基本信息
- 项目名称：
- 连续本体法PMMA树脂聚合工艺
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本项目通过连续本体法在自行设计的聚合装置上实现了PMMA树脂的连续稳定聚合过程。通过大量实验考察确定了PMMA树脂的聚合配方和工艺条件。采用螺带式搅拌解决了高粘流体的传质问题，采用相变式传热解决了高粘流体的传热问题，采用双螺杆挤出机脱挥解决了高粘流体的低温脱挥问题。合成出的PMMA树脂综合性能良好，透光率大于92,力学性能、光学性能、热性能、加工流动性等综合性能达到进口PMMA树脂产品水平，且聚合过程重复性较好。产品经过应用评价，应用效果好，聚合过程工艺先进，聚合过程平稳。
- 详细介绍：
- 本项目通过连续本体法在自行设计的聚合装置上实现了PMMA树脂的连续稳定聚合过程。通过大量实验考察了聚合配方和工艺条件对聚合过程及PMMA产品性能的影响。研究发现，引发剂用量对聚合转化率和产品流动性影响较大，分子量调节剂可在小范围内调节产品的流动性，共聚单体的用量对产品的流动性、玻璃化转变温度、及耐热性都有比较明显的影响，加入抗氧剂可以提高PMMA树脂的热稳定性。采用螺带式搅拌解决了高粘流体的传质问题，采用相变式传热解决了高粘流体的传热问题，采用双螺杆挤出机脱挥解决了高粘流体的低温脱挥问题。经过对聚合配方的调节，确定了PMMA树脂的聚合配方和工艺条件，合成出的PMMA树脂综合性能良好，透光率大于92,力学性能、光学性能、热性能、加工流动性等综合性能达到进口PMMA树脂产品水平，且聚合过程重复性较好。产品经过应用评价，应用效果好，聚合过程工艺先进，聚合过程平稳。本技术完全自主开发，拥有自主知识产权。采用该技术已完成吉林石化公司科技开发项目两项，通过中国石油吉林石化公司验收。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品的目:开发PMMA树脂的连续本体聚合工艺，实现PMMA树脂的连续本体聚合,得到性能合格的PMMA树脂粒料。 基本思路:采用单釜连续聚合聚合体系中的组成始终保持恒定，双螺杆挤出机脱挥脱除未反应单体，经纯化重新返回体系进行聚合。 创新点:采用螺带式搅拌解决了高粘流体的传质问题，采用相变式传热解决了高粘流体的传热问题，采用双螺杆挤出机脱挥解决了高粘流体的低温脱挥问题。 技术关键:聚合体系聚合工艺的确定，控制参数的确定和聚合工艺与聚合设备的良好匹配。 主要技术指标:透光率大于92,力学性能、光学性能、热性能、加工流动性等综合性能达到进口PMMA树脂产品水平。
科学性、先进性
- 目前国内的PMMA生产厂家有四家，其中三家为外商独资或合资企业，只有黑龙江龙新化工有限公司为国内企业，其技术为上世纪80年代引进的美国聚合物公司1.2万吨/年的溶液聚合技术。 目前制备聚甲基丙烯酸甲酯模塑料的方法主要有悬浮聚合法、溶液聚合法和本体聚合法。现在的本体聚合法都使用少量溶剂，兼有溶液聚合和本体聚合的特点，也叫改良本体聚合。本项目开发的就是目前世界最先进的改良本体聚合法。 本作品自行设计了PMMA树脂的连续本体聚合技术。此方法与国内现有的溶液聚合技术相比，所用溶剂量少，从溶液聚合的60%降至20%；停留时间短，从溶液聚合的6小时缩短到1.5小时；脱挥前产品固含量高，从溶液聚合的38%提高到65%，单位产量更加节能；采用双螺杆挤出机进行脱挥操作，使脱挥温度从脱挥器脱挥的260℃降低到200℃，避免了脱挥器脱挥的高温处理过程。所得产品透光率高。产品的综合性能达到国外进口产品水平。
获奖情况及鉴定结果
- 1、本作品中开发的PMMA连续本体聚合技术完全自主开发，拥有自主知识产权。采用该技术已完成吉林石化公司科技开发项目两项。通过中国石油吉林石化公司验收； 2、荣获2009“挑战杯”吉林省大学生课外学术科技作品竞赛一等奖； 3、荣获学校第三届“挑战杯”竞赛一等奖。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 合作开发
作品可展示的形式
- 实物、产品、样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本项目解决了本体聚合装置中脱挥处理过程的工程难题，无论聚合量大小都可以实现顺利脱挥，得到颗粒状产品。所得产品的光学性能和力学性能优异。主要的适用范围为可用于聚合开发各种采用本体聚合法生产的塑料品种，进行小批量特种用途的专用高附加值塑料的开发。可直接替代进口同类产品。经济效益视其投资规模而不同，规模越大，经济效益越高。也可经过进一步完善后推广应用至更大规模（最大可至万吨级）的生产装置上。
同类课题研究水平概述
- 目前国内的PMMA生产厂家有四家，分别是黑龙江龙新化工有限公司、上海泾奇高分子材料有限公司、南通丽阳化学公司、镇江奇美有限公司。其中有三家为外商独资或合资企业，只有黑龙江龙新化工有限公司为国内企业，其技术为上世纪80年代引进的美国聚合物公司的1.2万吨/年的溶液聚合技术。 目前世界各国制备聚甲基丙烯酸甲酯模塑料的方法主要有悬浮聚合法、溶液聚合法和本体聚合法。悬浮聚合法的缺点是聚合物容易粘壁，产品分子量分布宽，由于使用悬浮剂等助剂，产品不够纯净，并且有污水排放。现在除了ICI公司外，其他公司都采用本体聚合法，悬浮聚合法已被逐渐淘汰。 美国聚合物技术公司于1980年开发成功了连续溶液聚合工艺，1988年在捷克建成了6000吨/年生产工厂，1990年在我国安达龙新化工厂建成一套12000吨/年的聚合装置，后来又在抚顺有机玻璃厂（现在改名为吉特公司）建设了一套同样装置。但由于各种原因并未实现正常生产。连续溶液聚合法的缺点是溶剂使用量大（占60%），脱挥过程能量消耗大，另外大量溶剂的引入和大量溶剂在高温下脱除的过程会影响产品的透光性。 本体聚合法的优点是产品纯净、质量稳定、生产连续化。缺点是反应釜内物料黏度大，传质、传热困难，容易发生局部过热现象，安全系数低，对工艺和设备的要求十分苛刻，操作难度大，该技术仅有德国德固赛、美国杜邦公司、罗姆哈斯公司和日本三菱丽阳等几家外国公司掌握，而且对中国进行技术封锁。 现在的本体聚合法都使用少量溶剂，兼有溶液聚合和本体聚合的特点，也叫改良本体聚合。本项目开发的就是目前世界先进的改良本体聚合法。 综上所述，改良本体法是目前世界上较先进的PMMA树脂聚合方法。 目前，由于长期以来国内企业对自主开发技术和装备的热情不高，比较倾向于引进技术。所以很长一段时间以来国内研究者对开发工业生产技术热情也不高，没有长期积累，造成即使工业急需的技术也没有自主技术。可以说目前国内的PMMA聚合产业化技术基本处于空白状态。 国外倒是有比较成熟的工业聚合技术，但主要掌握在几家比较大的公司手中，并且对中国进行技术封锁。国内仅有的聚合技术又相对比较落后，因此必须自行开发先进的PMMA工业聚合技术。本作品自行设计了PMMA树脂的连续本体聚合技术。采用的连续本体聚合方法和脱挥方法为目前世界上较先进的方法，产品性能与进口产品相当。
