鄒若東

（天津仁泰化學(xué)工業(yè)股份有限公司，天津300450）

1 傳統(tǒng)BOPS生產(chǎn)工藝及其缺點

聚苯乙烯樹脂（通用型PS）在國民經(jīng)濟和生活中有著廣泛的用途；它具有良好的透明度、耐水、耐光、電絕緣性能和低吸濕性，加工流動性好、易于成型、容易染色、產(chǎn)品外觀美觀等，符合制造日用品方面的需要，主要應(yīng)用于包裝、冷凍用具、建材以及汽車、家用電器的零部件等。由于性能優(yōu)越，應(yīng)用廣泛，故其市場需求量越來越大，有良好的發(fā)展前景。在食品包裝領(lǐng)域，市場份額占比較大的透明PS包裝物，如包裝盒，裝飾盒等，主要是雙向拉伸聚苯乙烯片材（BOPS）產(chǎn)品供應(yīng)，因其片材產(chǎn)品厚度變化范圍較大，可做到100μm甚至更薄，亦可做到1mm厚度，產(chǎn)品適應(yīng)性較好，市場需求用量較大。目前國內(nèi)大多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)方式為購買聚苯乙烯顆粒，經(jīng)注塑機二次加熱塑化，再經(jīng)片材生產(chǎn)線拉伸制得片材卷材，其產(chǎn)品生產(chǎn)過程靈活，易于規(guī)模生產(chǎn)。但其缺點也十分明顯：（1）產(chǎn)品生產(chǎn)成本較高、聚苯乙烯原料受供應(yīng)商影響價格偏差較大；（2）產(chǎn)品能耗較高，體現(xiàn)在聚苯乙烯粒料的二次加熱擠出，需要消耗較高的電能與動力耗電，此部分消耗電能約占生產(chǎn)成本的30～40%；（3）產(chǎn)品質(zhì)量控制差，表現(xiàn)在片材顏色偏黃，受聚苯乙烯二次加熱擠出時，聚合物受熱以及擠出過程中強剪切作用導(dǎo)致物料裂解碳化；（4）制成片材受聚苯乙烯粒料供應(yīng)商影響較大，導(dǎo)致片材產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差；（5）對生產(chǎn)調(diào)節(jié)過程要求較高，需因不同的聚苯乙烯粒料產(chǎn)品，調(diào)配不同的生產(chǎn)工藝條件，因此產(chǎn)品良品率不高；（6）因粒料二次進(jìn)料加熱，存在塑化不均以及摻雜機械雜質(zhì)，導(dǎo)致片材經(jīng)常會出現(xiàn)晶點、霧狀花斑、可視雜點等嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量與良品率。鑒于以上傳統(tǒng)BOPS生產(chǎn)工藝存在的缺點嚴(yán)重制約BOPS的生產(chǎn)，以下章節(jié)將重點闡述聚苯乙烯—BOPS聯(lián)合生產(chǎn)工藝及其優(yōu)點。

2 聚苯乙烯—BOPS聯(lián)合生產(chǎn)工藝

本篇文獻(xiàn)所指的聚苯乙烯生產(chǎn)工藝裝置可以為本體聚合生產(chǎn)裝置、懸浮聚合生產(chǎn)裝置等，其本體聚合典型的生產(chǎn)裝置代表有BASF（巴斯夫）本體聚苯乙烯生產(chǎn)工藝、日本三井東壓聚苯乙烯生產(chǎn)工藝、FINA（菲納）聚合工藝等，聚苯乙烯—BOPS聯(lián)合生產(chǎn)工藝即在聚苯乙烯生產(chǎn)裝置基礎(chǔ)上聯(lián)合BOPS生產(chǎn)線，將聚苯乙烯生產(chǎn)裝置中的合格聚苯乙烯熔融體直接通過管道輸送至BOPS生產(chǎn)線，作為BOPS生產(chǎn)的原料來源，通過在生產(chǎn)線增設(shè)輔助擠出機用于添加輔料以調(diào)節(jié)產(chǎn)品品質(zhì)。根據(jù)BOPS的需求量以及聚苯乙烯的產(chǎn)量可以同時生產(chǎn)片材和塑料顆粒。由于該生產(chǎn)工藝可以同時生產(chǎn)聚苯乙烯顆粒與BOPS片材，且生產(chǎn)的聚苯乙烯顆粒亦可用于BOPS傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，可根據(jù)市場需求進(jìn)行產(chǎn)品的產(chǎn)量的靈活分配。工藝流程示意圖如下圖-1聚苯乙烯-BOPS聯(lián)合生產(chǎn)工藝流程。

圖1 聚苯乙烯-BOPS聯(lián)合生產(chǎn)工藝流程

2.1生產(chǎn)工藝流程介紹

聚苯乙烯聚合生產(chǎn)主要原料為苯乙烯及輔料添加劑，以及乙苯用于聚合體系的稀釋劑及聚合反應(yīng)鏈終止劑。將一定比例的苯乙烯、輔料和乙苯連續(xù)加入聚合反應(yīng)釜1，聚合反應(yīng)生成的聚苯乙烯及其未反應(yīng)的原料通過齒輪泵送入脫揮器2進(jìn)行脫出未反應(yīng)的原料，純度符合要求的聚苯乙烯樹脂融融體經(jīng)管道輸送至過濾器3以分離雜質(zhì)，再經(jīng)混合器4送至BOPS生產(chǎn)線進(jìn)料齒輪泵5，經(jīng)過二次混合器6送至擠出模頭7，經(jīng)過對聚苯乙烯樹脂融融體壓延輥8拉伸，并經(jīng)冷卻器9冷卻成型為聚苯乙烯片材（BOPS），再經(jīng)過裁切卷制裝置10將片材裁切卷制成各種規(guī)格的成品。

聚合過程中未反應(yīng)的原料苯乙烯及其乙苯等在脫揮器2處進(jìn)行分離變?yōu)闅庀?，氣相?jīng)過真空回收冷凝器11進(jìn)行冷卻回收，回收后的原料循環(huán)進(jìn)入反應(yīng)釜，真空系統(tǒng)14為生產(chǎn)裝置提供所需的真空壓力。初級回收罐12，與初級冷卻器13用于聚合反應(yīng)釜的溫度控制，通過對蒸發(fā)的氣相進(jìn)行冷卻回流實現(xiàn)聚合反應(yīng)熱的移除，維持聚合反應(yīng)溫度與反應(yīng)壓力。

2.2聯(lián)合生產(chǎn)工藝的優(yōu)點

由于聚苯乙烯樹脂在聚合生成后直接輸送給BOPS生產(chǎn)線，避免了傳統(tǒng)BOPS生產(chǎn)工藝中聚苯乙烯樹脂的二次加熱所產(chǎn)生的諸多問題，如聚合物碳化，混入其他雜質(zhì)，塑化不充分等，其聚苯乙烯—BOPS聯(lián)合生產(chǎn)工藝優(yōu)點為（1）聯(lián)合生產(chǎn)裝置較單一聚苯乙烯生產(chǎn)裝置，總體投資增加較少，且生產(chǎn)用地占比較低，聯(lián)合生產(chǎn)裝置占地綜合利用率高；（2）BOPS片材產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)異穩(wěn)定，無顏色偏黃，雜點塑化不充分等，產(chǎn)品透光性均一；（3）BOPS片材產(chǎn)品可根據(jù)用戶需求生產(chǎn)不同熔體指數(shù)的片材，客戶適應(yīng)度好；（4）生產(chǎn)成本大大降低，較傳統(tǒng)BOPS生產(chǎn)工藝，成本可降低30%～40%，具有極大的價格競爭優(yōu)勢；（5）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣化，既可以生產(chǎn)聚苯乙烯粒料，又可以生產(chǎn)高附加值的片材，利于產(chǎn)品市場拓展與銷售。

3 結(jié)論與展望

聚苯乙烯-BOPS聯(lián)合生產(chǎn)裝置既具有傳統(tǒng)BOPS生產(chǎn)工藝的靈活性，同時又具有對產(chǎn)品性能較大的提高與改變，在產(chǎn)品價格方面具有極強的競爭優(yōu)勢；高分子聚合生產(chǎn)線如塑料生產(chǎn)線，橡膠生產(chǎn)線，根據(jù)終端用戶的需求，可以將部分終端用戶產(chǎn)品的生產(chǎn)線與主裝置生產(chǎn)線進(jìn)行聯(lián)合生產(chǎn)。塑料生產(chǎn)線可以將生產(chǎn)附加值較高的磨具注塑類產(chǎn)品生產(chǎn)線進(jìn)行聯(lián)合生產(chǎn)，在產(chǎn)品生產(chǎn)成本上會具有極大的價格競爭優(yōu)勢。