一种悬浮聚合系统的制作方法

本实用新型涉及化学工程领域，具体涉及一种悬浮聚合系统。

背景技术：

单体以小液滴状悬浮在分散介质中的聚合反应称为悬浮聚合。悬浮聚合是单体以小液滴悬浮在水中的聚合。单体中溶有引发剂，一个小液滴就相当于本体聚合的一个小单元。从单体液滴转变为聚合物固体粒子，中间经过聚合物-单体粘性粒子阶段，为了防止粒子相互粘结在一起，体系中须加有分散剂，以便在粒子表面形成保护膜。悬浮聚合的反应机理与本体聚合相同，也有均相聚合和沉淀聚合之分。

悬浮聚合物的粒径约0.05~2mm（或0.01~5mm），主要受搅拌和分散控制。悬浮聚合的反应机理与本体聚合相同，也有均相聚合和沉淀聚合（非均相）之分。若是均相聚合，则为：在分散剂的作用下，单体在单体液滴里聚合，最终形成均匀坚硬透明的球珠状粒子；若是非均相聚合，则为：引发剂在单体液滴引发得链自由基相互缠结在一起沉淀，形成最初的相分离物——原始微粒，原始微粒凝聚的初级粒子核。初级粒子核一经形成就开始成长为早期的初级粒子，呈现相分离，体系变浑浊。因为形成的聚合物不溶于单体，所以在聚合主要是在聚合物的溶胀体进行不在形成初核，初级粒子数不再增加而是均匀地长大（初级粒子核吸附获捕捉单体相得自由基而增长、终止）。

一般在悬浮聚合的过程中，由于过度搅拌或分散剂的原因而会导致所形成的聚合物往往存在粒度均一性差的问题，从而影响了产品的最终收率；同时，在某些工艺中，悬浮聚合中的水相得不到合理的利用，最终被浪费了，这在一定程度上增加了悬浮聚合的成本。

因此，改进悬浮聚合的工艺或者设计出一种全新的悬浮聚合装置，是本领域研发人员当前的研究重点之一。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述技术问题，为了克服聚合物粒度均一性差的技术问题，以提升产物收率，同时提高悬浮聚合中的水相的利用率，节约生产成本，发明人设计了一种集反应物料的接收、混合、反应、固化、分离和收集于一体的悬浮聚合系统。

因此，本实用新型的第一方面，提供了一种悬浮聚合系统，包括：

压缩机，物料配制釜，管式反应器A，管式反应器B，固液分离装置，收集釜，水相注入装置，循环泵，以及若干管阀；其中，管式反应器A和管式反应器B串联，所述管式反应器A和管式反应器B的外壁上均设置蒸汽加热装备或电加热带，并相应地设置有保温夹套；其中，所述压缩机，用于将压缩空气或压缩氮气输送至所述物料配制釜中，并且通过该压缩空气或压缩氮气将物料配制釜中储存的反应原料注入管式反应器A，维持管式反应器A内的温度为80~86℃，得到所需粒径的反应微球；接着，反应微球被压入管式反应器B，维持管式反应器B内的温度为80~86℃，进行定型固化，已固化的产物微球缓慢下降；然后，所得产物微球随水相一起进入所述固液分离装置，分离出产物微球和水相，将收集的产物微球在所述收集釜内进一步老化，制得最终产品；而分离的水相则流至所述水相注入装置，之后经所述循环泵返回至所述管式反应器B。

其中，所述反应原料包括用于发生聚合反应的单体化合物和引发剂、分散剂等试剂。此外，在所述物料配制釜中还可设置机械搅拌装置，用于充分混合单体化合物和引发剂、分散剂等试剂。

其中，所述压缩机通过调节压缩空气或压缩氮气的流量，可用于控制反应原料的注入速度及注入量。其中，所述水相注入装置中，可投入另一部分物料，包含水以及聚合反应所需的分散剂、阻聚剂等。

优选地，在所述悬浮聚合系统中，所述管式反应器A和/或所述管式反应器B的长度为2米-15米。

优选地，在所述悬浮聚合系统中，所述管式反应器A的两端设置有孔板结构Ⅰ和Ⅱ。

进一步优选地，在所述悬浮聚合系统中，所述孔板结构Ⅰ和Ⅱ的材质为金属材料或非金属材料。

更进一步优选地，在所述悬浮聚合系统中，所述金属材料为不锈钢、铝或镍。

更进一步优选地，在所述悬浮聚合系统中，所述非金属材料为塑料。

采用本实用新型所述的悬浮聚合系统用于悬浮聚合，例如用于苯乙烯和二乙烯苯的悬浮聚合，所制得的产物的收率更高，并且，在聚合反应过程中所产生的水相也得到了循环利用，因而显著降低了生产成本。因此，本实用新型所述的悬浮聚合系统具有很高的生产效率，从而具有优越的应用前景与市场潜力。

附图说明

图1为本实用新型所述悬浮聚合系统的一个实施例的结构示意图。

其中，1-反应原料；2-压缩机；3-物料配制釜；4-管式反应器A；5-管式反应器B；41，51-保温夹套；42，52-电加热带；6-固液分离装置；61-将军帽；7-收集釜；8-水相注入装置；9-循环泵；Ⅰ-孔板结构Ⅰ，Ⅱ-孔板结构Ⅱ。

图2为孔板结构Ⅰ或Ⅱ的截面放大图，其中的孔径与孔道长度可根据实际需要进行设计和调整。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步阐述，但本实用新型并不限于以下实施方式。

本实用新型的第一方面，提供了一种悬浮聚合系统，包括：

压缩机、物料配制釜，管式反应器A，管式反应器B，固液分离装置，收集釜，水相注入装置，循环泵，以及若干管阀；其中，管式反应器A和管式反应器B串联，所述管式反应器A和管式反应器B的外壁上均设置蒸汽加热装备或电加热带，并相应地设置有保温夹套；其中，所述压缩机，用于将压缩空气或压缩氮气输送至所述物料配制釜中，并且通过该压缩空气或压缩氮气将物料配制釜中储存的反应原料注入管式反应器A，维持管式反应器A内的温度为80~86℃，得到所需粒径的反应微球；接着，反应微球被压入管式反应器B，维持管式反应器B内的温度为80~86℃，进行定型固化，已固化的产物微球缓慢下降；然后，所得产物微球随水相一起进入所述固液分离装置，分离出产物微球和水相，将收集的产物微球在所述收集釜内进一步老化，制得最终产品；而分离的水相则流至所述水相注入装置，之后经所述循环泵返回至所述管式反应器B。

在一个优选实施例中，所述管式反应器A和/或所述管式反应器B的长度为2米-15米。

在一个优选实施例中，所述管式反应器A的两端设置有孔板结构Ⅰ和Ⅱ。

在一个进一步优选的实施例中，所述孔板结构Ⅰ和Ⅱ的材质为金属材料或非金属材料。

在一个更进一步优选的实施例中，所述金属材料为不锈钢、铝或镍。

在一个更进一步优选的实施例中，所述非金属材料为塑料。

实施例1

如图1所示，该悬浮聚合系统，包括：压缩机2，物料配制釜3，管式反应器A4，管式反应器B5，固液分离装置6，收集釜7，水相注入装置8，循环泵9，以及若干管道和阀门；其中，管式反应器A的两端设置有不锈钢制成的孔板结构Ⅰ和Ⅱ；其中，管式反应器A和管式反应器B串联，所述管式反应器A的外壁上设置电加热带42和保温夹套41，所述管式反应器B的外壁上设置电加热带52和保温夹套51；其中，所述压缩机2，用于将压缩氮气输送至所述物料配制釜3中，并且通过该压缩氮气将物料配制釜3中储存的反应原料1注入管式反应器A，维持管式反应器A内的温度为80~86℃，得到所需粒径的反应微球；接着，反应微球被压入管式反应器B，维持管式反应器B内的温度为80~86℃，进行定型固化，已固化的产物微球缓慢下降；然后，所得产物微球随水相一起进入所述固液分离装置6，分离出产物微球和水相，将收集的产物微球在所述收集釜7内进一步老化，制得最终产品；而分离的水相则流至所述水相注入装置8，之后经所述循环泵9返回至所述管式反应器B。

对该悬浮聚合系统进行的具体操作包括：向水相注入装置8中加入10L热水以及适量过氧化苯甲酰，通过循环泵9泵入管式反应器B进行循环；同时，将苯乙烯与二乙烯苯、过氧化苯甲酰、聚苯乙烯-alt-顺丁烯二酸钠盐溶液（2%）以及适量水一并加入到物料配制釜3中，机械搅拌，通过压缩氮气将各反应原料1压入孔板结构Ⅱ中，经过孔板作用，分散成合适粒径的反应微球；同时，通过电加热带42加热，并通过保温夹套41保持管式反应器A内的温度为80~86℃；接着，反应微球上升，经孔板结构Ⅰ，离开所述管式反应器A，从而得到规定的微球粒径；然后，通过电加热带52加热，并通过保温夹套51保持管式反应器B内的温度为80~86℃，所述反应微球进入管式反应器B，并在其中定型固化，已固化的微球缓慢下降；接着，所得产物进入固液分离装置6，分离出固相苯乙烯-二乙烯苯共聚物微球和水相，将收集的固相苯乙烯-二乙烯苯共聚物微球在所述收集釜7内进一步老化，制得最终产品；而分离的水相则流至所述水相注入装置8，之后经所述循环泵9返回至所述管式反应器B；通过不断给料，该悬浮聚合反应可如此反复实施。

以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本实用新型并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本实用新型进行的等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本实用新型的范围内。