聚苯乙烯—BOPS聯合生產工藝及優點

鄒若東

（天津仁泰化學工業股份有限公司，天津300450）

1 傳統BOPS生產工藝及其缺點

聚苯乙烯樹脂（通用型PS）在國民經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、產品外觀美觀等，符合制造日用品方面的需要，主要應用于包裝、冷凍用具、建材以及汽車、家用電器的零部件等。由于性能優越，應用廣泛，故其市場需求量越來越大，有良好的發展前景。在食品包裝領域，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）產品供應，因其片材產品厚度變化范圍較大，可做到100μm甚至更薄，亦可做到1mm厚度，產品適應性較好，市場需求用量較大。目前國內大多數生產企業的生產方式為購買聚苯乙烯顆粒，經注塑機二次加熱塑化，再經片材生產線拉伸制得片材卷材，其產品生產過程靈活，易于規模生產。但其缺點也十分明顯：（1）產品生產成本較高、聚苯乙烯原料受供應商影響價格偏差較大；（2）產品能耗較高，體現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成本的30～40%；（3）產品質量控制差，表現在片材顏色偏黃，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致物料裂解碳化；（4）制成片材受聚苯乙烯粒料供應商影響較大，導致片材產品質量穩定性差；（5）對生產調節過程要求較高，需因不同的聚苯乙烯粒料產品，調配不同的生產工藝條件，因此產品良品率不高；（6）因粒料二次進料加熱，存在塑化不均以及摻雜機械雜質，導致片材經常會出現晶點、霧狀花斑、可視雜點等嚴重影響產品質量與良品率。鑒于以上傳統BOPS生產工藝存在的缺點嚴重制約BOPS的生產，以下章節將重點闡述聚苯乙烯—BOPS聯合生產工藝及其優點。

2 聚苯乙烯—BOPS聯合生產工藝

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

圖1 聚苯乙烯-BOPS聯合生產工藝流程

2.1生產工藝流程介紹

聚苯乙烯聚合生產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鏈終止劑。將一定比例的苯乙烯、輔料和乙苯連續加入聚合反應釜1，聚合反應生成的聚苯乙烯及其未反應的原料通過齒輪泵送入脫揮器2進行脫出未反應的原料，純度符合要求的聚苯乙烯樹脂融融體經管道輸送至過濾器3以分離雜質，再經混合器4送至BOPS生產線進料齒輪泵5，經過二次混合器6送至擠出模頭7，經過對聚苯乙烯樹脂融融體壓延輥8拉伸，并經冷卻器9冷卻成型為聚苯乙烯片材（BOPS），再經過裁切卷制裝置10將片材裁切卷制成各種規格的成品。

聚合過程中未反應的原料苯乙烯及其乙苯等在脫揮器2處進行分離變為氣相，氣相經過真空回收冷凝器11進行冷卻回收，回收后的原料循環進入反應釜，真空系統14為生產裝置提供所需的真空壓力。初級回收罐12，與初級冷卻器13用于聚合反應釜的溫度控制，通過對蒸發的氣相進行冷卻回流實現聚合反應熱的移除，維持聚合反應溫度與反應壓力。

2.2聯合生產工藝的優點

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

3 結論與展望

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