[發明專利]一種生產溴化聚苯乙烯的循環微反應裝置及其方法

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• 申請號: 201911383657.X
• 申請日: 2019-12-28
• 公開（公告）號: CN111036162A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 王凱;駱廣生;王德強;楊凱;王強;李金忠;楊振振
• 申請（專利權）人: 山東旭銳新材有限公司;清華大學
• 主分類號: B01J19/18
• 分類號: B01J19/18;B01J19/00;C08F8/22;C08F8/20;C08F112/08
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 李江

本發明公開一種生產溴化聚苯乙烯的循環微反應裝置，所述裝置，由循環反應釜、循環泵、前置換熱器、微混合器、后置換熱器首尾串聯連接；本發明還公開一種生產溴化聚苯乙烯的循環微反應方法。在該微反應裝置內開展聚苯乙烯的低溫溴化反應，聚合物溶液在循環反應釜和微混合器之間循環流動，微混合器起到強化溴化劑和聚苯乙烯溶液之間混合的作用，前置換熱器和后置換熱器用于嚴格控制反應溫度，保證反應體系的溫度均一性和溴取代位的選擇性。使用本微反應裝置生產的溴化聚苯乙烯溴含量≥66%，1%熱失重溫度≥348℃，5%熱失重≥372℃。

技術領域

本發明涉及化學化工領域，具體涉及一種生產溴化聚苯乙烯的循環微反應裝置。

背景技術

溴化聚苯乙烯是一種添加型高分子溴系阻燃劑，具有溴含量高、毒性低、耐熱性和耐沖擊性優越、流動性好、不起霜等優點，廣泛用于尼龍、聚酯等耐高溫樹脂的阻燃加工。

溴化聚苯乙烯主要通過聚苯乙烯和溴化劑的親電取代反應完成。以溴素作為溴化劑為例，原料溴素首先在路易斯酸催化劑作用下解離出Br⁺離子，然后將苯環上氫取代完成溴化，反應方程式如公式1所示。

這一系列反應過程中同時伴隨著溴化劑與聚苯乙烯主鏈之間的副反應（反應方程式2），導致主鏈被鹵化，該副反應的機理通常被認為是自由基反應機理。主鏈溴的存在是影響產品熱穩定性的主要原因。

在下游加工過程中，溴化聚苯乙烯主鏈溴先脫落，造成塑料制件顏色差并產生起泡現象，而且釋放的酸性氣體嚴重腐蝕設備，主鏈溴的存在對溴化聚苯乙烯產品的影響非常明顯，因此溴化聚苯乙烯的生產裝備和工藝條件的選擇尤為重要。

傳統工藝生產溴化聚苯乙烯主要通過間歇攪拌反應裝置完成，該裝置內通過緩慢滴加反應原料控制副反應的形成。例如中國專利CN200810053940.1 , CN200910070904.0公開了將聚苯乙烯、鹵代烴溶劑和路易斯酸催化劑依次加入攪拌釜內，通過數小時滴加氯化溴完成溴化反應。該方法雖然能夠高選擇性的制備溴化聚苯乙烯產品，但是生產效率嚴重低下，安全風險高，因此連續高效的生產裝置對于溴化聚苯乙烯產品的生產十分重要。從化學反應原理上講，聚苯乙烯苯環親電取代反應過程本身是快反應過程，因此副產物的形成主要在于反應物的快速均勻混合不易實現，限于傳統化工設備的傳質傳熱能力，僅能采用保守的緩慢滴加的生產方式。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提供一種生產溴化聚苯乙烯的循環微反應裝置及其方法，實現以下發明目的：

（1）提高制備的溴化聚苯乙烯的熱穩定性，提高熱失重溫度；

（2）過程安全，生產效率高，安全環保。

為解決現有技術存在的不足，本發明采用以下技術方案：

一種生產溴化聚苯乙烯的循環微反應裝置，該裝置由前置換熱器、微混合器、后置換熱器、循環反應釜循環串聯構成，循環反應釜設有換熱夾套，循環反應釜頂部設置溶劑冷凝器，聚合物溶液循環由釜底部循環泵驅動。

反應裝置中所使用的微混合器形式為微篩孔分散混合器或膜分散微混合器；

進一步該循環微反應裝置若使用的微篩孔分散混合器則至少含有1個孔徑為0.5 ~ 1mm的微篩孔，若使用膜分散微混合器則至少含有一張面積≥10 mm2的微孔膜，?？讖綖?0~ 500 μm，兩種微混合設備中微篩孔或微孔膜內用于將溴化劑溶液均勻分散至聚合物溶液中完成物料混合。

進一步該循環微反應裝置中前置換熱器、后置換熱器、溶劑冷凝器為玻璃、碳化硅或石墨材質的列管式換熱器。

一種生產溴化聚苯乙烯的循環微反應，包括配制溴化劑溶液、加入聚苯乙烯和催化劑、

加入溴化劑溶液、老化；