此，它们对聚合速率的影响也不同。在聚合反应过程中，引发速率对聚合总速率有决定性的影响，在稳态条件下，聚合速率与引发剂浓度平方根成正比。
引发剂用量直接影响高聚物的分子量。一般情况下，提高引发剂用量，分子量减小，减少引发剂用量，分子量就增加。
四、可发性聚苯乙烯“一步法”工艺主要生产设备
（一）反应釜
反应釜是聚合及浸渍的主要设备，主要由釜体、搅拌器、换热器和传动装置组成。生产时，物料由上部加入釜内，在搅拌器作用下迅速混合并进行反应。当需要加热时，则在夹套内通入加热蒸汽；当需要冷却时，则通入冷水或冷冻剂。反应结束后，物料由釜体底部放出。
1．釜体
釜体一般为圆筒形，其高与直径之比在1-3之间。壳体由钢板焊成，因生产EPS 树脂过程中要采用腐蚀性物料，则在壳体内用不锈钢作衬里。反应釜上所有人孔、手孔、接管（排料管除外）和其他装置都安装在反应器的顶盖上。
2．搅拌器
搅拌器增加反应器中的传质与传热作用，使单体分散均匀，形成小油滴悬浮于体系上面。因在EPS树脂生产的聚合过程中采用的是悬浮聚合，故采用的搅拌器一般为浆式搅拌器。其搅拌速度一般在20-80r/min；若搅拌过快，会产生湍流现象，粒子
易粘结、结块且有粉粒现象发生，不同容积的反应釜和分散体系应选择不同的搅拌器。
3．换热器
可发性聚苯乙烯树脂生产过程中，在不同阶段须在不同的温度下恒温进行，为控制温度，需对反应釜进行加热和冷却。
（二）辅助设备
1．洗涤槽
洗涤槽又称缓冲槽或酸洗槽，在反应过程中，为了除去不溶于水的无机盐，常常需要加入HCl使CaCO3、TCP等杂质溶解而除去。缓冲槽一般为常压容器，制作上要求不高，但要有搅拌装置。
2．离心机
在苯乙烯聚合过程中，固液比约为1:2，生产上常采用离心机除去水分及溶于水的杂质离心机主要部件是一个快速旋转的转鼓，转鼓装在直立或水平轴上，转鼓壁上钻有小孔，鼓壁内表面衬有金属网和滤布。悬浮液借助自动阀加到鼓内，随高速转鼓旋转，在离心力作用下，液体由滤布孔迅速排出。固体则留在滤布上形成滤饼，待滤饼积至一定厚度后，外壳前装置上装有的刮刀便自动升起，将滤饼刮下，从相应的出口排出。从而达到分离和脱水的作用。
3．旋风干燥机
经过离心脱水的可发性聚苯乙烯树脂表面还会残留水分，为了保证树脂的干燥效果，我们还需要采用旋风干燥机对树脂进行烘干操作。旋风干燥是一种热气流干燥，是一种连续式高效固体流态化干燥方法。在干燥器内气流夹带物料从切线方向进入，沿着内壁形成螺旋运动，物料在气流中均匀分布与旋转运动，强化了干燥过程。
此外，此工艺用到的辅助设备还有分筛机、涂膜机、包装机等。
目录 第一章概述 1.1聚苯乙烯、可发性聚苯乙烯介绍 (1) 1.2 EPS储存条件 (1) 1.3 EPS生产技术的进展 (2) 1.4 EPS 存在的问题及解决方法 (2) 第二章可发性苯乙烯工艺的设计原理和流程 2.1可发性聚苯乙烯合成的原料 (3) 2.2可发性苯乙烯珠粒制造 (4) 2.3可发性聚苯乙烯塑料成型 (6) 2.4熟化 (7) 2.5成型 (7) 第三章聚苯乙烯珠粒制备的影响因素 1 悬浮分散体系的选择及影响 (7) 2 悬浮分散剂的用量对粒径大小的影响 (8) 3助分散剂的选择与作用 (8) 4.搅拌桨的形式对悬浮聚合的影响 (8) 5 聚合操作因素对产品质量的影响 (8) 6 浸渍条件的影响 (9) 7 后处理的影响 (9) 第四章EPS的性能及用途 4.1 力学性能 (9) 4.2 绝热性能.................... .. (9) 4.3化学性能 (10) 4.4 EPS的用途 (10) 五．总结 (11) 六．参考文献
第一章概述 1.1聚苯乙烯、可发性聚苯乙烯介绍 聚苯乙烯（PS）包括普通聚苯乙烯（GPPS）.可发性聚苯乙烯（EPS).高抗冲聚苯乙烯（HIPS）及间规聚苯乙烯（SPS）。 聚苯乙烯(Polystyrene，简称PS)是一种无色透明的热塑性塑料，质地硬而脆，无色透明，可以和多种染料混合产生不同的颜色。聚苯乙烯大分子链的侧基为苯环，大体积侧基为苯环的无规排列决定了聚苯乙烯的物理化学性质，如透明度高，刚度大，玻璃化温度高，性脆等。其玻璃化温度80～90℃，非晶态密度1.04～1.06克/厘米3，晶体密度1.11～1.12克/厘米3，熔融温度240℃，电阻率为1020～1022欧·厘米。导热系数30℃时0.116瓦/(米·开)。 普通聚苯乙烯的不足之处在于性脆，冲击强度低，易出现应力开裂，耐热性差及不耐沸水等。此外还有全同和间同立构聚苯乙烯。全同聚合物有高度结晶性具有高于100摄氏度的玻璃转化温度，因此经常被用来制作各种需要承受开水的温度的一次性容器，以及一次性泡沫饭盒等。 发泡聚苯乙烯又称可发性聚苯乙烯，是由苯乙烯悬浮聚合，再加入发泡剂而制得。白色珠状颗粒，相对密度1．05。热导率低，吸水性小。耐冲击振动、隔热、隔音、防潮、减振。介电性能优良。溶于丙酮、醋酸乙酯、苯、甲苯、二氯乙烷、氯仿、不溶于乙醇、正己烷、环己烷、溶剂汽油等。可发性聚苯乙烯为在普通聚苯乙烯中浸渍低沸点的物理发泡剂制成，加工过程中受热发泡，专用于制作泡沫塑料产品。高抗冲聚苯乙烯为苯乙烯和丁二烯的共聚物，丁二烯为分散相，提高了材料的冲击强度，但产品不透明。间规聚苯乙烯为间同结构，采用茂金属催化剂生产，是近年来发展的聚苯乙烯新品种，性能好，属于工程塑料。 1.2 EPS储存条件 贮存可发性聚苯乙烯树脂的设备要采取良好的接地预防措施，贮存可发性聚苯乙烯树脂的地方要有良好的通风，远离火源、热源，避免阳光直接照射，容器应密封良好，同时贮罐内应通以惰性气体；为保证最终产品质量，可发性聚苯乙烯树脂的贮存温度应保持在20℃；湿度不能太大，并
聚苯乙烯塑料的生产工艺 聚苯乙烯[1](PS)是一种无色透明的热塑性树脂。PS 具有良好的光学性能及电气性能，容易加工成型，着色性能好。由于它具有良好的性能，因此，现在已经成为世界上应用最广的热塑性树脂，是通用塑料的五大品种之一。PS 注射成型是PS 制品的主要加工方法。PS 是由苯乙烯单体加聚反应得到的无定形聚合物。苯乙烯的聚合方很多，主要有本体聚合、悬浮聚合和乳液聚合等。文章以PS GP-525 制造工艺马为例，对成型技术进行了研究。 1 PS 塑料成型特性分析 1.1 工艺特性 (1)熔点不明显：聚苯乙烯为无定形聚合物，熔融温度范围较宽，且热稳定性较好，约在95 ℃左右开始软化，在190 ℃成为熔体，在270 ℃以上开始出现分解。 (2)比热较低：加热流动和冷却固化速度快，熔体粘度适中，且流动性好，塑化效率较高，易于成型；在模具冷却硬化也比较快，故模塑周期短。 (3)受温度和压力影响较大：成型温度和压力的增加，对聚苯乙烯熔体的流动性有明显增长，其中温度比压力的影响更大，在成型过程中，可以通过改变温度和压力，来调节熔体流动性。 (4)吸水性较低：聚苯乙烯的吸水性＜0.05 %，成型中所允许的水分含量通常为0.1 %，因此一般无需进行预干燥处理。 (5)收缩率较低：聚苯乙烯的收缩率一般在0.4 %左右，制品成型稳定性好。 1.2 注塑机工作原理及结构[2] (1)注塑机工作原理：注塑机的工作原理与打针用的注射器相似，它是借助螺杆(或柱塞)的推力，将已塑化好的熔融状态(即粘流态)的塑料注射入闭合好的模腔内，经固化定型后取得制品的工艺过程。注射成型是一个循环的过程，每一周期主要包括：定量加料—熔融塑化—施压注射—充模冷却—启模取件。取出件后又再闭模，然后再进行下一个循环。 (2)注塑机结构，如图1 所示。 图1 注塑机结构图 Fig.1 Structure of injection machine 1.3 制品与模具的设计 (1)制品的壁厚：制品的壁厚应根据树脂情况进行选择。为减少制品的内应力，有利于物料的均匀收缩，在考虑制品的壁厚时，应注意壁厚的均匀性，要求相差不要太大，并避免缺口、尖角的存在，转角、厚薄连接处等部位采取圆弧进行过渡。
化学综合实验二 悬浮聚合法制备聚苯乙烯珠粒 实验目的： 1、巩固萃取、水洗分离的基本操作 2、巩固化学品称量的基本操作 3、学会PVA悬浮分散剂的实验室制备方法 4、学会悬浮聚合法制备聚苯乙烯珠粒的实验室制备方法 5、了解悬浮聚合的一般原理 实验原理： 1、苯乙烯的纯化 加入5％氢氧化钠水溶液萃取主要是利用酚与强碱相互作用的反应原理，除去原料单体苯乙烯中的阻聚剂（对苯二酚），再进行水洗目的在于除去残留在苯乙烯中的碱液。 2、悬浮分散剂的制备原理 聚乙烯醇（PVA），聚醋酸乙烯酯部分或完全水解制得，它是一类水溶性高分子。但高分子在溶剂中的溶解不同于小分子，高分子的溶解过程首先是小分子扩散到大分子链间，使高分子形体溶涨，高分子链间作用力减弱；随着溶涨程度进一步加深，高分子链活动性变大，最终导致高分子化合物溶解，成为均一透明的高分子溶液。 磷酸钙作为分散剂必须是是一种具有一定活性的无机细微粉末。为了提高分散效果，一般采用氯化钙溶液和磷酸钠溶液直接反应制备。 3、悬浮聚合法制备聚苯乙烯珠粒的原理 （1）悬浮聚合是将不溶于水的单体以小液滴状悬浮在水中进行的聚合，这是自由基聚合一种特有的聚合方法。 （2）基本组分有单体、引发剂、水、悬浮剂等。 （3）悬浮剂是一类能将油溶性单体分散在水中形成稳定悬浮液的物质，例如聚乙烯醇，悬浮机理就是吸附在液滴表面，形成一层保护膜。
碳酸钙、碳酸镁、硫酸钡、磷酸钙、滑石粉、高岭土、硅藻土、白垩等。所制备聚合物粒子粒度均匀、表面光滑、透明度好；粉末越细，分散和保护能力越强，得到的聚合物粒子越细；因此，通常采用在水中进行化学反应的方法临时制备。用量为体系总水量的 0.1% - 1% 。无机分散剂的悬浮机理就是吸附在液滴表面，形成一层隔离层，如图所示： 单体液滴在搅拌和分散剂作用下形成较稳定的悬浮液滴而聚合的过程，原理如图所示： （4）悬浮聚合得到的粒状树脂，粒径在0.01 ~ 5 mm 范围。一般情况下单体是
聚苯乙烯的生产技术 2009-07-21 苯乙烯系树脂是苯乙烯单体经均聚或与其他单体共聚而得的一系列树脂。1998年世界77％的苯乙烯用于生产各类苯乙烯系列树脂，日本这一比例为83％。商品化苯乙烯聚合物主要包括通用聚苯乙烯(GPPS)、抗冲聚苯乙烯(IPS)、发泡聚苯乙烯(EPS树脂)、丙烯睛一丁二烯一苯乙烯共聚物(ABS)、苯乙烯一丙烯睛(SAN)共聚物等。几种重要的商品化苯乙烯聚合物基本上都是以自由基链式聚合机理经本体、溶液、悬浮或乳液工艺制造的，其中稀释剂本体法工艺最为常用，虽然某些苯乙烯类树脂用悬浮法工艺(EPS树脂)和乳液法工艺(ABS 树脂)生产，但由于经济及其他一些原因，在可能的情况下尽可能采用连续本体工艺是一个发展趋势。 采用自由基聚合反应生产的聚苯乙烯(PS)是玻璃化温度为105℃的无规聚合物，PS均聚物是无定型的脆性材料，具有优异的透明性和可加工性，可制成形状复杂的制品。IPS是通过苯乙烯在聚丁二烯橡胶或丁苯共聚物存在下进行聚合而形成的一种高分子共混物(橡胶粒子分散在PS基质中)。 苯乙烯与丙烯腈、α－甲基苯乙烯、马来酸酐进行共聚，得到的聚合物具有较高的热性能和机械性能。苯乙烯与甲基丙烯酸酯共聚可以提高透明性和耐磨性。苯乙烯与丙烯腈、丁二烯的三聚物(ABS树脂)具有优良的热性能、机械性能和抗冲击性能等综合性能。苯乙烯共聚物是通用树脂和工程树脂之间的一个桥梁，主要用于汽车、电子电器和器械部件以及家用器具等领域，在这些应用领域与尼龙(PA)、聚碳酸酯(PC)以及聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)竞争。 工业上聚苯乙烯的生产主要采用两种生产工艺：本体法及悬浮法。本体法是最主要的生产方法，目前世界上85％以上的Ps和IPS是采用连续本体法工艺生产的。连续本体法生产装置一般有一条或几条生产线，生产能力为(20～160)kt/a。通过改进反应器设计、相对分子质量和橡胶粒径控制和脱挥技术，可以使本体法工艺生产线的规模更大、效率更高。目前已有单线能力90～138kt/a的大型本体法生产装置投入工业运转，但一般来说单反应器能力30～50kt/a。 悬浮法是第二种聚苯乙烯基本生产工艺，悬浮法工艺的装置规模一般小于本体法工艺，间歇操作、牌号切换时清洗时间很短。对于某些高耐热和高相对分子质量牌号的产品只能用间歇悬浮聚合工艺生产，但在相同的生产能力下采用连续本体法的工厂固定资产投资及生产成本比悬浮法低，因此对于大多数PS牌号来说用本体法生产更为经济。目前悬浮法一般已经被本体法代替，主要用于生产EPS。 苯乙烯既可作给电子体，又可作受电子体，其聚合过程可有4种不同的机理：自由基聚合、负离子聚合、正离子聚合及配位聚合。苯乙烯聚合的几种机理有其各自的特点：自由基引发、增长和终止过程是同时发生的，因此可以得到较宽的分子量分布(Mw／Mn>2)，多种终止途径使其端基具有多样性，而且聚合物分子量对反应物进料的要求不高；负离子聚合机理的链引发、增长和终止是相继发生的，聚合物分子量分布较窄(Mw ／Mn＜1.1＝，控制链终止步骤可以控制聚合物链的端基结构，但是要求聚合反应中的进料必须净化；由于苯乙烯基碳正离子不稳定使分子链很快终止，因此正离子聚合机理很难生产高分子质量的聚合物，而且正离子聚合反应的进料也必须进行净化；Ziegler-Natta配位聚合中使用的金属化合物能够使聚合反应按立构有规的方式进行。因此能够生产高熔点高结晶性有规立构PS，但聚合反应中进料必须进行净化。工业生产中主要采用自由基聚合，其原因一是对进料单体的要求不高，二是引发剂对聚合物性能的影响很小，从而不必从聚合物中将残留的引发剂脱除。
可发性聚苯乙烯知识介绍 可发性聚苯乙烯（EPS）通称聚苯乙烯和苯乙烯系共聚物，是一种树脂与物理性发泡剂和其它添加剂的混合物。可发性PS 可被加工成低密度（0．7—10．0ib／ft3）的泡沫塑料剂品。常见的可发性聚苯乙烯是含有作为发泡剂的戊烷的透明PS 粒料。由可发性聚苯乙烯制出泡沫塑料制品有几个专门步骤，这也是许多塑料树脂（包括可成型泡沫的聚烯烃及其共聚物）的一种特性。可发性PS 可用来制造各种制品如咖啡杯、吸收能量的汽车用减震器或300?ft3大的泡沫塑料块。EPS 的主要用途是一次性饮料杯、抗震包装以及隔热材料。 化学与性能 可发性聚苯乙烯是小颗粒状树脂，直径一般为0．01－0．1in。大多数这种颗粒是悬浮聚合生成的珠粒，而较大直径的颗粒也可通过切粒得到。采用的珠粒大小决定于泡沫制品的壁厚。较大的粒子膨胀制成低密度泡沫制品比较容易，较小的粒子则较易制成填充均匀的部件。 泡沫塑料产品的性能取决于原料聚合物，但受泡沫的密度影响很大。一个密度为11b／ft3 的PS 泡沫产品其中97％的体积是空气，这种产品的机械性能较差。泡沫体中所含的空气分隔成数百万个泡孔，正是它们的存在使聚合物泡沫材料具有许多有价值的特性。这些特性包括绝热性、吸收能量、漂浮性、高的刚度／重量比以及单位体积成本低等等。如表回所示，泡沫PS 的大多数性能都与其密度有很明显的函数关系，因此生产者可不需重新设计模具，只根据加工工艺简单变化的需要对实际操作做些微小调整。PS 泡沫的其它性能同样取决于聚合物的类型和发泡时用的数量。由于发泡PS 产品的机械强度可由发泡密度来调节，因此有时通过选用另外一种泡沫聚合物来获得需要的强度。一个例子是获得不是属于强度方面的性能，如使PS 提高其本身不具备的耐高温性和耐溶剂性；另一个例子是采用聚烯烃或烯烃／苯乙烯共聚体，可提高柔软性或伸长率，但强度提高不多。
论文题目： 《可发性聚苯乙烯（EPS）的生产工艺》 摘要主要介绍了国内EPS的生产工艺一步法和两步法，并具体对一步法加以着重介绍。 要介绍了国内的生产状况及其用途，指出EPS市场潜力巨大。 关键词可发性聚苯乙烯（EPS）生产工艺回收和环保 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，因而被广泛地用作建筑、交通运输等行业的保温绝热、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材料和食品包装。 自50年代由德国BASF公司开发EPS珠粒生产工艺后，泡沫塑料由于成型工艺及设备简易可行，并可制成各种形状、不同密度的产品，因而发展迅速。现在EPS已成为苯乙烯树脂三大产品(GPPS、HIPS、EPS)中重要的品种之一。国内EPS消费结构，主要是包装和建材，大体比例为包装50%，建材45%，其它5%。随着近年来声像市场，家电市场和快速食品市场的迅猛发展，EPS需求量日益加大。仅据1992年轻工部统计，EPS用于包装方面的需求量就达6.0万t，其中电器包装3.5万t，快餐盒2.5万t。 另外，在建材行业，近年来推出的新型墙体材料，钢板增强EPS板不仅质轻，而且大大减少了建筑的投资，节省能源，施工方便、高效，并能改善居住环境，提高住宅房屋的档次。这种材料大有取代传统建材的趋势。业内人士介绍，我国EPS的年需求量将以20%的速度递增，市场潜力十分巨大。 国内的EPS消费主要集中在江、浙等沿海一带，绝大部分用于包装。由于国家大力发展中西部地区的政策，西北地区的EPS用量也随着电子产业、第三产业、建筑业的蓬勃发展，用于包装及建材的EPS需求量也越来越大，但西北地区目前尚无生产EPS的装置，主要原因是前几年苯乙烯价格的波动及其产量的限制，使很多厂家望而却步，故所用的EPS均需从外地调运。 2. EPS生产主要工艺概况 国外从70年代开始，EPS生产工艺由两步法转向一步法，我国一直延用传统的两步法工艺。两步法工艺能耗高，但由于过程简单、控制容易，因而为一些中小型厂家广泛采用，因此也会长时间地存在下去，通过多年摸索与研究，国产两步法生产也得到改进和完善，在节能降耗方面取得了显著的成绩。如将不符合规格的EPS料返回重新溶解、聚合，不但改善了聚合条件，也使能耗大幅度降低。
聚苯乙烯的合成 我合成聚苯乙烯，方法如下：1g苯乙烯加入到3mlDMF中，加入0.02gAIBN，在80度下反应24h，沉入10倍体积的甲醇，产率40%。 工业上聚苯乙烯的生产主要采用两种生产工艺：本体法及悬浮法。本体法是最主要的生产方法，目前世界上85％以上的Ps和IPS是采用连续本体法工艺生产的。连续本体法生产装置一般有一条或几条生产线，生产能力为(20～160)kt/a。通过改进反应器设计、相对分子质量和橡胶粒径控制和脱挥技术，可以使本体法工艺生产线的规模更大、效率更高。目前已有单线能力90～138kt/a 的大型本体法生产装置投入工业运转，但一般来说单反应器能力30～50kt/a。 悬浮法是第二种聚苯乙烯基本生产工艺，悬浮法工艺的装置规模一般小于本体法工艺，间歇操作、牌号切换时清洗时间很短。对于某些高耐热和高相对分子质量牌号的产品只能用间歇悬浮聚合工艺生产，但在相同的生产能力下采用连续本体法的工厂固定资产投资及生产成本比悬浮法低，因此对于大多数PS牌号来说用本体法生产更为经济。目前悬浮法一般已经被本体法代替，主要用于生产EPS。 苯乙烯既可作给电子体，又可作受电子体，其聚合过程可有4种不同的机理：自由基聚合、负离子聚合、正离子聚合及配位聚合。苯乙烯聚合的几种机理有其各自的特点：自由基引发、增长和终止过程是同时发生的，因此可以得到较宽的分子量分布(Mw／Mn>2)，多种终止途径使其端基具有多样性，而且聚合物分子量对反应物进料的要求不高；负离子聚合机理的链引发、增长和终止是相继发生的，聚合物分子量分布较窄(Mw／Mn＜1.1＝，控制链终止步骤可以控制聚合物链的端基结构，但是要求聚合反应中的进料必须净化；由于苯乙烯基碳正离子不稳定使分子链很快终止，因此正离子聚合机理很难生产高分子质量的聚合物，而且正离子聚合反应的进料也必须进行净化；Ziegler-Natta配位聚合中使用的金属化合物能够使聚合反应按立构有规的方式进行。因此能够生产高熔点高结晶性有规立构PS，但聚合反应中进料必须进行净化。工业生产中主要采用自由基聚合，其原因一是对进料单体的要求不高，二是引发剂对聚合物性能的影响很小，从而不必从聚合物中将残留的引发剂脱除。
可发性聚苯乙烯E P S的生产工艺修订版 IBMT standardization office【IBMT5AB-IBMT08-IBMT2C-ZZT18】
论文题目： 《可发性聚苯乙烯（EPS）的生产工艺》摘要主要介绍了国内EPS的生产工艺一步法和两步法，并具体对一步法加以着重介绍。 要介绍了国内的生产状况及其用途，指出EPS市场潜力巨大。 关键词可发性聚苯乙烯（EPS）生产工艺回收和环保 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，因而被广泛地用作建筑、交通运输等行业的保温绝热、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材料和食品包装。 自50年代由德国BASF公司开发EPS珠粒生产工艺后，泡沫塑料由于成型工艺及设备简易可行，并可制成各种形状、不同密度的产品，因而发展迅速。现在EPS已成为苯乙烯树脂三大产品(GPPS、HIPS、EPS)中重要的品种之一。国内EPS消费结构，主要是包装和建材，大体比例为包装50%，建材45%，其它5%。随着近年来声像市场，家电市场和快速食品市场的迅猛发展，EPS需求量日益加大。仅据1992年轻工部统计，EPS用于包装方面的需求量就达6.0万t，其中电器包装3.5万t，快餐盒2.5万t。 另外，在建材行业，近年来推出的新型墙体材料，钢板增强EPS板不仅质轻，而且大大减少了建筑的投资，节省能源，施工方便、高效，并能改善居住环境，提高住宅房屋的
档次。这种材料大有取代传统建材的趋势。业内人士介绍，我国EPS的年需求量将以20%的速度递增，市场潜力十分巨大。 国内的EPS消费主要集中在江、浙等沿海一带，绝大部分用于包装。由于国家大力发展中西部地区的政策，西北地区的EPS用量也随着电子产业、第三产业、建筑业的蓬勃发展，用于包装及建材的EPS需求量也越来越大，但西北地区目前尚无生产EPS的装置，主要原因是前几年苯乙烯价格的波动及其产量的限制，使很多厂家望而却步，故所用的EPS 均需从外地调运。 2.EPS生产主要工艺概况 国外从70年代开始，EPS生产工艺由两步法转向一步法，我国一直延用传统的两步法工艺。两步法工艺能耗高，但由于过程简单、控制容易，因而为一些中小型厂家广泛采用，因此也会长时间地存在下去，通过多年摸索与研究，国产两步法生产也得到改进和完善，在节能降耗方面取得了显着的成绩。如将不符合规格的EPS料返回重新溶解、聚合，不但改善了聚合条件，也使能耗大幅度降低。 90年代初，我国也先后引进英国Shell公司一步法生产工艺，并在上海高桥化工厂和金陵石化公司塑料厂投产，通过多年实践与探索，对工艺和配方进行一系列的改进，所用悬浮剂和各种助剂已实现国产化，使该生产技术日趋完善和成熟。 EPS一般采用悬浮聚合。悬浮聚合法是将苯乙烯单体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，聚合为珠状固体。国外从70年代开始，EPS生产工艺由二步法转向一步法。80年代以前国内一直用传统的二步法工艺。90年代初先后引进英国Shell公司一步法生产工艺在上海高桥化工厂和金陵石化公司塑料厂投产，通过多年实践与探索，对其工艺和配方进行了一系列的改进，所用
郑州中天建筑节能有限公司※可发性聚苯乙烯的使用说明书※ 产品规格
氧指数：≥31.0 ▲可发性聚苯乙烯之料性与应用 可发性聚苯乙烯依正常使用粒度大小可区分为103、104、105、106等四种 E 标准料发泡倍率稳定、长保存性包装容器、板材、浮球缓衡材料、工艺品 F 阻燃料强度高、成型快、高发泡、高氧 指数 建材、土建、复合板、保温断热材料 B 快速料节省能源、发泡快、成型快缓衡材料、快速加工 P 特轻料倍率高、光泽度高渔箱、果菜箱，轻质板材 G 特殊规格料工艺品等特殊用途 R 色料安全帽、工艺品 J 抗静电料有特殊防静电要求的电器产品 H 特重料高强度、高硬度安全帽、容器 ▲可发性聚苯乙烯之物性 规格粒径(mm) 倍率 E料P料B料F料103 1.2-1.6 80-95 110-115 70-85 70-85 104 0.8-1.2 70-85 100-115 65-80 65-80 105 0.6-0.9 65-80 100-115 60-75 60-75 106 0.4-0.7 55-70 75-90 50-65 50-65 G料 可根据客户需要，随时生产。
企业标准 ▲技术要求 指标名称普通级E 阻燃级F 发泡剂含量≤6.8%≤6.8% 残留苯乙烯，WT ≤0.6%≤0.2% 含水量，WT ≤1.0%≤1.8% 颗粒筛析效率≥90%≥90% 极限氧指数/ ≥30 ▲EPS加工生产过程中常见弊病和原因及改善方法： EPS加工技术和工艺在国内已日趋完善和成熟，但是随着同行竞争越来越激烈，利润越来越薄，EPS加工厂家纷纷降低生产成本和提高产品质量以求胜出，这就需要EPS加工厂家重视生产加工中的每一个环节，就加工生产过程中的弊病进行分析和改善，以达到目的。 EPS加工生产过程中常见弊病、原因、改善方法列举：? (供参考)
聚苯乙烯及共聚物概述 研发历史 早在1839年人们即发现水汽蒸馏苯乙烯出现苯乙烯的固化反应，当时认为是氧化。20世纪30年代初，为备战需要，德国加快了工业生产苯乙烯及苯乙烯聚合物的开发工作，1933年法本公司开发了连续本体聚合生产聚苯乙烯的工产生产技术。美国于1938年开发了苯乙烯釜式本体聚合工业生产技术。在50年代初道化学公司推出高抗冲聚苯乙烯商品（HIPS），1953年美国出现了ABS树脂，并于1958年建厂投产。 对于苯乙烯聚合过程和聚苯乙烯性质的研究，带动了高分子科学基础研究的发展，HIPS和ABS的成功开发，带动了高分子物理及高分子材料应用研究的发展。因此聚苯乙烯的研究在高分子科学的发展中，发挥了重要作用。 生产规模 2000年世界苯乙烯系树脂生产能力太约为20Mt/a，其中聚苯乙烯(GPPS、HIPS、EPS)生产能力约13Mt/a，ABS树脂生产能力为622Mt/a。我国苯乙烯系树脂发展起步于20世纪60年代，70年代开始工业化生产,80年代随着几套较大型的生产装置的引进开始初具规模。进入90年代，生产装置向着更大型化发展，引进了几套代表目前世界先进水平的生产装置，使我国的苯乙烯系树脂工业迈上了一个新的台阶，到20世纪末我国苯乙烯系树脂生产能力已达到1.20Mt／a。目前我国苯乙烯系树脂生产装置中，除一些小型GPP5装置和小型EPS装置外，其他大型PS生产型装置和全部ABS／SAN装置都是从国外引进的。 生产技术 苯乙烯系树脂是苯乙烯单体经均聚或与其他单体共聚而得的一系列树脂。1998年世界77％的苯乙烯用于生产各类苯乙烯系列树脂，日本这一比例为83％。商品化苯乙烯聚合物主要包括通用聚苯乙烯(GPPS)、抗冲聚苯乙烯(IPS)、发泡聚苯乙烯(EPS 树脂)、丙烯睛一丁二烯一苯乙烯共聚物(ABS)、苯乙烯一丙烯睛(SAN)共聚物等。几种重要的商品化苯乙烯聚合物基本上都是以自由基链式聚合机理经本体、溶液、悬浮或乳液工艺制造的，其中稀释剂本体法工艺最为常用，虽然某些苯乙烯类树脂用悬浮法工艺(EPS树脂)和乳液法工艺(ABS树脂)生产，但由于经济及其他一些原因，在可能的情况下尽可能采用连续本体工艺是一个发展趋势。 采用自由基聚合反应生产的聚苯乙烯(PS)是玻璃化温度为105℃的无规聚合物，PS 均聚物是无定型的脆性材料，具有优异的透明性和可加工性，可制成形状复杂的制品。HIPS是通过苯乙烯在聚丁二烯橡胶或丁苯共聚物存在下进行聚合而形成的一种高分子共混物(橡胶粒子分散在PS基质中)。 苯乙烯与丙烯腈、α－甲基苯乙烯、马来酸酐进行共聚，得到的聚合物具有较高的热性能和机械性能。苯乙烯与甲基丙烯酸酯共聚可以提高透明性和耐磨性。苯乙烯
可发性聚苯乙烯（EPS）通称聚苯乙烯和苯乙烯系共聚物，是一种树脂与物理性发泡剂和其它添加剂的混合物。可发性PS可被加工成低密度（0．7—10．0ib／ft3）的泡沫塑料剂品。简称EPS。指含有发泡剂、一旦受热能立即发泡膨胀的珠粒状聚苯乙烯树脂。为聚苯乙烯泡沫塑料生产过程中的一种中间产品。一般粒度10～40目。堆密度0.6。含水0.1%。含挥发物（主要为发泡剂）6%-8%。以苯乙烯在发泡剂（通常使用低沸点烃类）存在下进行悬浮聚合而制得。亦可将珠粒聚苯乙烯分散于水中，在一定温度下搅拌，使发泡剂与溶胀了的珠粒接触并渗入其中制得。最常见的可发性聚苯乙烯是含有作为发泡剂的戊烷的透明PS粒料。由可发性聚苯乙烯制出泡沫塑料制品有几个专门步骤，这也是许多塑料树脂（包括可成型泡沫的聚烯烃及其共聚物）的一种特性。可发性PS可用来制造各种制品如咖啡杯、吸收能量的汽车用减震器或300 ft3大的泡沫塑料块。EPS的主要用途是一次性饮料杯、抗震包装以及隔热材料。 化学与性能 可发性聚苯乙烯是小颗粒状树脂，直径一般为0．01－0．1in。大多数这种颗粒是悬浮聚合生成的珠粒，而较大直径的颗粒也可通过切粒得到。采用的珠粒大小决定于最终泡沫制品的最小壁厚。较大的粒子膨胀制成低密度泡沫制品比较容易，较小的粒子则较易制成填充均匀的部件。 泡沫塑料产品的性能取决于原料聚合物，但受泡沫的密度影响很大。一个密度为 11b／ft3的 PS泡沫产品其中 97％的体积是空气，这种产品的机械性能较差。泡沫体中所含的空气分隔成数百万个泡孔，正是它们的存在使聚合物泡沫材料具有许多有价值的特性。这些特性包括绝热性、吸收能量、漂浮性、高的刚度／重量比以及单位体积成本低等等。如表回所示，泡沫PS的大多数性能都与其密度有很明显的函数关系，因此生产者可不需重新设计模具，只根据加工工艺简单变化的需要对实际操作做些微小调整。PS泡沫的其它性能同样取决于聚合物的类型和发泡时用的数量。由于发泡PS产品的机械强度可由发泡密度来调节，因此有时通过选用另外一种泡沫聚合物来获得需要的强度。一个例子是获得不是属于强度方面的性能，如使PS提高其本身不具备的耐高温性和耐溶剂性。 加工 可发性 PS的加工分二步。第一步为预发泡或简单发泡，设定最终产品的密度。在此过程中含有发泡剂的聚合物颗粒在加热条件下软化，发泡剂挥发。其结果是每个珠粒内产生膨胀，形成许多泡孔。泡孔的数量（最终密度）由加热温度和受热时间来控制。这个过程中，珠粒必须保持分散和自由流动状态。工业化生产时，发泡过程是将可发性 PS直接置于蒸汽中进行的，一般通过珠粒和蒸汽在搅拌釜中的连续混合完成反应，反应设备（象Rodman预发泡机）是以保持外界压力常压敞口的，并使已发泡的珠粒从顶端溢出。有的生产厂为了保证停留时间更均衡或是当某些可发性DPS需要比较高的温度时采用间歇釜。发泡以后珠粒要经熟化处理，使空气逐步掺入到泡孔中。 热成型是EPS发泡的第二步。首先．将熟化的预发泡珠粒放入具有特定型腔的模具中。对于小型的和复杂结构的产品，成型时要采用文氏管作用设备（如灌料枪）．借助空气流将珠粒吹至模腔中。大型的产品可依自身重力充满模腔。将充满粒料的模腔密闭并加热，珠粒受热软化，使泡孔膨胀。珠粒发泡膨胀至填满相互间的空隙，并粘结成均匀的泡沫体。此时这个泡沫体仍然是柔软的并承受泡孔内热气体的压力。从模具中取出制品之前，须使气体渗出泡孔和降低温度使制品形状稳定，这一般是采用向模具内壁喷水的方法。 由于成型模具是双层壁的，因此发泡PS的成型被称为“蒸气室成型”。模具内壁尺寸即为实际制品的尺寸，模具内壁上有气孔．以使蒸汽透过泡沫体并使热气扩散出去。双层壁之间的空间形成蒸汽室，其中通入用于加热珠粒的蒸汽。对于多数制品，发泡PS的成型压力低于276kPa。模具为铝制并按制品要求铸成一定形状。发泡PS的成型由于成型压力低、成型设备成本低，因此是一种经济的生产方法。 应用 发泡PS的主要用途是建筑工业用绝热材料，一次性用具（主要为咖啡杯）和抗震保护性包装材料。 隔热制品采用EPS是因其具有恒定的低热导率、低密度和低加工成本。EPS茶杯是由于EPS易发泡成薄形制品和具保温性。泡沫的吸震性、低成本和可成形性使EPS成为保护性包装材料的选择对象。 聚烯烃制品单位厚度吸收的冲击能更多，因此它可作为更易碎物品的包装以及用于吸震部件如有些新型汽车的减震系统。 郑州中天建筑节能有限公司是一家集生产销售、技术推广、工程施工、产品研发为一体的综合性节能减排服务企业, 致力于新型墙体材料和新型水刀的研发与推广。 郑州中天节能公司热忱欢迎您的来电咨询，洽谈合作，共创广阔的建筑节能和水切割及高压水清洗市场！ 公司地址：河南郑州市国家高新技术开发区 郑州中天建筑节能有限公司科研部 2017年12月26日 加盟有风险投资需谨慎
高分子合成工艺设计说明书 题目 院、部：材料与化学工程学院 学生姓名：刘志文 指导教师：罗建新职称讲师 专业：高分子材料与工程学院 班级：1001班 完成时间：2013年6月2日
可发性聚苯乙烯（Expandable PolyStyrene，简称EPS）通称聚苯乙烯和苯乙烯系共聚物，是一种树脂与物理性发泡剂和其它添加剂的混合物。最常见的可发性聚苯乙烯是含有作为发泡剂的戊烷的透明PS粒料。 可发性聚苯乙烯聚合工段工艺设计，反应机理是自由基聚合，采用悬浮聚合工艺，以苯乙烯为单体，水做悬浮介质，采用低温悬浮聚合一步法生产工艺。此方法是将苯乙烯单体、引发剂、分散剂、水、发泡剂和其他助剂一起加入反应釜内,聚合后得含发泡剂的树脂颗粒,经洗涤、离心分离和干燥,制得可发性聚苯乙烯珠粒产品；针对聚合反应釜进行了物料衡算、热量衡算，在此基础上通过分析工艺流程，选择出了工艺设备并计算，绘制了带控制点的流程图、并编制了设计说明书和计算书。 关键词：可发性聚苯乙烯；悬浮聚合；物料衡算；工艺设计
Expandable Polystyrene (Expandable PolyStyrene, referred to as EPS) commonly known as the Department of polystyrene and styrene copolymer is a kind of mixture with resin the physical blowing agent and other additives mixture. The most common is to be made of polystyrene with n-pentane as a blowing agent aggregates of transparent PS. The design is about of polystyrene polymerization process section that the annual production capacity is32000 tons, The reaction mechanism is free radical polymerization, suspension polymerization process used styrene as monomer, water suspension medium done using one-step production of low-temperature suspension polymerization process. This method is adding styrene monomer, initiator, dispersing agent, water, blowing agent and other auxiliaries to reactor, the polymer containing a foaming agent, after the resin particles by washing, centrifugal separation and drying, the system may be made of polystyrene beads products; mainly contrapose the polymerization reactor carried out for material balance, heat balance, in this based on the analysis process to select out of the process equipment and calculate and draw the flow chart with control points. And the preparation of the design specifications and calculations of the book. Key Words：e xpandable polyStyrene ；suspension technique ；craft calculation； technological design
一、前言 （一）可发性聚苯乙烯简介 可发性聚苯乙烯树脂，英文简称（EPS），通称聚苯乙烯和苯乙烯系共聚物。其是由苯乙烯单体在一定量的纯水中，在一定温度下加入引发剂、分散剂、稳定剂、发泡剂后进行悬浮聚合制得的一种新型高分子材料。主要分为普通型、高倍型和阻燃型三种类型。经预发、熟化和模塑成形即可制得泡沫塑料制品。具有质轻、价廉、导热率低、吸水性小、电绝缘性能好、隔音、防潮、成型工艺简单等优点，广泛用作包装、保温、隔热建筑装磺等方面的材料［1］。 （二）可发性聚苯乙烯生产工艺发展概况 在国外，可发性聚苯乙烯（EPS）的生产开始于40年代，其制备工艺现有一步浸渍法（一步法）和二步浸渍法（二步法）。自50年代由德国BASF公司开发EPS 珠粒生产工艺后, 泡沫塑料由于成型工艺及设备简易可行, 并可制成各种形状、不同密度的产品, 因而发展迅速。70年代以来，国外一步法工艺开发的主要类型如下：聚合后期加发泡剂法，以日本日立化成公司为例，以在聚合转化率80％-85％时压入发泡剂最好。“一锅煮法”，以德国BASF公司为代表，将包括发泡剂在内的所有物料一次加入，采用较好的配方设计和控制技术，可制得粒径分布窄的珠粒产品。种子聚合选用可发性聚苯乙烯（EPS）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）等作为聚合种子，得到合乎要求的可发性聚苯乙烯珠粒。以日本钟渊化学公司为例，将离心收集的一定规格可发性聚苯乙烯细颗粒作为聚合的种子，分散在分散介质中，然后进行悬浮聚合。在实际生产中，国外大量采用的仍是聚合后期加发泡剂法。 在国内，60年代才开始可发性聚苯乙烯技术的开发工作，随后实现工业化，但采用的方法为二步法，且规模都很小，只有千吨级水平。80年代以前国内一直用传统的二步法工艺。90年代初先后引进荷兰Shell公司一步法生产工艺在上海高桥化工厂和金陵石化公司塑料厂投产, 开创了我国一步法工艺的先河。在该工艺中，PS珠粒的浸渍是在聚合过程中一起完成的。悬浮聚合时采用了有机与无机悬浮稳定剂，发泡剂为戊烷，在聚合后期加入。反应结束后，从水相中分离出可发性聚苯乙烯珠
可发性聚苯乙烯材料的优缺点 EPS保温系统优越性:已经行成体系,技术成熟。由于它在欧洲及已沿用了近三十年,在已建成的建筑高达层。因此,此项技术已形成体系,粘结层、保温层与饰面层可配套使用,有较多较成熟的技术文件。)、保温效果好。)、由于保温材料采用膨胀聚苯乙烯,其价格不十分昂贵,使整个系统价格适中。便于用户接受。 无复杂的施工工艺,一般施工单位经过简短培训后,便可掌握施工要领,便于技术的推广。 EPS系统的缺点:由于板材自身的性质问题,其强度不高,承重能力较低,外贴面砖时需要进行加强处理。 板材出厂时要经过一段成熟期,需放置一段时间才可使用。如果熟化时间不足,板材的质量不能得到保证,施工后板材收缩,使系统开裂。 XPS保温系统的优点: XPS板具有致密的表层及闭孔结构内层。其导热系数大大低于同厚度的EPS,因此具有较EPS的保温隔热性能。对同样的建筑物外墙,其使用厚度可小于其它类型的保温材料。)、由于内层的闭孔结构。因此它具有良好的抗湿性,在潮湿的环境中,仍可保持良好的保温隔热性能适用于冷库等对保温有要求的建筑,也可用于外墙饰面材料为面砖或石材的建筑。 XPS系统的缺点:XPS板本身的强度较高,从而造成板材较脆,不易弯折,板上存在的应力时应力集中,容易使板材损坏、开裂。)、透气性差,几乎不透气,如果板两侧的温差较大,湿度高很容易结露。)、价格与
EPS系统相比较高。近年才尝试性使用,国内尚无国家标准欧美、韩国等保温技术先进国家尚无推广使用。 其结构的伸缩性差,受温度及湿度的变化影响而变形、起鼓导致保温层脱落。 吸胶性差,粘结后破坏面为XPS板表面,粘结强度不够。
可发性聚苯乙烯EPS知识介绍及发泡成分
郑州中天节能有限公司 可发性聚苯乙烯中加入的发泡成分都有什么？ 可发性聚苯乙烯EPS知识及发泡成分 可发性聚苯乙烯（EPS）通称聚苯乙烯和苯乙烯系共聚物，是一种树脂与物理性发泡剂和其它添加剂的混合物。可发性PS可被加工成低密度（0．7—1 0．0ib／ft3）的泡沫塑料剂品。简称EPS。指含有发泡剂、一旦受热能立即发泡膨胀的珠粒状聚苯乙烯树脂。为聚苯乙烯泡沫塑料生产过程中的一种中间产品。一般粒度10～40目。堆密度0.6。含水0.1%。含挥发物（主要为发泡剂）6%-8%。以苯乙烯在发泡剂（通常使用低沸点烃类）存在下进行悬浮聚合而制得。亦可将珠粒聚苯乙烯分散于水中，在一定温度下搅拌，使发泡剂与溶胀了的珠粒接触并渗入其中制得。最常见的可发性聚苯乙烯是含有作为发泡剂的戊烷的透明PS粒料。由可发性聚苯乙烯制出泡沫塑料制品有几个专门步骤，这也是许多塑料树脂（包括可成型泡沫的聚烯烃及其共聚物）的一种特性。可发性PS可用来制造各种制品如咖啡杯、吸收能量的汽车用减震器或300 ft3大的泡沫塑料块。EPS的主要用途是一次性饮料杯、抗震包装以及隔热材料。 化学与性能 可发性聚苯乙烯是小颗粒状树脂，直径一般为0．01－0．1in。大多数这种颗粒是悬浮聚合生成的珠粒，而较大直径的颗粒也可通过切粒得到。采用的珠粒大小决定于最终泡沫制品的最小壁厚。较大的粒子膨胀制成低密度泡沫制品比较容易，较小的粒子则较易制成填充均匀的部件。 泡沫塑料产品的性能取决于原料聚合物，但受泡沫的密度影响很大。一个密度为11b／ft3的PS泡沫产品其中97％的体积是空气，这种产品的机械性能较差。泡沫体中所含的空气分隔成数百万个泡孔，正是它们的存在使聚合物泡沫
悬浮聚合法制备聚苯乙烯珠粒 一、实验目的 1.了解悬浮聚合的反应原理及配方中各组分的作用。 2.了解珠状聚合实验操作及聚合工艺的特点。 3.通过实验，了解苯乙烯单体在聚合反应上的特性。 二、学时：8 三、实验原理 悬浮聚合是指在较强的机械搅拌下，借悬浮剂的作用，将溶有引发剂的单体分散在另一与单体不溶的介质中(一般为水)所进行的聚合。根据聚合物在单体中溶解与否，可得透明状聚合物或不透明不规整的颗粒状聚合物。像苯乙烯、甲基丙烯酸酯，其悬浮聚合物多是透明珠状物，故又称珠状聚合；而聚氯乙烯因不溶于其单体中，故为不透明、不规整的乳白色小颗粒(称为颗粒状聚合)。 悬浮聚合实质上是单体小液滴内的本体聚合，在每一个单体小液滴内单体的聚合过程与本体聚合是相类似的，但由于单体在体系中被分散成细小的液滴，因此，悬浮聚合又具有它自己的特点。由于单体以小液滴形式分散在水中，散热表面积大，水的比热大，因而解决了散热问题，保证了反应温度的均一性，有利于反应的控制。悬浮聚合的另一优点是由于采用悬浮稳定剂，所以最后得到易分离、易清洗、纯度高的颗粒状聚合产物，便于直接成型加工。 可作为悬浮剂的有两类物质:一类是可以溶于水的高分子化合物，如聚乙烯醇、明胶、聚甲基丙烯酸钠等。另一类是不溶于水的无机盐
粉末，如硅藻土、钙镁的碳酸盐、硫酸盐和磷酸盐等。悬浮剂的性能和用量对聚合物颗粒大小和分布有很大影响。一般来讲，悬浮剂用量越大，所得聚合物颗粒越细，如果悬浮剂为水溶性高分子化合物，悬浮剂相对分子质量越小，所得的树脂颗粒就越大，因此悬浮剂相对分子质量的不均一会造成树脂颗粒分布变宽。如果是固体悬浮剂，用量一定时，悬浮剂粒度越细，所得树脂的粒度也越小，因此，悬浮剂粒度的不均匀也会导致树脂颗粒大小的不均匀。 为了得到颗粒度合格的珠状聚合物，除加入悬浮剂外，严格控制搅拌速度是一个相当关键的问题。随着聚合转化率的增加，小液滴变得很粘，如果搅拌速度太慢，则珠状不规则，且颗粒易发生粘结现象。但搅拌太快时，又易使颗粒太细，因此，悬浮聚合产品的粒度分布的控制是悬浮聚合中的一个很重要的问题。 掌握悬浮聚合的一般原理后，本实验仅对苯乙烯单体及其在珠状聚合中的一些特点作一简述。苯乙烯是一个比较活泼的单体，易起氧化和聚合反应。在贮存过程中，如不添加阻聚剂即会引起自聚。但是，苯乙烯的游离基并不活泼，因此，在苯乙烯聚合过程中副反应较少，不容易有链支化及其它歧化反应发生。链终止方式据实验证明是双基结合。另外，苯乙烯在聚合过程中凝胶效应并不特别显著，在本体及悬浮聚合中，仅在转化率由50%~70%时，有一些自动加速现象。因此，苯乙烯的聚合速度比较缓慢，例如与甲基丙烯酸甲酯相比较，在用同量的引发剂时，其所需的聚合时间比甲基丙烯酸甲酯多好几倍。 四、实验仪器及试剂
聚苯乙烯生产技术及其进展 聚苯乙烯(PS)是产量仅次于聚乙烯、聚氯乙烯和聚丙烯的通用树脂，分为通用聚苯乙烯（GPPS）、抗冲聚苯乙烯（HIPS）和发泡聚苯乙烯（EPS）3种。聚苯乙烯树脂在工业上主要采用本体法和悬浮法制得，其中稀释剂本体法最为常用。聚苯乙烯树脂是一种热塑性树脂，易加工、价格低，被广泛应用于一次性用品、包装、玩具、建筑、电子和家具器械等方面。 1 主要工艺技术 工业上聚苯乙烯主要采用本体法及悬浮法两种生产工艺，本体法是最主要的生产方法，目前世界上85%以上的GPPS和HIPS是采用连续本体法工艺生产的。连续本体法生产装置一般有一条或几条生产线，生产能力为2万-16万吨/年。通过改进反应器设计、分子量和橡胶粒径控制以及脱挥发分技术，可以使本体法工艺生产线的规模更大、效率更高。目前已有单线能力9万-13.8万吨/年的大型本体法生产装置投入工业运转，但一般来说单反应器能力3万-5万吨/年。 悬浮法是第二种聚苯乙烯基本生产工艺，悬浮法工艺的装置规模一般小于本体法，间歇操作，牌号切换时清洗时间很短。对于某些高耐热和高分子量的牌号只能用间歇悬浮聚合工艺生产，但在相同的生产能力下采用连续本体法的工厂固定资产投资及生产成本比悬浮法低，因此对大多数PS牌号来说用本体法生产更为经济。目前悬浮法一般已被本体法代替，主要还用于生产EPS。 （1）本体聚合工艺技术。目前全世界工业化的本体法PS生产装置采用的专利技术在12种以上，这些工艺基本步骤相同，仅在反应器及工艺配置方面有所不同，如反应器的撤热方式、轴向混合程度、径向混合程度、串联的反应器数(包括预聚合)以及反应器的构型(如立式或卧式)等。 PS稀释剂本体聚合反应主要采用两种类型的反应器：线性流反应器(LFR)和连续搅拌槽式反应器(CSTR)。前者与理想情况下的柱塞流反应器类似，后者的组成和温度具有比较理想的各向同性。美国大多数GSPS(即未改性)采用这类装置生产。 LFR工艺一般使用乙苯作稀释剂以降低聚合体系的粘度，用量一般为5%(质量)，最高为20%(质量)。3个反应器中每一个反应器再划分为3个温度控制区，这种反应器配置和结构能够对聚合物的分子量分布以及适宜的单位(反应器)体积产量进行灵活控制。反应温度为100-170℃。LFR 通常必须配有导热装置，通过导热管中的换热液体流将热转移出去，在单LFR中很容易形成不同的温度区，带有搅拌轴的LFR可以长时间运转，并且可以在较高的聚合体系粘度下具有可靠的换热系数。 CSTR工艺所不同的是通常采用单反应器，因此只有单一的温度区域，虽然反应器比较大，而且反应体系中固体比例占60%(质量)，但为使挥发分充分脱除需要更大的聚合物加热器。CSTR既采用循环盘管和冷却夹套，又采用蒸汽的沸腾和冷却来达到除去反应热、控制温度的目的。通常，CSTR 聚合体系中固体含量限制在60%-70%(质量)范围内。 产品中的残留单体含量是PS工业的一个重要指标，一般来说食品包装级PS树脂中残留单体含量为300-400ppm，非食品包装级为500-600ppm；低残留单体级(LRM)仅为175ppm，可用于一些特殊用途。现有聚合物脱挥技术是：落条脱挥技术(FSD)、脱挥挤出技术及刮拭式薄膜蒸发器技术。落条脱挥技术(FSD)是工业上应用最广的脱挥技术：从反应器出来的聚合物熔体，经预热到220-250℃后进入带夹套的真空闪蒸槽，在槽内被分割成条状以加大表面积、有利于未反应单体气化。 生产橡胶改性PS需要解决另外一些问题：在苯乙烯中溶解大约5%-10%(质量)聚丁二烯；剪切力满足相转化和给定产品所需粒径大小的要求；控制相组成得到需要的粒子形态；反应过程后期充分的时间和足够的温度以得到必要的交联、凝胶和溶胀指数。对于LFR聚合反应体系，只需增加橡胶溶解罐就可达到上述要求。对于CSTR聚合反应体系，需要将多个反应器串联，也可以使用3个CSTR反应器串联的方法，在后面再连接一个绝热式反应器以得到更高的固体含量。