ABS树脂的合成工艺.doc

ABS树脂的合成工艺路线设计说明书

一．前言
ABS树脂是丙烯晴--丁二烯--苯乙烯共聚物，其特性是由三组份的配比及每一种组分的化学结构，物理形态控制。
丙烯腈表现的特性是耐热性、耐化学性、刚性、抗拉强度
丁二烯表现的特性是抗冲击强度
苯乙烯表现的特性是加工流动性，光泽性。
这三组分的结合，优势互补，使ABS树脂具有优良的综合性能。ABS具有刚性好，冲击强度高、耐热、耐低温、耐化学药品性、机械强度和电器性能优良，易于加工，加工尺寸稳定性和表面光泽好，容易涂装，着色，还可以进行喷涂金属、电镀、焊接和粘接等二次加工性能。
ABS是本世纪40年代发展起来的通用热塑性工程塑料，一般来说汽车、器具和电子电器是ABS树脂三大应用领域。我们合成的树脂准备应用于汽车方面。汽车行业的发展的方向是高档次、微型化、轻质化和多元化，以塑代钢在汽车应用中的研究也变的十分活跃。目前国内汽车用塑料平均占总材料的7%，我们需要加大研发工作，做到配件结构的设计、塑料材质的选择和行业同步发展。
ABS树脂是汽车中使用仅次于聚氨脂和聚丙烯的第三大树脂。ABS树脂可用于车内和车外部外壳，方向盘、导油管及把手和按钮等小部件，车外部包括前散热器护栅和灯罩等。合成的ABS树脂我准备用作汽车外部外壳的材料。
二．市场需求预测
ABS树脂（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物），具有耐热、表面硬度高、尺寸稳定、耐化学性、电性能良好、易于成型和机械加工等优异的综合性能，在电子电器、仪器仪表、汽车、建材工业和日用制品等方面具有广泛应用。
1997年世界ABS树脂生产能力为556万吨/年，主要产地是亚洲、北美和西欧。亚洲的生产能力占世界总能力的60%以上。目前世界ABS生产能力发展的特点是“西方不振、东方高涨”，未来几年内世界新增能力仍主要集中在亚洲地区，韩国、中国和中国台湾省以及马来西亚都将新建或扩建ABS树脂生产装置，虽然亚洲地区的这些新增计划不一定全部实现，但在未来几年还是会有较大的发展。1999年，世界ABS树脂需求量为375、2万吨，1996-2000年的年均需求增长率为2.9%。随着ABS树脂逐渐向高性能、多功能树脂发展，其需求量会大幅增加。
1998年我国ABS树脂生产能力为25.3万吨/年，产量约为10万吨，而我国1998年的需求量为75万吨，进口量为106.9万吨，出口量为4万吨左右，我国是全球消费ABS树脂最多的国家之一为了满足巨大需求，每年都要进口大量ABS树脂，主要的进口来源是我国台湾、日本和韩国，占占总进口量的80%以上。主要进口地区是广东省，浙江省和福建省的进口量上升量较快。目前，国内应用领域主要集中在家用电器方面，其中电视机、录像机、电冰箱和洗衣机等消费占总量90%以上，而汽车工业消费仅占3%左右，其它领域（包括电子电器、空调器、电话机等）消费量约占7%左右。今后几年，我国的传统家电市场的用量不会再有较大的增加，而汽车、通讯器材、空调器、热水器、吸尘器、建筑、日用箱包和玩具等领域的ABS消费将会明显增加。

三．ABS的生产工艺
ABS的工业生产方法很多，主要有乳液接枝、乳液接枝掺合法和连续本体法等。
乳液接枝法是使苯乙烯单体和丙烯腈接枝在聚丁二烯胶乳上得到的ABS树脂。这种方法现已为乳液接枝掺合法所取代。
乳液接枝掺合法是在ABS树脂的传统方法--乳液接枝法的基础上发展起来的，它将部分苯乙烯单体和丙烯腈与聚丁二烯胶乳进行乳液接枝共聚，而以另一部分苯乙烯单体和丙烯腈单体进行共聚生成SAN，然后再将两者以不同比例掺合可以得到各种牌号的ABS树脂。这一方法根据SAN共聚工艺不同又可分为乳液接枝乳液SAN掺合、乳液接枝悬浮SAN掺合、乳液接枝本体SAN掺合三种，目前乳液接枝一乳液SAN掺混法在发达国家已被淘汰；乳液接枝一悬浮SAN掺混法只适合于中小型生产装置；乳液接枝--本体SAN掺合法是较为先进的一种工艺，它不仅使产品质量明显提高，生产能好下降，而且使废水大大减少，生产成本显著下降。因此现阶段ABS树脂生产的主要方法是：乳液接枝一本体SAN掺混法。
连续本体法是将聚丁二烯橡胶直接溶解于苯乙烯单体和丙烯腈中进行本体聚合，从而制得ABS树脂。但是由于本体法工艺本身的局限性，无法生产橡胶含量在20％以上的ABS产品，其产品的抗冲强度受到限制，另外在橡胶粒径控制上相对较难，亦无法达到乳液接枝本体SAN掺混法能达到的高光泽度，使得产品的范围和性能有一定的局限性，还有待进一步改进。
综合以上情况，我决定选用乳液接枝一本体SAN掺混法。
乳液接枝一本体SAN掺混法的生产过程包括下面几个中
物的合成，掺混和后处理。具体过程如下：
1．丁二烯胶乳的合成：
以乳化剂油酸钾皂、硫醇、过硫酸钾等组成的助剂溶液与丁二烯一起加入聚合釜中，反应温度90~93摄氏度，用液氨冷却，丁二烯转化率