ABS树脂的合成工艺

1、ABS树脂的合成工艺路线设计说明书一前言 ABS树脂是丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物，其特性是由三组份的配比及每一种组分的化学结构，物理形态控制。丙烯腈表现的特性是耐热性、耐化学性、刚性、抗拉强度丁二烯表现的特性是抗冲击强度苯乙烯表现的特性是加工流动性，光泽性。这三组分的结合，优势互补，使ABS树脂具有优良的综合性能。ABS具有刚性好，冲击强度高、耐热、耐低温、耐化学药品性、机械强度和电器性能优良，易于加工，加工尺寸稳定性和表面光泽好，容易涂装，着色，还可以进行喷涂金属、电镀、焊接和粘接等二次加工性能。 ABS是本世纪40年代发展起来的通用热塑性工程塑料，一般来说汽车、器具和电子电器是ABS树脂

2、三大应用领域。我们合成的树脂准备应用于汽车方面。汽车行业的发展的方向是高档次、微型化、轻质化和多元化，以塑代钢在汽车应用中的研究也变的十分活跃。目前国内汽车用塑料平均占总材料的7%，我们需要加大研发工作，做到配件结构的设计、塑料材质的选择和行业同步发展。 ABS树脂是汽车中使用仅次于聚氨脂和聚丙烯的第三大树脂。ABS树脂可用于车内和车外部外壳，方向盘、导油管及把手和按钮等小部件，车外部包括前散热器护栅和灯罩等。合成的ABS树脂我准备用作汽车外部外壳的材料。二市场需求预测ABS树脂（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物），具有耐热、表面硬度高、尺寸稳定、耐化学性、电性能良好、易于成型和机械加工等优异的综

3、合性能，在电子电器、仪器仪表、汽车、建材工业和日用制品等方面具有广泛应用。1997年世界ABS树脂生产能力为556万吨/年，主要产地是亚洲、北美和西欧。亚洲的生产能力占世界总能力的60%以上。目前世界ABS生产能力发展的特点是“西方不振、东方高涨”，未来几年内世界新增能力仍主要集中在亚洲地区，韩国、中国和中国台湾省以及马来西亚都将新建或扩建ABS树脂生产装置，虽然亚洲地区的这些新增计划不一定全部实现，但在未来几年还是会有较大的发展。1999年，世界ABS树脂需求量为375、2万吨，1996-2000年的年均需求增长率为2.9%。随着ABS树脂逐渐向高性能、多功能树脂发展，其需求量会大幅增加。

4、1998年我国ABS树脂生产能力为25.3万吨/年，产量约为10万吨，而我国1998年的需求量为75万吨，进口量为106.9万吨，出口量为4万吨左右，我国是全球消费ABS树脂最多的国家之一为了满足巨大需求，每年都要进口大量ABS树脂，主要的进口来源是我国台湾、日本和韩国，占占总进口量的80%以上。主要进口地区是广东省，浙江省和福建省的进口量上升量较快。目前，国内应用领域主要集中在家用电器方面，其中电视机、录像机、电冰箱和洗衣机等消费占总量90%以上，而汽车工业消费仅占3%左右，其它领域（包括电子电器、空调器、电话机等）消费量约占7%左右。今后几年，我国的传统家电市场的用量不会再有较大的增加，而

5、汽车、通讯器材、空调器、吸尘器、建筑、日用箱包和玩具等领域的ABS消费将会明显增加。三ABS的生产工艺 ABS的工业生产方法很多，主要有乳液接枝、乳液接枝掺合法和连续本体法等。 乳液接枝法是使苯乙烯单体和丙烯腈接枝在聚丁二烯胶乳上得到的ABS树脂。这种方法现已为乳液接枝掺合法所取代。乳液接枝掺合法是在ABS树脂的传统方法-乳液接枝法的基础上发展起来的，它将部分苯乙烯单体和丙烯腈与聚丁二烯胶乳进行乳液接枝共聚，而以另一部分苯乙烯单体和丙烯腈单体进行共聚生成SAN，然后再将两者以不同比例掺合可以得到各种牌号的ABS树脂。这一方法根据SAN共聚工艺不同又可分为乳液接枝乳液SAN掺合、乳液接枝悬浮SA

6、N掺合、乳液接枝本体SAN掺合三种， 目前乳液接枝一乳液SAN 掺混法在发达国家已被淘汰；乳液接枝一悬浮SAN掺混法只适合于中小型生产装置；乳液接枝-本体SAN掺合法是较为先进的一种工艺，它不仅使产品质量明显提高，生产能好下降，而且使废水大大减少，生产成本显著下降。因此现阶段ABS树脂生产的主要方法是：乳液接枝一本体SAN掺混法。 连续本体法是将聚丁二烯橡胶直接溶解于苯乙烯单体和丙烯腈中进行本体聚合，从而制得ABS树脂。但是由于本体法工艺本身的局限性，无法生产橡胶含量在20以上的ABS产品，其产品的抗冲强度受到限制，另外在橡胶粒径控制上相对较难，亦无法达到乳液接枝本体SAN掺混法能达到的高光泽

7、度，使得产品的范围和性能有一定的局限性，还有待进一步改进。 综合以上情况，我决定选用乳液接枝一本体SAN掺混法。乳液接枝一本体SAN掺混法的生产过程包括下面几个中物的合成，掺混和后处理。具体过程如下：1丁二烯胶乳的合成：以乳化剂油酸钾皂、硫醇、过硫酸钾等组成的助剂溶液与丁二烯一起加入聚合釜中，反应温度9093摄氏度，用液氨冷却，丁二烯转化率80%83%，物料在釜中停留时间约16小时。反应后，胶乳进脱气槽减压脱灰发物，回收的丁二烯经压缩冷凝后循环使用。脱气后的胶乳经陈化34天后，送入储槽供ABD接支使用。表1 丁二烯胶乳制备得配方及工艺条件项目数据项目数据丁二烯油酸钾皂过硫酸钾硫醇100份12份

8、0、51份515份聚合温度聚合时间转化率90-9316小时80%83%，2制备ABS接支粉料将丙稀腈，苯乙烯单体和聚丁二烯胶乳加入到反应釜中，共使用4个串联的反应釜，前三个进行接支反应，最后一个是陈化釜，均用不锈钢制成。乳化计为油酸钾皂，引发计为过氧化异丙苯，反应温度为90度，单体的转化率为 88%。从陈化釜出来的ABS乳液进入两个串联的搅拌槽中进行凝聚，其中第一个槽作凝聚用，第二个槽做熟化用。凝聚计为稀硫酸或明矾，凝聚温度90度。凝聚后得到的悬浮于母液中ABS细颗粒经带式过滤器洗涤后送去干燥。干燥后的ABS树脂含水量一般可小于0.5%1%，用风送至料仓供掺混用。3制备SAN树脂 由苯乙烯单体

9、、丙烯腈和溶剂乙苯以及回收液组成的物料经预热后进入聚合釜，丙烯腈；苯乙烯单体=30；70，乙苯占单体重量的5%10%。聚合反应温度为120150摄氏度，压力0.1960、294兆帕，反应后从聚合釜出来的物料用齿轮泵送入第一脱挥器，在0、196兆帕压力下闪蒸除去大部分丙烯腈和部分苯乙烯单体、乙苯等挥发组分。然后经管式加热器加热至240摄氏度后，进入第二脱挥器，在2.67千帕压力下再脱除残余的苯乙烯单体等挥发组分。整个系统用290摄氏度的热油保温。熔融的SAN送去挤条切粒，然后送至SAN料斗供与ABS接枝粉料掺混使用。表2 制备SAN树脂的配方及工艺条件项 目数 据项 目数 据苯乙烯/份丙烯腈/份

10、溶剂/份60851540515聚合温度/停留时间/h110160154掺混与造粒ABS接支粉料加上添加计后与SAN粒料在混合器中混合，掺混采用机械搅拌的方法，这样可以非常方便的调整三者的比例，极大的丰富ABS树脂的品种和牌号，采用湿法掺混。然后进入双螺杆挤出机中挤出造粒。最后送至成品ABS料仓包装后出厂。 其总的流程图 如下：丁二烯胶乳合成ABS接枝胶乳ABS接枝粉助剂SAN树脂苯乙烯丙烯腈助 剂ABS 树 脂 凝聚、洗涤干燥 掺混挤压本体聚合 乳液接枝本体SAN掺混法制备ABS树脂流程图三总结由以上资料可知，我们生产的ABS树脂应用于汽车外壳上，这要求ABS树脂材料具有优异的冲击强度和足够的耐热性、刚性，因此想要提高其在汽车方面应用的比例必须对ABS树脂进行改性，重点合成耐热和高抗冲性ABS树脂。提高其耐热性可在合成SAN树脂时用苯乙烯丙烯腈N-苯基马来酰胺亚胺三元共聚物作为基体树脂ABS