Основные технологии получения полистирола

Технология, с помощью которой получают вспенивающийся полистирол, изобретена достаточно недавно

С ее внедрением удалось эффективно снизить барьер для входа на рынок изолирующих материалов. Для того чтобы организовать производство и выпуск изделий из данного материала, необходимо всего несколько десятков тысяч долларов, а сам технологический процесс достаточно прост. По этой причине подобное производство можно встретить во многих населенных пунктах.

Гранулы вспенивающегося агента состоят из микроскопических очень плотных клеток, которые заполнены воздухом. В итоге получается вспененная равномерно масса, обладающая замкнутой ячеистой структурой. Один кубический метр данного материала на 98% заполнен воздухом, который содержится в 3-6 миллиардах ячеек.

Вспененный полистирол, благодаря своей внутренней структуре, обладает низкой теплопроводностью, что делает его хорошим теплоизолятором (при толщине материала в 1 см. передается всего 0.00006 калорий за секунду).

Таким образом, полистирол это застывшая в процессе охлаждения, жесткая вспененная масса, содержащая замкнутые ячейки, заполненные воздухом. Вспененный полистирол является экологически чистым строительным материалом.

Продукция, производимая из вспенивающегося полистирола:

1. Пенополистирольные блоки и плиты разных конфигураций, предназначены для изоляции зданий и помещений любого предназначения.
2. Упаковка любой сложности для различных приборов, которые нуждаются в защите от механических повреждений при транспортировке и хранении.
3. Изготовление деталей для автомобилей, плавсредств (катера и яхты), элементов декора для интерьеров.
4. Изготовление полистиролбетона. Данный строительный материал представляет собой легкий бетон на основе цемента и полистирола в качестве наполнителя. Широко применяется для теплоизоляции чердаков, кровли, наружных стен зданий, и.т.д.
5. Изготовление отделочного материала для потолков, а также  плитки, плинтусов, розеток, и.т.д.

Сравнительно новыми сферами применения вспененного полистирола является изготовление несъемной опалубки в монолитном строительстве, и изготовление скорлупы, применяющейся в изоляции трубопроводов.

Две технологии производства ПСВ, ПСМ, ПСС/М, УПС, УПМ 

В процессе производства полистирола основными способами являются: суспензионная полимеризация и полимеризация в массе. Второй способ является наиболее эффективным, и конечная продукция, полученная данным способом, отличается более высоким качеством. Полистирол, который получен с помощью полимеризации в массе, применяется для изготовления качественной и сложной продукции.

Метод полимеризации в массе на данный момент является наиболее распространенным в силу высоких технических и экономических показателей. В отечественном производстве данному методу отдали предпочтение в 70-х годах. По сегодня более 50% продукции выпускается по этому методу. Данный метод обладает оптимальной схемой технологического процесса производства.

Производство осуществляется по непрерывной схеме. В двух последовательно соединенных аппаратах происходит процесс смешивания. Заключительная стадия процесса включает в себя процесс полимеризации, проводимый в аппарате колонного типа. При начале реакции температура достигает 80-100?С, а в конце – около 200?С. Процесс полимеризации прерывается, когда степень превращения полистирола достигает 80-90%. Не прошедший реакцию мономер удаляется с помощью вакуума. Далее в полистирол вводятся антипирены, стабилизаторы, красители и прочие добавки. После этого расплав гранулируют. При этом блочный полистирол отличается большой чистотой. Данная технология наиболее экономична, так как при ней не применяются обезвоживание и просушка. Она также практически безотходна, так как не прошедший реакцию стирол возвращают на повторную полимеризацию. Благодаря тому, что процесс не доводят до полной конверсии мономера, процесс полимеризации происходит на достаточно большой скорости.

При этом контролируются параметры температуры, обеспечивается нужная вязкость полимеризуемой среды. Но в случае проведения процесса до более глубокой степени превращения мономеров возникают существенные затруднения с отводом тепла от реакционной массы, имеющей высокую вязкость. В связи с этим становится невозможным проведение полимеризации в изотермическом режиме.
Такой существенный недостаток метода полимеризации в массе заставляет специалистов уделять внимание другим способам производства, в частности суспензионному методу.

Метод суспензионной полимеризации

Представляет собой конкурирующий метод, который развивается параллельно с полимеризацией в массе. Он основан на слабой растворимости винилового мономера в воде. Кроме того, вода нейтральна в реакции радикальной полимеризации. Суспензионная полимеризация используется для изготовления специальных продуктов, например пенополистирола.

Метод являет собой полу-непрерывный процесс, который отличается наличием дополнительных стадий в процессе производства, а также периодическим применением оборудования на протяжении процесса полимеризации.

Процесс проводится внутри реакторов, имеющих объем до 50м3. Реакторы снабжены мешалкой и рубашкой. Сначала стирол суспензируют в воде, прошедшей деминерализацию. При этом используются стабилизаторы эмульсии. В процессе инициатор полимеризации растворяется в каплях мономера, где, собственно, и происходит сама полимеризация. После этого происходит образование крупных гранул в суспензии полимера в воде. Процесс полимеризации проводится с постепенным повышением температуры – от 40 до 130? С под высоким давлением, на протяжении от 8 до 14 часов. Полученную суспензию помещают в центрифугу, с помощью которой выделяют полимер. Готовое сырье подвергают промывке и сушке. Закономерности данного процесса полимеризации в целом схожи с закономерностями метода полимеризации в массе с тем лишь отличием, что в данном случае существенно облегчен теплоотвод и смешивание компонентов.