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摘 要

本文概述可发性聚苯乙烯（EPS）的合成工艺，主要由聚合和后处理两部分组成。聚合机理为自由基聚合，采用悬浮聚合，原料包括苯乙烯单体、去离子水、活性磷酸钙（TCP）、过氧化二苯甲酰（BPO）、过氧化苯甲酸叔丁酯、戊烷（正戊烷和异戊烷）等。生产有“一步法”和“二步法”，而这里着重讨论运用“一步法”的生产方法。同时论述了可发性聚苯乙烯生产过程中的影响因素，并对设计年产量8万吨的可发性聚苯乙烯聚合工段进行物料的衡算、热量的衡算、设备选型的具体计算。最后叙述了EPS的应用、发展前景及再生方法。

关键词：可发性聚苯乙烯 悬浮聚合 一步法 物料衡算

The overview of synthesis process about expandable polystyrene(EPS)

Abstract

This article outlines the synthesis process of expandable polystyrene(EPS) , mainly consists of two parts: the aggregation and post-processing. Polymerization mechanism is radical polymerization, suspension polymerization is adopted in the process, monomer feedstock comprising styrene, deionized water, active calcium phosphate (TCP), dibenzoyl peroxide (BPO), t-butyl peroxy benzoate, pentane (n-pentane and iso-pentane) and the like.The production have two ways of "one-step" and "two-step", and here focuses on the way of "one-step".The article also discussed the influencing factors of expandable polystyrene in the production,and basing on designed annual capacity of 80,000 tonnes expandable polystyrene, accounting for the material, the heat balance, particularly computing equipment selection on the polymerization section. Finally, we describe the application, development prospects and regeneration methods of EPS.

Key Words: Expandable PolyStyrene; Suspension polymerization; One step method; Craft calculatio

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 前言 1

1.1 可发性聚苯乙烯概述 1

1.2 可发性聚苯乙烯行业发展历史 1

第二章 EPS的结构与性能 3

2.1 可发性聚苯乙烯的工程特性 3

2.2 EPS的其他性能 4

第三章 可发性聚苯乙烯的合成路线 5

3.1 合成工艺 5

3.2 悬浮聚合理论 5

3.3 高聚物形成过程 6

3.4 可发性聚苯乙烯主要生产工艺介绍 7

3.5 可发性聚苯乙烯“一步法”工艺合成过程 8

3.6 工艺指标的要求 11

第四章 影响聚合反应的因素 12

4.1 水的影响 12

4.2 反应温度的影响 12

4.3 分散剂的影响 12

4.4 引发剂的影响 12

4.5 油水比（水油比）的影响 13

4.6 发泡剂的影响 13

4.7 搅拌转速的影响 13

第五章 可发性聚苯乙烯“一步法”工艺主要生产设备 14

5.1 反应釜 14

5.1.1 釜体 14

5.1.2 搅拌器 14

5.1.3 换热器 14

5.2 辅助设备 14

5.2.1 洗涤槽 14

5.2.2 离心机 14

5.2.3 旋风干燥机 15

第六章 设计计算 16

6.1 物料衡算 16

6.1.1 计算依据 16

6.1.2 聚合工段物料衡算 16

6.1.2.1 进料阶段 16

6.1.2.2 出料阶段 18

6.2 聚合工段热量衡算 19

6.2.1 衡算式 19

6.2.2 显热计算 19

6.2.3 聚合热 20

6.2.4 聚合釜的搅拌热 21

6.2.5 热量损失 21

6.2.6 蒸汽的用量 21

6.2.7 冷却水的用量 21

6.3 设备计算 22

6.3.1 聚合釜的设计 22

6.3.1.1 聚合基本数据 22

6.3.1.2 聚合釜容积确定 22

6.3.1.3 聚合釜的选型原则 22

6.3.1.4 釜的选择 23

6.3.1.5 聚合釜搅拌器的设计 24

6.3.2 泵的设计 25

6.3.2.1 计算依据 25

6.3.2.2 管内流速的计算 26

6.3.2.3 直管阻力和局部阻力损失的计算 26

6.3.2.4 确定泵轴功率 27

6.3.2.5 泵的选型 27

6.3.3 换热器的设计 27

6.3.3.1 设计依据： 27

6.3.3.2 计算总传热系数 27

6.3.3.3 计算传热面积 28

6.3.3.4 工艺结构尺寸 28

第七章 EPS发泡与成型加工 30

7.1 预发泡 30

7.2 熟化 31

7.3 模塑 31

第八章 可发性聚苯乙烯的应用状况及发展前景 32

8.1 EPS的应用状况 32

8.1.1 EPS 在道路工程中的应用 32

8.1.2 EPS在水利工程中的应用 32

8.1.3 EPS在建筑工程中的应用 32

8.2 EPS的发展前景 33

第九章 EPS的物理法再生 34

9.1 EPS一般的再生法 34

9.2 EPS物理法再生 34

结论 36

参考文献 37

致谢 39

第一章 前言

1.1 可发性聚苯乙烯概述

可发性聚苯乙烯树脂，英文简称为（EPS），通称聚苯乙烯和苯乙烯系共聚混合物。其一般是由苯乙烯单体溶在一定量纯水中，并于一定温度下加入引发剂、分散剂、发泡剂、稳定剂后通过悬浮聚合方法制得的新型高分子材料。该材料通过挥发性有机液体嵌在苯乙烯聚合物粒子的刚性链中而组成的。根据发泡剂加入方式的不同分两条工艺生产路线：“一步法”和“二步法”。EPS大致有普通型、高倍型和阻燃型三种类型。EPS珠粒经过预发泡、熟化和模塑成形即可制得泡沫塑料制品，该制品可能被挤压成胶片、片材和木板等形式。该塑料具有密度低、导热率低、不易吸水、电绝缘性能好、隔音、防潮、吸震、成型工艺简单、价格便宜等优点，广泛用在了包装、保温、隔热防烟、建筑装磺、机车船舶等许多方面^［1］。

1.2 可发性聚苯乙烯行业发展历史

在国外，自从40年代德国的BASF公司发明出可发性聚苯乙烯（EPS）之后并快速在50年代开发出EPS珠粒生产工艺，随着推广，其制备工艺逐渐发展有一步浸渍法（一步法）和二步浸渍法（二步法）。EPS珠粒生产工艺制得的泡沫塑料由于成型工艺及设备简单可行, 并能制成不同形状、不同密度的产品, 因而发展迅速，工业化程度也逐渐提高。从70年代开始，国外逐渐摒弃二步法，转向一步法，开发出的一步法工艺主要如下：日本的日立化成公司，在聚合后期加物理发泡剂（低沸点烷烃及其混合物），得出在聚合转化率达80％-85％时加入发泡剂最好；德国BASF公司，实行一次性全部投料，即将含有发泡剂在内的所有物料一次性加入，采用较好的设计配方和控制技术，得到的珠粒产品粒径分布窄；日本的钟渊化学公司开发出可发性聚苯乙烯（EPS）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）等种子聚合，种子聚合可得到满足要求的可发性聚苯乙烯珠粒，EPS种子聚合是将离心收集到的一定规格可发性聚苯乙烯细颗粒作为聚合种子，将其分散在分散介质中，然后进行悬浮聚合。实际生产当中，聚合后期加入发泡剂法仍被国外大量使用。

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