專利名稱：溴化聚苯乙烯制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子溴系阻燃劑制備技術(shù)，具體涉及溴化聚苯乙烯阻燃劑制備及固
化分離的方法。
背景技術(shù)：
溴化聚苯乙烯作為阻燃劑具有阻燃性高，流動性好的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在PBT、PET 等工程塑料中。 現(xiàn)有技術(shù)中，利用聚苯乙烯和溴化劑反應(yīng)制備溴化聚苯乙烯，制備方法包括溴化、 洗滌和分離過程。分離過程采用水蒸餾分離或有機(jī)溶劑分離，將溴化聚苯乙烯從溴化反應(yīng) 完成液中固化分離出來。水蒸餾分離時利用近沸水作分離劑，溶劑被高溫蒸發(fā)出，使溴化聚 苯乙烯固體在近沸水中固化。有機(jī)物作分離劑時，溶劑與有機(jī)物混溶，固化分離出溴化聚苯 乙烯固體。 聚苯乙烯的溴化反應(yīng)完成液比較粘稠，以單純依靠分離劑與溶劑混溶的自身性質(zhì) 為主的化學(xué)分離方法存在分離不徹底的缺點(diǎn)，分離出的溴化聚苯乙烯固體產(chǎn)物易形成團(tuán) 塊，只有團(tuán)塊表面的溶劑被分離劑除去，大部分夾帶在產(chǎn)物內(nèi)的溶劑處于封閉狀態(tài)，留在溴 化聚苯乙烯的固體產(chǎn)物內(nèi)。即使加熱干燥，溴化聚苯乙烯固體產(chǎn)物中夾帶的溶劑也不能除 去，使溴化聚苯乙烯產(chǎn)品形成夾帶溶劑的大顆粒產(chǎn)物，影響產(chǎn)品質(zhì)量和顏色。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的溴化聚苯乙烯制備方法中存在反應(yīng)完成液在分離劑中分散性差、 產(chǎn)物夾帶溶劑的缺陷，本發(fā)明提供了一種新的溴化聚苯乙烯的制備方法，即應(yīng)用產(chǎn)生高剪 切力的高速攪拌設(shè)備，使溴化反應(yīng)完成液迅速分散，增加溶劑與分離劑的接觸面積，以物理 和化學(xué)相結(jié)合的方法除去溴化聚苯乙烯產(chǎn)品中夾帶的溶劑，提高溴化聚苯乙烯的產(chǎn)品質(zhì) 本發(fā)明所涉及的溴化聚苯乙烯制備方法包括催化溴化、中和洗滌、固化分離三個 步驟。
1.催化溴化 將聚苯乙烯溶解在二氯乙烷溶劑中，形成含聚苯乙烯5wt% 15wt^的溶液，向 溶液中加入相當(dāng)于聚苯乙烯重量5% 13%的三氯化銻催化劑，攪拌使其溶解，控制溶液 溫度在10°C 25t:條件下，向上述加入三氯化銻催化劑的溶液中逐漸滴加氯化溴，氯化溴 與聚苯乙烯單體摩爾比為3.8 : 1 3.5 : 1，滴加完畢后，保持溫度繼續(xù)反應(yīng)3 4小時。
2.中和洗滌 在催化溴化后的聚苯乙烯反應(yīng)液中加入5wt^亞硫酸鈉或亞硫酸氫鈉水溶液終止 反應(yīng)，除去過量的氯化溴和生成的鹽酸，加入的亞硫酸鈉或亞硫酸氫鈉至反應(yīng)完成液從紅 色變?yōu)榘咨虻S色不再變色為止，再加入5wt %氫氧化鈉溶液，至溶液呈中性，再用水洗 滌。
3.固化分離 將中和洗滌后的溴化聚苯乙烯溶液分出，以5mL/min 20mL/min的速度加入盛有 分離劑乙醇的帶高剪切力的高速攪拌設(shè)備中，控制溶劑和乙醇的體積比小于l : 2。調(diào)節(jié)轉(zhuǎn) 速在2000 3000轉(zhuǎn)每分種，溴化聚苯乙烯溶液在乙醇中分散并脫除溶劑后固化，分離出固 體產(chǎn)物用乙醇洗滌后再過濾、烘干，即得溴化聚苯乙烯產(chǎn)品。 本發(fā)明采用的分離裝置為產(chǎn)生高剪切力的高速攪拌設(shè)備，如廣泛應(yīng)用于各個行業(yè) 的均質(zhì)乳化設(shè)備，具有高效的分散和粉碎功能，利用高剪切力將大液滴破碎成小液滴，以機(jī) 械手段提高溴化聚苯乙烯溶液在分離劑中的分散性，使溶液與分離劑能夠充分接觸，便于 將溶劑從產(chǎn)物中分離，大大減少了分離產(chǎn)物夾帶的溶劑，分離后的固體溴化聚苯乙烯顆粒 細(xì)致均勻，產(chǎn)品質(zhì)量高。制得的溴化聚苯乙烯溴含量為66 % 69 % ，熱失重率在1 %時的溫 度可達(dá)到32(TC以上。 另外，本發(fā)明采用了亞硫酸鈉溶液或亞硫酸氫鈉溶液洗滌除去多余的氯化溴，能 夠提高溴化聚苯乙烯白度，使產(chǎn)品色澤好。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1 取10.4g聚苯乙烯溶解在125mL二氯乙烷溶劑中，溶解完畢后，加入三氯化銻
0. 9g，攪拌使之溶解。將聚苯乙烯溶液冷卻至12°C ，滴加41. 4g氯化溴，滴加過程中保持溫 度在12°C 15t:，2.5小時滴加完畢。保持反應(yīng)液溫度15t:繼續(xù)攪拌3小時。加入5wt^ 亞硫酸氫鈉54mL中止反應(yīng)，并除去多余的氯化溴，加入15mL5wt^氫氧化鈉溶液中和，水洗 兩遍。水油分層后，將下層油相以20mL/min的速度加入盛有350mL乙醇的乳化勻漿機(jī)(一 種均質(zhì)乳化設(shè)備)中，開啟高速攪拌，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速在2000轉(zhuǎn)每分種，待油相完全加入勻漿機(jī) 中，繼續(xù)保持轉(zhuǎn)速攪拌l分鐘。析出的溴化聚苯乙烯用乙醇洗滌一次，過濾，干燥。產(chǎn)物顆 粒細(xì)小均勻，沒有團(tuán)聚和夾帶溶劑現(xiàn)象，溴含量為67. 4%，白度(ISO) 76. 72，熱失重率達(dá)到 1%時的溫度為322. 2°C。 實(shí)施例2 取10.4g聚苯乙烯溶解在128mL二氯乙烷溶劑中，溶解后加入三氯化銻l.Og，催 化劑溶解后，將聚苯乙烯溶液冷卻至16t:，滴加43. 3g氯化溴，滴加過程中保持反應(yīng)溫度在 14°C 16°C，2小時滴加完畢。保持反應(yīng)液溫度14°C 16t:繼續(xù)攪拌3小時。加入5wt% 亞硫酸鈉110mL，除去多余的氯化溴，加入38mL5wt^氫氧化鈉溶液中和，水洗兩遍。水油分 層后，將油相以5mL/min的速度加入盛有350mL乙醇的乳化勻漿機(jī)(種均質(zhì)乳化設(shè)備)中， 調(diào)節(jié)高速攪拌至3000轉(zhuǎn)每分。全部加完后，保持?jǐn)嚢柁D(zhuǎn)速繼續(xù)攪拌2分鐘。析出的溴化聚 苯乙烯用乙醇洗滌一次，過濾，干燥。產(chǎn)物顆粒細(xì)小均勻，沒有團(tuán)聚和夾帶溶劑現(xiàn)象，溴含量 為66. 0% ，白度(ISO) 90. 4，熱失重率達(dá)到1 %時的溫度為322°C 。
實(shí)施例3 取21. 0g聚苯乙烯溶解在158mL 二氯乙烷溶劑中，溶解完畢后，加入三氯化銻
1. 8g。待催化劑溶解后，將聚苯乙烯溶液冷卻至15°C ，滴加86. 3g氯化溴，滴加過程中溫度 在12°C 15°C ， 3小時滴加完畢。保持反應(yīng)液溫度12°C 15t:繼續(xù)攪拌4小時。加入5wt% 亞硫酸氫鈉142mL終止反應(yīng)，除去多余的氯化溴，加入5wt^氫氧化鈉溶液65mL中和，水洗兩遍。將下層有機(jī)相以15mL/min的速度加入乳化勻漿機(jī)中，調(diào)節(jié)高速攪拌轉(zhuǎn)速為2500轉(zhuǎn) 每分，勻漿機(jī)內(nèi)加入320mL乙醇。析出的溴化聚苯乙烯溴含量為68. 0%，產(chǎn)物顆粒細(xì)小均 勻，沒有團(tuán)聚和夾帶溶劑現(xiàn)象，熱失重率達(dá)到1%時的溫度為335. 3°C。
權(quán)利要求
一種溴化聚苯乙烯制備方法，利用聚苯乙烯和溴化劑反應(yīng)制備溴化聚苯乙烯，其特征在于包括催化溴化、中和洗滌、固化分離三個步驟；催化溴化，是將聚苯乙烯溶解在二氯乙烷溶劑中，形成含聚苯乙烯5wt％～15wt％的溶液，再加入三氯化銻催化劑，然后逐漸滴加氯化溴，氯化溴與聚苯乙烯單體摩爾比為3.8∶1～3.5∶1；中和洗滌，是向催化溴化后的聚苯乙烯反應(yīng)液中加入5wt％亞硫酸鈉或亞硫酸氫鈉水溶液，使反應(yīng)完成液從紅色變?yōu)榘咨虻S色為止，再加入5wt％氫氧化鈉溶液至中性，然后用水洗滌；固化分離，是將中和洗滌后的溴化聚苯乙烯溶液，加入盛有乙醇的帶高剪切力的高速攪拌設(shè)備中，溴化聚苯乙烯溶液在乙醇中分散并固化成產(chǎn)物顆粒，分離出固體產(chǎn)物用乙醇洗滌，再過濾、烘干，得溴化聚苯乙烯產(chǎn)品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的溴化聚苯乙烯制備方法，其特征在于，所述催化溴化步驟中， 向溶液中加入相當(dāng)于聚苯乙烯重量5% 13%的三氯化銻催化劑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的溴化聚苯乙烯制備方法，其特征在于，所述催化溴化步驟中， 控制溶液反應(yīng)溫度為10°C 25°C。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的溴化聚苯乙烯制備方法，其特征在于，所述固化分離步驟中， 將中和洗滌后的溴化聚苯乙烯溶液以5mL/min 20mL/min的速度加入盛有乙醇的帶高剪 切力的高速攪拌設(shè)備中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的溴化聚苯乙烯制備方法，其特征在于，所述固化分離使用的 產(chǎn)生高剪切力的高速攪拌設(shè)備為均質(zhì)乳化設(shè)備，攪拌轉(zhuǎn)速在2000 3000轉(zhuǎn)每分種。
全文摘要
本發(fā)明所涉及的溴化聚苯乙烯制備方法包括催化溴化、中和洗滌、固化分離三個步驟。催化溴化，將聚苯乙烯溶解在二氯乙烷溶劑中，向溶液中加入三氯化銻催化劑，再向加入三氯化銻催化劑的溶液中逐漸滴加氯化溴，氯化溴與聚苯乙烯單體摩爾比為3.8∶1～3.5∶1，保持溫度10℃～25℃條件下，反應(yīng)3～4小時；中和洗滌，在催化溴化后的聚苯乙烯反應(yīng)液中加入5wt％亞硫酸鈉或亞硫酸氫鈉水溶液終止反應(yīng)，再加入5wt％氫氧化鈉溶液至中性，再用水洗滌；固化分離，將中和洗滌后的溴化聚苯乙烯溶液以5mL/min～20mL/min的速度加入盛有乙醇分離劑的帶高剪切力的高速攪拌設(shè)備中，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速在2000～3000轉(zhuǎn)每分種，溴化聚苯乙烯產(chǎn)物在乙醇中分散并固化成小顆粒，分離出固體產(chǎn)物用乙醇洗滌后再過濾、烘干，即得溴化聚苯乙烯產(chǎn)品。
文檔編號C08F8/20GK101701046SQ20091007090
公開日2010年5月5日 申請日期2009年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月22日
發(fā)明者姚穎, 張慧峰, 張淑芬, 張雨山, 王國強(qiáng), 蔡榮華, 高書寶, 黃西平 申請人:國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所