聚苯乙烯—BOPS联合生产工艺及优点

邹若东

（天津仁泰化学工业股份有限公司，天津300450）

1 传统BOPS生产工艺及其缺点

聚苯乙烯树脂（通用型PS）在国民经济和生活中有着广泛的用途；它具有良好的透明度、耐水、耐光、电绝缘性能和低吸湿性，加工流动性好、易于成型、容易染色、产品外观美观等，符合制造日用品方面的需要，主要应用于包装、冷冻用具、建材以及汽车、家用电器的零部件等。由于性能优越，应用广泛，故其市场需求量越来越大，有良好的发展前景。在食品包装领域，市场份额占比较大的透明PS包装物，如包装盒，装饰盒等，主要是双向拉伸聚苯乙烯片材（BOPS）产品供应，因其片材产品厚度变化范围较大，可做到100μm甚至更薄，亦可做到1mm厚度，产品适应性较好，市场需求用量较大。目前国内大多数生产企业的生产方式为购买聚苯乙烯颗粒，经注塑机二次加热塑化，再经片材生产线拉伸制得片材卷材，其产品生产过程灵活，易于规模生产。但其缺点也十分明显：（1）产品生产成本较高、聚苯乙烯原料受供应商影响价格偏差较大；（2）产品能耗较高，体现在聚苯乙烯粒料的二次加热挤出，需要消耗较高的电能与动力耗电，此部分消耗电能约占生产成本的30～40%；（3）产品质量控制差，表现在片材颜色偏黄，受聚苯乙烯二次加热挤出时，聚合物受热以及挤出过程中强剪切作用导致物料裂解碳化；（4）制成片材受聚苯乙烯粒料供应商影响较大，导致片材产品质量稳定性差；（5）对生产调节过程要求较高，需因不同的聚苯乙烯粒料产品，调配不同的生产工艺条件，因此产品良品率不高；（6）因粒料二次进料加热，存在塑化不均以及掺杂机械杂质，导致片材经常会出现晶点、雾状花斑、可视杂点等严重影响产品质量与良品率。鉴于以上传统BOPS生产工艺存在的缺点严重制约BOPS的生产，以下章节将重点阐述聚苯乙烯—BOPS联合生产工艺及其优点。

2 聚苯乙烯—BOPS联合生产工艺

本篇文献所指的聚苯乙烯生产工艺装置可以为本体聚合生产装置、悬浮聚合生产装置等，其本体聚合典型的生产装置代表有BASF（巴斯夫）本体聚苯乙烯生产工艺、日本三井东压聚苯乙烯生产工艺、FINA（菲纳）聚合工艺等，聚苯乙烯—BOPS联合生产工艺即在聚苯乙烯生产装置基础上联合BOPS生产线，将聚苯乙烯生产装置中的合格聚苯乙烯熔融体直接通过管道输送至BOPS生产线，作为BOPS生产的原料来源，通过在生产线增设辅助挤出机用于添加辅料以调节产品品质。根据BOPS的需求量以及聚苯乙烯的产量可以同时生产片材和塑料颗粒。由于该生产工艺可以同时生产聚苯乙烯颗粒与BOPS片材，且生产的聚苯乙烯颗粒亦可用于BOPS传统生产工艺，可根据市场需求进行产品的产量的灵活分配。工艺流程示意图如下图-1聚苯乙烯-BOPS联合生产工艺流程。

图1 聚苯乙烯-BOPS联合生产工艺流程

2.1生产工艺流程介绍

聚苯乙烯聚合生产主要原料为苯乙烯及辅料添加剂，以及乙苯用于聚合体系的稀释剂及聚合反应链终止剂。将一定比例的苯乙烯、辅料和乙苯连续加入聚合反应釜1，聚合反应生成的聚苯乙烯及其未反应的原料通过齿轮泵送入脱挥器2进行脱出未反应的原料，纯度符合要求的聚苯乙烯树脂融融体经管道输送至过滤器3以分离杂质，再经混合器4送至BOPS生产线进料齿轮泵5，经过二次混合器6送至挤出模头7，经过对聚苯乙烯树脂融融体压延辊8拉伸，并经冷却器9冷却成型为聚苯乙烯片材（BOPS），再经过裁切卷制装置10将片材裁切卷制成各种规格的成品。

聚合过程中未反应的原料苯乙烯及其乙苯等在脱挥器2处进行分离变为气相，气相经过真空回收冷凝器11进行冷却回收，回收后的原料循环进入反应釜，真空系统14为生产装置提供所需的真空压力。初级回收罐12，与初级冷却器13用于聚合反应釜的温度控制，通过对蒸发的气相进行冷却回流实现聚合反应热的移除，维持聚合反应温度与反应压力。

2.2联合生产工艺的优点

由于聚苯乙烯树脂在聚合生成后直接输送给BOPS生产线，避免了传统BOPS生产工艺中聚苯乙烯树脂的二次加热所产生的诸多问题，如聚合物碳化，混入其他杂质，塑化不充分等，其聚苯乙烯—BOPS联合生产工艺优点为（1）联合生产装置较单一聚苯乙烯生产装置，总体投资增加较少，且生产用地占比较低，联合生产装置占地综合利用率高；（2）BOPS片材产品质量优异稳定，无颜色偏黄，杂点塑化不充分等，产品透光性均一；（3）BOPS片材产品可根据用户需求生产不同熔体指数的片材，客户适应度好；（4）生产成本大大降低，较传统BOPS生产工艺，成本可降低30%～40%，具有极大的价格竞争优势；（5）产品结构多样化，既可以生产聚苯乙烯粒料，又可以生产高附加值的片材，利于产品市场拓展与销售。

3 结论与展望

聚苯乙烯-BOPS联合生产装置既具有传统BOPS生产工艺的灵活性，同时又具有对产品性能较大的提高与改变，在产品价格方面具有极强的竞争优势；高分子聚合生产线如塑料生产线，橡胶生产线，根据终端用户的需求，可以将部分终端用户产品的生产线与主装置生产线进行联合生产。塑料生产线可以将生产附加值较高的磨具注塑类产品生产线进行联合生产，在产品生产成本上会具有极大的价格竞争优势。