可發性聚苯乙烯“一步法”生產工藝研究

摘 要：一步法生產可發性聚苯乙烯（EPS）具有流程簡化、生產周期短、物耗能耗低等優點。所以，發達國家基本采用一步法生產工藝。

關鍵詞：可發性聚苯乙烯；一步法；苯乙烯

1.可發性聚苯乙烯

可發性聚苯乙烯，英文簡稱（EPS），通稱聚苯乙烯或苯乙烯系共聚物。是由苯乙烯單體在一定量的純水和一定溫度下加入引發劑、分散劑、穩定劑、發泡劑后懸浮聚合制得的一種新型高分子材料。主要類型有普通型、高倍型和阻燃型三種。可發性聚苯乙烯具有質輕、價廉、導熱率低、吸水性小、電絕緣性能好、隔音、防潮、成型工藝簡單等優點，廣泛用作包裝、保溫、隔熱、建筑裝磺等方面的材料。

2.可發性聚苯乙烯生產工藝發展概況

在國外，可發性聚苯乙烯（EPS）的生產開始于40年代，50年代德國BASF公司開發EPS珠粒生產工藝后，由于其成型工藝及設備簡易可行， 并可制成各種形狀、不同密度的產品， 因而發展迅速。現制備工藝有一步浸漬法（一步法）和二步浸漬法（二步法）。

在國內，60年代開始可發性聚苯乙烯技術的開發工作，隨后實現工業化，但采用的方法為二步法，且規模都很小。90年代引進荷蘭Shell公司一步法生產工藝投產， 開創了我國一步法工藝的先河。同時通過多年的摸索與研究也對國產二步法生產進行了改進和完善，使其更趨合理。

3.可發性聚苯乙烯“一步法”工藝生產介紹

“一步法”生產可發性聚苯乙烯需經過聚合（備料、投料、低溫造粒）、浸漬、洗滌、干燥、分篩、涂膜、振動檢查和包裝工序。

3.1 聚合

（1）生產前，把所需要的料依次投加到反應釜中進行聚合。在確認所需的原輔材料正確投料后，觀察體系轉相情況，確認體系轉相后，就開始進行升溫工序。

（2）當溫度升至85℃時（升溫時間約在2小時左右），反應釜內苯乙烯已經開始聚合反應。此時，應嚴格控制溫度的上升趨勢，避免溫度上升太快而失去控制。升溫過程中必須經常取樣觀察粒子轉相情況，了解反應趨勢以便于控制粒子大小。

（3）在溫度升到88℃（低溫造粒反應計時零點）時，便進入低溫造粒恒溫階段，此階段為聚合反應關鍵階段，必須保持溫度的平穩，溫度控制在90℃左右，聚合反應為放熱反應，因此需要微開水冷卻閥，使少量冷卻水進入盤管內并帶走釋放出的熱量。在零點計時一小時后加入高溫引發劑。在恒溫2.0至3.5小時為低溫造料重點監控階段，根據反應的速度及粒徑情況及時補加分散劑或解救碳酸鈣來控制到最佳粒徑要求，并保持到粒子穩定下沉。一般在從低溫造成粒計時4小時左右，聚合反應轉為平穩狀態，并開始慢慢硬化。

（4）在粒子下沉30至40分鐘時（粒子不再粘手時），可以開始進行灌氣前準備工序。灌氣1小時前應加入適量的懸浮劑和高溫引發劑，在加入適量的分散劑和乳化劑后可以密封手孔，再檢查已備好的戊烷是否符合要求以及反應釜上各閥門是否全部關閉。先小壓試驗已密封的手孔，在確認無泄漏后，打開相應的閥門向釜內加入規定量的發泡劑（戊烷）。

（5）在加完戊烷后即進入中溫控制階段。當溫度升到95℃時關閉蒸氣讓其自升。中溫恒溫階段大約為1.5～2.0小時，此階段溫度控制在108～112℃范圍內，最高溫度不能超過115℃，若超過115℃則打開冷卻水閥稍許冷卻降溫。

（6）待中溫工序結束后，即進入高溫階段。開啟蒸氣閥進行升溫，將反應釜內溫度升至115～117℃時，關閉蒸氣閥，讓其自升至120～122℃，在經過3～3.5小時的恒溫后結束高溫期進行冷卻。此階段特別要注意的是溫度、壓力的控制要在工藝要求的范圍內，嚴禁超溫超壓現象。

（7）在冷卻出料過程中，要注意水源水壓情況，最終冷卻的溫度（45℃），嚴禁高溫出料。并要與洗滌崗密切聯系。出料時釜內壓力不得超過0.3Mpa，以免顆粒在管道中流速過快而造成粒子發泡現象，電機轉速應適當減慢直至停止，這樣可以使釜內顆粒徹底的出盡。

在出完料待釜內壓力降至為0時，則才可慢慢松開釜上的手孔螺栓，用水沖洗釜內的殘余粒子，直至沖凈為止。

3.2 洗滌

洗滌工序是將反應過程中的分散劑、懸浮劑等雜質用水洗滌除去，對于非水溶性的物質，還須加入適量鹽酸進行中和，然后再用水洗。洗滌后的含水EPS樹脂經離心脫水，除去大部份表面水份，以便進一步的干燥。

3.3 干燥

本工序通過氣流干燥進行，EPS在被16～20m/s的熱空氣吹動的過程中，表面殘留水份受熱蒸氣進入空氣中，氣固混合物沿切線方向進入擴散式旋風分離器，在離心力的作用下，粒子被甩向器壁，經碰撞后速度減慢而降低落下，從下端料口進入過濾料倉，高速旋轉的氣流，在旋風分離器的中心區形成低壓區，濕熱空氣由中心管向上流出，從而達到除去水份的目的。被熱空氣干燥過的物料還需冷風降溫，以除去熱空氣中的水蒸氣，使產品水份進一步降低，以利于篩分。

在干燥過程中，需加入抗靜電劑，防止靜電積聚，產生火花。

3.4 篩分

被干燥過的EPS顆粒不勻，必須經過篩機進行篩分，獲得不同規格的顆粒并分別進入料倉。

3.5 涂膜

在EPS的生產、儲存、運輸以及加工過程中，發泡劑逸失是不可避免的。若逸失過多，就會造成發泡倍率減小，密度增大，成型困難。為了延長EPS的存放期，防止發泡劑的過多逸失，提高發泡倍率而采用涂膜粉覆蓋在EPS顆粒表面，可有效的地延長保存期限。

3.6 振動檢查

振動檢查是為了檢查粒子的篩析效率，達到去除雜質及不合格粒子的目的。

3.7 包裝

按照不同的規格對成品進行稱量并進行紙袋（內有聚乙烯（PE）五層或七層共擠塑料袋）包裝，包裝的目的主要是便于運輸和避免發泡劑的揮發，使產品保質期延長。