优化SAN树脂生产工艺探讨

黄法武

大庆石化公司化工三厂，黑龙江大庆 163714

摘 要：本文进行高腈SAN树脂小试装置建设及生产技术开发研究，通过高腈SAN树脂生产技术的试验研究，形成高腈SAN树脂生产技术，该项目开发成功将为高腈SAN树脂工业化生产提供技术支撑。高腈SAN树脂做为生产板材ABS树脂专用料，由于高腈SAN树脂生产技术含量高，市场需求大。

关键词：高腈SAN树脂；小试试验；脱挥；匹配试验

SAN产品广泛用于家电、汽车、仪表、建材和日杂等行业，可以制作各种透明或染色制品，因SAN树脂具有良好的透明性、耐油性、耐老化性及化学稳定性，易于染色加工，制成品尺寸稳定。如高档灯具、磁带盒、仪表罩、装潢板材、汽车尾灯和冰箱贮藏盒等，还可以作为复合材料，对ABS树脂等高分子材料进行改性。SAN产品主要用于ABS掺混，也可作为产品进行销售，用户主要以中小塑料加工企业为主，目前，台湾的奇美、韩国的锦湖、LG的SAN产品占据主要的市场，国内厂家鲜有把SAN作为产品出售。SAN如果想作为产品销售，那么在产品性能、质量和物性还需要进一步提高，以满足用户后加工处理的要求。

大庆石化公司化工三厂SAN装置引进韩国锦湖油化公司液相本体釜式聚合专利技术，由韩国大林工程公司工程总承包，大庆石化设计院详细设计，大庆石化工程公司承建，于1997年7月建成投产，开车一次成功，生产出合格SAN产品。装置年设计能力2.7万吨/年，可生产SAN300、SAN325、SAN326、 SAN350四种牌号的SAN产品，目前主要以生产SAN325为主，为ABS车间提供原料。根据市场调研及对主要SAN产品用户的走访，结合本装置的实际情况，通过调整原料配比，改变工艺操作参数，开发出以奇美SAN产品的物性指标为基准的商品级SAN327，投放市场，满足用户的需求，增强企业在市场中的竞争能力，增加企业的经济效益。

根据工艺研究及影响因素分析，我们设计的总体思路是在满足产品性能指标的情况下，尽可能提高产品的拉伸强度、冲击强度；降低产品的黄度指数。

2.1 原料配比的确定

原料中苯乙烯与丙烯腈的配比，是影响SAN树脂的拉伸强度、冲击强度的主要因素。丙烯腈含量增加，产品的机械加工性能、拉伸强度、冲击强度也相应提高，但会对产品的颜色影响较大。如果丙烯腈含量过高，将会明显地影响到产品的冲击强度。为此，在生产过程中，适当地调整了苯乙烯与丙烯腈的配比，由生产SAN325时的SM：AN=78.5：21.5调整到SM：AN=75.5：24.5，保证了SAN327的拉伸强度、冲击强度，满足设计的物性指标要求。

2.2工艺控制参数的调整

优化聚合工艺条件：提高反应釜的液位，增加物料停留时间；提高转化率；提高真空系统的处理能力，减少丙烯腈自聚、低聚物的生成量，降低SAN327的色度，增加产品的机械加工性能。

2.3 药剂的选用

生产SAN327过程中，需要使用以下几种药剂：抗氧剂和润滑剂。基于专利商提供的配方，我们设计了几种方案，并在生产中及时进行跟踪，及时调整，产品的物性指标均满足设计要求。

通过对用户的调查和上述物性分析，确定了商品级SAN327新牌号的物性参数，见表1。

2.2 研究单体配比、反应温度、聚合停留时间、聚合转化率等对SAN相对分子质量及其分布的影响等。

2.3 研究聚合反应配方及条件对SAN树脂物性指标的影响。

2.4 研究聚合配方组成及工艺条件对高腈SAN树脂AN结合量的影响。研究AN结合量对SAN树脂力学性能、外观和流动性的影响之间的关系。综合对比研究确定AN结合量的合适范围。

2.5 进行多官能团引发剂引发聚合的研究。考察多官能团引发剂引发聚合时SAN树脂聚合配方和聚合工艺条件的差异，研究多官能团引发剂引发聚合的SAN树脂的分子结构及各项物性指标与普通SAN树脂的差异。

2.6 研究高腈SAN树脂的脱挥工艺条件，研究工艺条件对SAN树脂残单的影响。优化脱挥工艺。

2.7 与ABS粉料进行匹配试验，进行板材级ABS树脂的试制。

3 技术研究路线

本项目设计技术研究开发路线为：采用多官能团引发，连续本体聚合-挤出脱挥工艺，开发出高腈SAN树脂生产技术。

3.1实施过程：

高腈SAN树脂小试试验技术方案研究，确定小试技术路线→多官能团引发剂的确定→设计、建立小试试验装置，具备试验条件→完成高腈SAN树脂小试技术研究开发试验→完成板材ABS树脂匹配试验→形成高腈SAN树脂生产技术。

3.1.1高腈SAN树脂小试试验技术方案研究，确定小试技术路线

高腈SAN树脂小试试验技术采用连续本体聚合法。本体聚合是自由基型四种实施方法中最简单的方法。与有反应介质存在的悬浮聚合、溶液聚合、乳液聚合方法相比，其缺点是：单体和聚合物的热容小、导热系数低，所以聚合反应热排除困难，加上“自动加速效应”，放热速率提高，如散热不良，引起局部过热，容易使产品产生气泡、重则温度失调，引起暴聚。由于反应体系粘度大，分子扩散困难所以形成的聚合物分子量分布较宽。本体聚合法的优点是：本体聚合生产流程短、设备少、易于连续化、生产能力大。连续本体聚合工艺不需要乳化剂、悬浮分散剂、盐类，产品透明度好。无水洗工序，无废水处理工序，整个生产过程清洁无污染。

同时，通过连续操作，体系内的物料组成在每一时刻都是相同的，这就排除了间歇聚合过程中，在聚合反应的不同阶段，体系的组成不同而带来的产品分子量分布宽的缺点。连续过程中，体系中的单体浓度与间歇聚合相比要低很多，保证了聚合过程中聚合反应热的平稳移出。

3.1.2 多官能团引发剂的确定

采用多官能团引发剂可以降低聚合反应

温度、提高反应速度，形成的聚合物分子

量分布较窄，能够得到低指数的SAN树脂。

3.1.3 设计、建立小试试验装置，具备试验

条件

进行试验装置的设计建设，小试装置采用带有搅拌和冷却系统的反应器及带有加热的预热器和脱挥器。

3.1.4 完成高腈SAN树脂小试技术研究开

发试验

采用连续本体聚合法开发高腈SAN树脂。研究分为三步进行：

第一步，通用级SAN树脂试验研究

第二步，高腈SAN树脂试验研究

第三步，板材专用高腈SAN树脂试验研究

1）原 料

苯乙烯、乙苯、丙烯腈 大庆石化公司

TDM（分子量调节剂） 外 购

多官能团引发剂 外 购

3.1.5 工艺流程简图

苯乙烯、丙烯腈、引发剂及调节剂等按

一定比例混合均匀，经加料泵加入到聚合反应器（45L）中，在一定温度和压力下发生聚合反应，通过物料的流动速率控制反应物料的停留时间，当固含量达到要求从聚合反应器中排出进行连续聚合反应，经熔融泵进入脱挥螺杆挤出机中，经真空脱挥、造粒，得到SAN树脂。

4 结束语

板材ABS树脂国内年用量30万吨以上，但由于板材ABS树脂生产技术含量高，生产难度大，目前国内没有规模化生产，产品全部依赖进口。本项目开发成功将打破我国该产品完全依赖进口的局面。工业化生产后可形成具有自主知识产权的专有技术，该套技术具有广阔的推广应用前景。

参考文献：

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作者简介：黄法武（1972年10月），男，中国石油大庆石化公司化工三厂工程师，2003年毕业于大庆石油学院化工工艺专业，主要从事生产管理工作。

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