JPH04218512A - スチレン系樹脂の製造方法 - Google Patents

スチレン系樹脂の製造方法

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JPH04218512A
JPH04218512A JP41223490A JP41223490A JPH04218512A JP H04218512 A JPH04218512 A JP H04218512A JP 41223490 A JP41223490 A JP 41223490A JP 41223490 A JP41223490 A JP 41223490A JP H04218512 A JPH04218512 A JP H04218512A
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styrene
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plug flow
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JP41223490A
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Toshihisa Fujitaka
俊久 藤高
Tomonobu Shiraishi
友伸 白石
Masashi Hirai
平井 正史
Keiichi Hayashi
敬一 林
Toshishige Kobayashi
小林 俊茂
Shigeyuki Tomimura
富村 重行
Tadashi Nakayama
中山 忠士
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Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
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Nippon Steel Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スチレン系樹脂の製造
方法に係り、詳しくは、平均分子量が高く高強度のスチ
レン系樹脂を効率よく製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】スチレン系樹脂は一般に強度が低いが、
高分子量のものは強度が比較的高いことが知られている
。そして、高分子量のスチレン系樹脂を製造するのに適
した方法の一つとして、完全混合式撹拌型重合槽を用い
た方法が知られている。しかし、完全混合式撹拌型重合
槽の場合、重合液の転化率が高くなるほど、重合液の粘
度が高くなって撹拌が困難になるため、高転化率まで重
合反応させることができなかった。そして、低温度条件
下、低転化率での操業においては、高分子量のスチレン
計樹脂を得ることはできるが、生産効率が悪く、重合液
からの未反応分等の揮発性物質の除去が困難である、ま
た、低温度状態での重合液を脱揮処理する際、加熱工程
での低分子量重合体が生成しやすい等の問題がある。 そこで、原料液に溶媒を添加して、重合液の転化率が高
くなっても粘度が高くならないようにする方法、完全混
合式撹拌型重合槽において、ある程度まで重合反応した
後、高粘度での操業が可能な静止型混合器を用いて更に
重合反応する方法(特開昭60−28407号公報)、
複数の管状反応器を直列に連結した反応装置を用いる方
法(特開昭64−70507号公報)、重合開始剤とし
て有機過酸化物を用い、複数の反応器を用いて重合する
際に、最終の反応器での重合温度を前段の反応器での重
合温度よりも20℃以上高い温度で重合する方法(特開
昭58−173107号公報)等が提案されている。
【0003】しかし、原料液に溶媒を添加する場合、反
応速度が低下するため製造効率が悪い、溶媒の連鎖移動
効果により重合体の分子量が上がりにくい等の欠点があ
る。また、特開昭60−28407号公報記載の方法の
場合、静止型混合器における重合反応を、温度条件が不
均一とならないようにするため、断熱的に行っているが
、結果として温度が175℃以上と高くなり、特に静止
型混合器に導入する重合体の転化率が低いとき温度が高
くなりやすく、温度が高くなると低分子量重合体が発生
しやすいため、高分子量の重合体を得ようとする場合に
は好ましくない。さらに、特開昭64−70507号公
報記載の方法の場合、高分子量の重合体を得ようとする
際に、反応器の圧損が上昇しやすく安定な運転が困難で
ある。特開昭58−173107号公報記載の方法の場
合、最終の反応器での重合温度を140〜180℃と高
くするため低分子量重合体が発生しやすい。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高転
化率での操業が可能で生産効率がよく、しかも重合体の
分子量低下が起こりにくくて、低分子量重合体の含有量
が低く平均分子量の高いスチレン系樹脂を得るのに適し
た製造方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記のよう
な課題を解決するために種々研究し、重合原料を完全混
合式撹拌型重合槽においてある程度まで重合反応した後
、プラグフロー型反応器において高転化率まで重合反応
させて脱揮処理する方法において、プラグフロー型反応
器における重合反応を比較的低い温度100〜140℃
の条件で行うこと、脱揮処理する際に重合液に溶媒を添
加することが低分子量重合体の発生を防止する点で有効
であることを見出して本発明を完成した。
【0006】すなわち、本発明は、完全混合式撹拌型重
合槽とプラグフロー型反応器とを用いてスチレン系単量
体を含む原料を連続塊状重合するにあたり、原料中に有
機過酸化物を添加し、前段の完全混合式撹拌型重合槽で
は転化率35〜55%まで重合させて還元粘度1.4〜
2.0の重合体を生成させ、後段のプラグフロー型反応
器では温度100〜140℃の条件で転化率50〜90
%まで重合させ、得られた重合液に10%以上の溶媒を
添加した後、加熱工程と加熱工程に続く気液分離工程と
で構成されるフラッシュ式の脱揮方法により脱揮処理し
てスチレン系樹脂を得ることを特徴とするスチレン系樹
脂の製造方法である。なお、ここでいう「%」は「重量
%」を意味する(以下、同様)。
【0007】以下、本発明を詳細に説明する。本発明で
用いる重合原料は、スチレンや、α−メチルスチレン、
p−メチルスチレン等の置換スチレン等の、スチレン系
単量体の一種又は二種以上と重合開始剤として作用する
有機過酸化物とを含むものであり、その他に、アクリロ
ニトリル、無水マレイン酸、メタクリ酸メチル等のスチ
レン系単量体と共重合可能な単量体を一種又は二種以上
を含むものでもよく更に必要に応じて有機過酸化物以外
の各種添加剤を添加したものでもよい。そして、本発明
で製造できるスチレン系樹脂は、ポリスチレンや、AS
樹脂、MS樹脂等のスチレン系共重合体樹脂等であり、
重合開始剤として有機過酸化物を用いたものであるため
、平均分子量が40000〜50000程度と高い。 なお、重合原料を重合反応して得られる重合体の分子量
等の特性は、重合反応の温度条件の他、有機過酸化物を
始めとする重合原料に添加する添加剤の種類や量を変え
ることにより調節できる。なお、本発明で重合開始剤と
して使用できる有機過酸化物としては、2官能性反応基
を有するものが好ましく、例えば、1,1−ジ−t−ブ
チルパーオキシシクロヘキサン、ジ−t−ブチルパーオ
キシトリメチルアジペイト、トリス−t−ブチルパーオ
キシビニルシラン、2,5−ジメチル−2,5−ジ−t
−ブチルパーオキシヘキサン、1,3−ビス−t−ブチ
ルパーオキシイソプロピルベンゼン、過酸化ベンゾイル
、過酸化ラウロイルがあり、中でも、1,1−ジ−t−
ブチルパーオキシシクロヘキサンは重合開始剤としての
特性が優れている。
【0008】本発明においては、重合原料を、二段階以
上の直列に連結した反応器を用いて連続塊状重合する。 反応器としては、完全混合式撹拌型重合槽とプラグフロ
ー型反応器とを用い、前段の完全混合式撹拌型重合槽に
おいて転化率35〜55%好ましくは40〜55%更に
好ましくは40〜50%まで重合反応した後に後段のプ
ラグフロー型反応器において転化率50〜90%好まし
くは60〜80%更に好ましくは60〜70%まで重合
反応する。このとき得られる重合体は、重合開始剤とし
て有機過酸化物を用いているため、分子量が大きいので
、完全混合式撹拌型重合槽において転化率が55%を超
えるまで重合反応しようとすると、重合液の粘度が非常
に高くなり撹拌が不十分になりやすく、重合反応の制御
が難しい。また、転化率35%未満の重合液をプラグフ
ロー型反応器で重合することは、反応効率が悪いし、高
分子量の重合体を製造しにくいので好ましくない。なお
、完全混合式撹拌型重合槽及びプラグフロー型反応器は
、それぞれ一段階としてもよいが、必要に応じてそれぞ
れ二基以上を直列に連結して用い、二段階以上とするこ
ともできる。そして、本発明者の知見によると、操業の
容易さ、生産効率の高さ、装置の建設の手間、装置を設
置するために要する敷地の広さ等の点から、完全混合式
撹拌型重合槽を二基又は三基用い、プラグフロー型反応
器を一基又は二基用いるのが最も効果的である。
【0009】完全混合式撹拌型重合槽としては、生成す
る重合体の還元粘度を制御しやすく、生産量を変更する
場合でも安定して操業できる沸騰除熱型のものが好まし
い。また、完全混合式撹拌型重合槽における重合反応は
温度100〜140℃程度好ましくは105〜130℃
で行い、還元粘度1.4〜2.0の重合体を生成させる
。このとき、温度が100℃未満では、重合反応速度が
低く、しかも重合液の粘度が高くなりやすいので好まし
くないし、140℃を超えると有機過酸化物の重合開始
剤としての作用が弱くなるとともに低分子量重合体が発
生しやすくなるので高分子量重合体を得るためには好ま
しくない。なお、本発明は、完全混合式撹拌型重合槽で
還元粘度1.4以上特に1.6以上の重合体を生成させ
、最終的に平均分子量の高いスチレン系樹脂を得ようと
する場合に好適である。
【0010】プラグフロー型反応器における重合は温度
を100〜140℃好ましくは110〜135℃に維持
して行う。温度が100℃未満では重合反応速度が低く
、しかも重合液の粘度が高くなるので好ましくない。 また140℃を超えると低分子量重合体が発生しやすく
なるので好ましくない。プラグフロー型反応器における
重合の温度制御・維持はプラグフロー型反応器の流動方
向に分割した区画毎に加熱または冷却をできるようにす
ることにより効率よく行える。なお、プラグフロー型反
応器としては、特に限定するものではないが、スタティ
ックミキサーや、比較的弱い撹拌条件で使用される細長
い反応器からなる縦型塔式の撹拌翼付のものがあり、適
宜、単独若しくは組み合わせて使用することができる。 この際に、必要に応じて、炭化水素溶媒、中でも、エチ
ルベンゼンとスチレン系単量体との混合溶媒を一部添加
してもよい。
【0011】更に、本発明においては、プラグフロー型
反応器で得られた重合液に溶媒好ましくは炭化水素溶媒
、特に好ましくは、ベンゼン、トルエン、キシレン、エ
チルベンゼン等の芳香族炭化水素溶媒10%以上を、適
宜、重合液の温度近くまで予熱して添加した後、フラッ
シュ式の脱揮方法により脱揮処理してスチレン系樹脂を
得る。フラッシュ式の脱揮方法は、加熱工程と加熱工程
に続く気液分離工程とで構成されるものであり、一般に
気液分離工程には真空槽を用いる。脱揮処理する重合液
に未反応単量体が含まれていると、この加熱工程におい
て未反応単量体が重合して低分子量重合体が生成しやす
いため、高分子量重合体を得ようとする場合に、障害と
なるが、本発明では、重合液に対して10%以上の溶媒
を添加することにより、高粘性重合体の流動性があがる
と同時に滞留時間が短くなり、更に又、重合液中の未反
応単量体の含有率が下がるので重合反応が抑制されるも
のと思われる。溶媒の好適な添加量は10〜40%好ま
しくは15〜30%である。少なすぎると重合反応の抑
制効果が小さく、多すぎると脱揮処理が困難となり好ま
しくない。
【0012】なお、この脱揮処理の際に回収した揮発性
物質を、プラグフロー型反応器出口における重合液に添
加する溶媒として用いたり、プラグフロー型反応器にお
いて必要に応じて重合液に添加する溶媒として用いたり
することができる。この場合、溶媒は循環使用されるこ
とになるので、廃液の処理量が少なくてよいという利点
がある。なお、脱揮処理の際に回収される揮発性物質中
にオリゴマー分が含まれている場合には蒸留等によりオ
リゴマー分を除去して用いるのがよい。
【0013】
【作用】本発明においては、プラグフロー型反応器での
重合反応を温度100〜140℃の条件で行うとともに
脱揮処理にあたって重合液に溶媒を添加するので、低分
子量重合体の発生が少なく、高分子量重合体を得るのに
適しており、しかも高転化率での操業が可能なので生産
効率がよい。
【0014】
【実施例】以下、図1に示した本発明のフローチャート
に従って本発明の実施例および比較例を説明する。図1
中、1および3は完全混合式撹拌型重合槽であり、5は
プラグフロー型反応器にあたるスタティックミキサーで
あり、7はフラッシュ式脱揮の加熱装置、9はフラッシ
ュ式脱揮の気液分離装置にあたる真空槽である。
【0015】実施例1 適当量の有機系過酸化物を重合開始剤として添加したス
チレンを、完全混合式撹拌型重合槽1の側壁に設けた配
管2から完全混合式撹拌型重合槽1内へ連続的に導入し
、温度105℃で転化率21%まで重合反応させ、得ら
れた重合液を、完全混合式撹拌型重合槽1の底部と完全
混合式撹拌型重合槽3側壁とをつなぐ配管4を通して完
全混合式撹拌型重合槽3内へ連続的に導入し、温度11
0℃で転化率40%まで重合反応させた。得られた重合
液に含まれる重合体の還元粘度は1.7であった。さら
に、完全混合式撹拌型重合槽3で得られた重合液を、完
全混合式撹拌型重合槽3の底部と垂直に設置したスタテ
ィクミキサー5の下部入口とをつなぐ配管6を通してス
タテックミキサー5へ連続的に導入し温度を115〜1
25℃の範囲内に維持して転化率62%まで重合反応さ
せ、得られた重合液を、スタティクミキサー5の上部出
口とフラッシュ式脱揮の加熱装置7とをつなぐ配管8を
通して加熱装置7へ導入し180℃に加熱して真空槽9
で気液分離しすることにより脱揮処理し、更に押出機1
0を通してポリスチレンを得た。なお、スタティックミ
キサー5で得られた重合液を配管8を通して加熱装置9
に導入する際に、重合液に対して24重量%のエチルベ
ンゼンを配管11により添加してラインミキサー12で
均一に混合させてから加熱装置7に導入した。また、完
全混合式撹拌型重合槽1での滞留時間は180分、完全
混合式撹拌型重合槽3での滞留時間は170分、スタテ
ィクミキサー5での滞留時間は100分であり温度条件
その他は表1に示した。得られたポリスチレンの還元粘
度は1.54であった。
【0016】比較例1 スタティクミキサー5を用いず、完全混合式撹拌型重合
槽3で得られた重合液を直接に加熱装置7へ導入して脱
揮処理してポリスチレンを得るようにした他は実施例1
と同様に行ったところ、時間当たりの生産量が、スタテ
ィクミキサー5を用いた実施例1の場合と比較して65
%であり、生産効率が悪かった。
【0017】実施例2〜3 完全混合式撹拌型重合槽1および3での重合反応の温度
条件および転化率、スタティクミキサー5での重合反応
の温度条件および転化率を変え、重合開始剤の添加量を
調節して完全混合式撹拌型重合槽3で生成する重合体の
還元粘度を変えた他は実施例1と同様に行った。各実施
例の条件および結果を第2表に示す。 比較例2〜3 完全混合式撹拌型重合槽1および3での重合反応の温度
条件および転化率並びに重合開始剤の添加量および転化
率を実施例2〜3とそれぞれ同様とした他は比較例1と
同様に行った。各比較例の条件および結果を第2表に示
す。
【0018】比較例4 スタティックミキサー5での重合反応の温度条件を17
5〜185℃とした他は実施例1と同様とした。条件お
よび結果を第1表に示す。 比較例5 スタティックミキサー5で得られた重合液に対してエチ
ルベンゼンを添加しなかった他は実施例1と同様に行っ
たところ、得られたポリスチレンの還元粘度は1.50
であった。
【0019】 *注:相対的生産効率は、実施例における時間当たりの
生産量に対するスタティクミキサーを用いなかった他は
同様の条件で行った比較例における時間当たりの生産量
の比率を示す。
【0020】
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、連続塊状重合法による
スチレン系樹脂の製造にあたり、比較的低温で高転化率
の条件で製造できるため生産効率がよく、低分子量重合
体の生成も従来法と比較して少ないため低分子量重合体
の含有量が低く平均分子量が高い高強度のスチレン系樹
脂を製造する際に特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】  本発明の実施例のフローチャートである。
【符号の説明】
1    完全混合式撹拌型重合槽 3    完全混合式撹拌型重合槽 5    プラグフロー型反応器(スタティックミキサ
ー)7    フラッシュ式脱揮の加熱装置9    
フラッシュ式脱揮の気液分離装置(真空槽)11  溶
媒添加用配管

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  完全混合式撹拌型重合槽とプラグフロ
    ー型反応器とを用いてスチレン系単量体を含む原料を連
    続塊状重合するにあたり、原料中に有機過酸化物を添加
    し、前段の完全混合式撹拌型重合槽では転化率35〜5
    5%まで重合させて還元粘度1.4〜2.0の重合体を
    生成させ、後段のプラグフロー型反応器では温度100
    〜140℃の条件で転化率50〜90%まで重合させ、
    得られた重合液に10%以上の溶媒を添加した後、加熱
    工程と加熱工程に続く気液分離工程とで構成されるフラ
    ッシュ式の脱揮方法により脱揮処理してスチレン系樹脂
    を得ることを特徴とするスチレン系樹脂の製造方法。
JP41223490A 1990-12-19 1990-12-19 スチレン系樹脂の製造方法 Withdrawn JPH04218512A (ja)

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