Полистирол и его получение
Технология получения полистирола. Вспенивающийся полистирол – достаточно современное изобретение. Новая технология его получения убрала барьеры у входа на рынок этого изолирующего материала, сделав производство дешевым и доступным. Организация производства изделий из полистирола требует несколько десятков тысяч долларов, а технологический процесс понятен и прост.
Каждая гранула материала состоит из микроскопически плотных клеток, заполненных воздухом. 1м3 такого материала на 98% заполнен воздухом, заполненным в 3-6 миллиардах ячеек. Благодаря такой внутренней структуре, обладает очень низкой теплопроводностью. Полистирол – это застывшая вспененная масса с ячейками, заполненными воздухом, являющаяся экологически безопасным стройматериалом.
Изделия из полистирола: пенополистирольные блоки и плиты различной конфигурации для теплозвукоизоляции зданий и помещений любого назначения – крыша, стены, пол, склады, павильоны, жилые дома, гаражи, подвалы; упаковка сложной формы для приборов, требующих защиты от ударов; детали автомобиля, плавучих средств, декоративные изделия для интерьера; отделочные материалы для потолка – плитки, плинтуса, розетки; несъёмная опалубка для монолитного домостроения; получение лёгкого бетона на цементном вяжущем и вспененном полистирольном наполнителе.
При производстве вспенивающегося полистирола основными являются способы поляризации в массе и суспензионной полимеризации. Полимеризация в массе. Этот метод является одним из самых распространённых, так как имеет высокие технико-экономические показатели, по настоящему методу выпускается около 50% всей мировой продукции.
Процесс осуществляется по непрерывной схеме в системе последовательно соединённых нескольких аппаратов с мешалками, а заключительную стадию этого процесса довольно часто проводят в аппарате колонного типа. Температура начала реакции 80-100°С, конечная температура 200-220 °С. При степени превращения стирола 80-90% полимеризацию прерывают. Под вакуумом из расплава полистирола удаляют всё, что не прореагировало. В полистирол вводят стабилизаторы, красители, антипирены и другие добавки и гранулируют. Эта технология наиболее экономична, в связи с отсутствием в ней операции промывки, обезвоживания и сушки, а также практически безотходна, так как не прореагировавший стирол возвращается на полимеризацию. Проведение процесса до полимеризации 80-90% стирола позволяет использовать высокие скорости полимеризации, вести контроль за температурой, обеспечивать допустимую вязкость полимеризуемой среды. При дальнейшем проведении процесса затруднен отвод тепла.
Суспензионная полимеризация. Это конкурирующий технологический процесс, развивающийся параллельно с полимеризацией в массе, основан на малой растворимости виниловых полимеров в воде. Суспензионный метод производства – полу непрерывный процесс, характеризующийся наличием дополнительных технологических стадий и периодическим использованием оборудования на стадии полимеризации. Процесс проходит в реакторах объёмом 10-50 м3, которые снабжены мешалкой и рубашкой. Суспендируют стирол в деминерализованной воде с использованием стабилизаторов эмульсии, растворяя инициатор полимеризации в каплях мономера, где и происходит полимеризация. В результате чего образуются крупные гранулы в суспензии полимера в воде. Полимеризация происходит при постепенном повышении температуры от 40 до 130°С под давлением в течение 8-14 часов. Затем полимер при помощи центрифуги отделяют из полученной суспензии, промывают и сушат. Закономерности суспензионной полимеризации подобны закономерностям полимеризации в массе мономера, но облегчены тепло отвод и перемешивание компонентов. Главное преимущество этого метода – продолжительный срок хранения гранулята.
Устаревшие технологии России. В России вспенивающийся полистирол получают методом суспензионной полимеризации стирола, за исключением линии установленной на <Салаватнефтеоргсинтез> мощностью 10 тыс.тонн в год. На мировом рынке преобладает метод непрерывной полимеризации в массе, при котором получают более качественную продукцию. Этот метод позволяет получить готовый материал с лучшими характеристиками – цвета, четкости границ, гибкости, плотности и в то же время значительно снизить расход сырья.
Предприятия России. ОАО <Салаватнефтеоргсинтез>, г. Салават; ОАО <Пластик> Узловая; ОАО <Ангарский завод полимеров>; мощности для суспензионной полимеризации есть и у <Омской химической компании>, это самое современное в России производство, но не работает. Простаивает линия и на <Ангарском заводе полимеров>. На ОАО <Пластик>, планируется приобретение оборудования для получения ВПС путём непрерывной полимеризации в массе. Производство вспенивающегося полистирола <Сибур> планирует также организовать в Перми на площадке <Сибур-Химпром>. Предполагаемая мощность будущего производство - 50 тысяч тонн в год.
Предприятия в странах СНГ.
Вспенивающийся полистирол производит ОАО <Концерн <Стирол> в городе Горловке на Украине и <Завод пластических масс> в городе Актау в Казахстане. Производство ВПС было запущено в Горловке в 1965 году. Как акционерное общество <Концерн Стирол> было зарегистрировано 1 сентября 1995 года. В сентябре 2002 года открыт новый цех по производству ВПС мощностью 24 тыс. тонн в год. Новое производство сократило время одного цикла полимеризации с 28 часов до 12-ти. Сократилось число обслуживающего персонала, улучшились физико-механические свойства полистирола – выход гранул основной фракции размером от 0,5 мм до 2,0 мм составляет 99,5%. Сегодня это самое современное производство ВПС на территории СНГ и по своим свойствам ВПС производства <Концерна <Стирол> значительно превосходит продукцию российских заводов.