动对连续法聚合物多元醇性能的影响

2020-03-04李海峰滨化集团股份有限公司山东滨州256600

化工管理 2020年2期

李海峰(滨化集团股份有限公司，山东滨州 256600)

0 引言

目前生产上常采用连续聚合工艺制备聚合物多元醇(POP)，相比间歇聚合工艺，连续聚合工艺可以提高产能的同时，还能提高单体的转化率[1-4]，可以较好地控制POP的粒径及分布，更利于生产高固含量低粘度的POP产品，因而渐成市场主流[5-6]。

生产中经常会遇到因设备故障、管道堵塞和操作不当等因素导致POP产品质量的波动[7]，本文基于实验室POP小试装置，研究了进料单体的配比、浓度，反应温度和平均停留时间等工艺要素的变化对POP固含量、粘度及单体含量质量指标的影响，考察了反应条件的扰动对连续聚合过程产品质量的影响，揭示了工艺条件对产物指标的影响规律，对POP生产稳定性控制和操作工艺优化具有一定的借鉴作用。

1 实验部分

1.1 原料与仪器

聚醚多元醇BH-5631(羟值54～58 mgKOH/g)工业级，滨化集团股份有限公司；丙烯腈(AN)，化学纯，国药集团；过氧化物引发剂(POP2)，工业级，阿科玛(常熟)有限公司；异丙醇、苯乙烯(SM)，化学纯，国药集团。分散剂，实验室自制。

聚合釜2L，烟台科立化工科技有限公司；气相色谱，6890型，美国安捷伦科技公司；粘度计，NDJ-79B型，上海昌吉地质仪器有限公司；真空泵，2XZ-2型，浙江黄岩天龙真空泵厂。

1.2 方法

1.2.1 POP的合成

将计算量部分聚醚加入POP小试装置的聚合釜中，氮气置换3次，将聚合釜加热到100℃，开启进料泵，缓慢打入由聚醚BH-5631、引发剂POP2、分散剂、异丙醇、SM和AN预先配制好的混合料液，控制聚合温度125～145℃，压力0.3～0.5MPa，待聚合釜满釜后，物料溢流到熟化釜中熟化，熟化完毕，进入干燥釜脱除残留的异丙醇、SM和AN腈单体，降温出料。

1.2.2 性能指标的测定

游离单体SM、AN的含量按 GB/T 31062的方法测定；粘度(25℃)按GB/T 12008.8—1992的方法测定；固含量按 GB/T 31062的方法测定。

2 结果与讨论

2.1 SM/AN进料比的影响

按引发剂POP2:异丙醇:分散剂:总单体(SM+AN):聚醚BH-5631=0.025:0.0075:0.07:1.0:1.0质量比配制进料液，进料速率按10g/min。在其它条件不变的情况下，SM/AN进料比对固含量的影响见图1，SM/AN进料比对残留单体含量的影响见图2。由图1可见，SM/AN进料比的变化对固含量的影响不大，因为在一定的工艺条件下SM和AN聚合均较快，只要两者的总含量不变化，对固含量的影响将不明显；由图2可见，SM/AN进料比的变化对POP残留SM含量的影响明显，这是因为当SM进料含量提高时，导致SM的转化率降低和SM残留量提高。

图1 SM/AN进料比对固含量的影响

图2 SM/AN进料比对残留单体含量的影响

2.2 总单体(SM+AN)/聚醚进料比的影响

按引发剂POP2:异丙醇:分散剂:SM:AN=0.025:0.0075:0.07:0.7:0.3质量比配制进料液，进料速率按10g/min。在其它条件不变的情况下，(SM+AN)/聚醚进料比对固含量的影响见图3，单体/聚醚进料比对残留单体含量的影响见图4。由图3可见，单体/聚醚进料比的变化对含固量的影响较大，这是因为SM和AN的均聚物和共聚物是组成POP含固量的主要成分，SM和AN单体总量的变化直接影响含固量的形成；由图4可见，单体聚醚进料比的变化对残留SM的含量影响不明显，这与引发剂半衰期短，反应速率快有关。

图3 (SM+AN)/聚醚进料比对固含量的影响

图4 (SM+AN)/聚醚进料比对残留单体含量的影响

2.3 进料速率的影响

按引发剂POP2:异丙醇:分散剂体:SM:AN:聚醚BH-5631=0.025:0.0075:0.07:0.7:0.3:1质量比配制进料液，在其它条件不变的情况下，进料速率对固含量的影响见图5，进料速率对残留单体含量的影响见图6。由图5可见，从第1到第5阶段，进料速率的变化对含固量的影响不大，这与引发剂半衰期短，反应速率快有关；由图6可见，进料速率的变化对残留SM的含量影响明显，说明在一定的工艺条件下，SM进料速率提高，将导致SM单体转化率的降低。

2.4 反应温度的影响

按引发剂:异丙醇:分散剂:SM:AN:聚醚BH-5631=0.025:0.0075:0.07:0.7:0.3:1质量比配制进料液，进料速率恒定为10g/min，在其它条件不变的情况下，反应温度对固含量的影响见图7，反应温度对残留单体含量的影响见图8。由图7可见，进料速率的变化对含固量的影响不大，这与引发剂半衰期短，反应速率快有关；由图8可见，反应温度的变化对残留SM的含量有明显影响，这是因为反应温度高，可以加快引发剂的引发速率，提高单体的转化率。