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反应挤出大有前途产业化前景颇为明朗

2022-04-29 来源:来宾农业机械网

反应挤出大有前途 产业化前景颇为明朗

华东理工大学博士生导师郑安呐教授:这么多年,和很多学生一起走过来,我们发现反应挤出还是大有前途的——

我国每年需要有机玻璃20-30万吨,而90%左右是靠进口;

氟硅橡胶广泛应用于军工、汽车等方面,研究氟硅橡胶的阴离子开环聚合很有意义;

聚丙烯发泡的片材,日本卖给我们是12万元一吨,而聚丙烯原料是1.2万元一吨

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近日,华东理工大学的博士生导师——郑安呐教授做客聚合物相容化技术国际高峰论坛,就“反应挤出在高聚物材料高性能与功能化以及特色合成领域的作用”这一主题与现场的来宾做了交流。作为反应挤出领域的杰出代表者,郑教授有一系列的研究成果:作为负责人承担国家及省、部级科研项目10多项,发表论文160多篇;作为第一发明人申请国内发明专利15项,授权10项;作为第一发明人获得美国授权发明专利2项、欧洲7国授权发明专利各1项、日本授权发明专利1项;专著5部。会后,慧聪塑料网就反应挤出这一主题对郑教授进行了采访。

据悉,作为利用挤出机这一连续化共混设备完成聚合物与反映试剂(反应单体与引发剂)传统上在反应釜中才能发生的反应,反应挤出基本上分为两大块:一个是聚合,就是由单体直接变成聚合物,还有一块是高性能化和功能化。在这两方面,产业化步伐已经在有条不紊地进行中。

本体聚合的产业化前景明朗

据郑教授介绍,聚合方面最早是通过阴离子聚合,就是做苯乙烯、丁二烯、异戊二烯的嵌段共聚,形成了K树脂,还有SBS、SRS嵌段的橡胶,这个是比较早期的,在08年已经在中石化公司实现了工业化。

第二个是最近做的比较成功的,也就是氟硅橡胶的阴离子开环聚合,这个材料广泛应用在军工、汽车等方面,因此具有很大的意义;

第三个是甲基丙酸甲酯的聚合,俗称有机玻璃,这一块是国内比较欠缺的一块。据悉,我国每年需要20-30万吨,90%左右是靠进口的。所以希望能够将有机玻璃做到观赏色特别强、可以作为屏幕级别的。而且,也可以做成相容剂,可以带一些功能团,从而做成有机玻璃和其他东西的相容剂,这样可以扩大有机玻璃的应用领域。这一块我们也快接近工业化水平。同时,这项研究具有很大的拓展意义——如果是有机玻璃可以做的话,那很多东西可以通过这个方法来做。而这主要归因于自由基聚合的东西非常多,如果是有机玻璃可以工业化的话,那以后只要是自由基聚合的东西,到时候都可以通过反应挤出的方式来做。

高性能化应用市场广阔

而在材料的高性能化、功能化这方面,主要就是让材料表面更容易有气,同时让材料带有抗菌、抗病毒等方面的功能。

除此之外,还有一些材料的发泡。现在聚丙烯的发泡已经接近工业化的水平。我们即将进行挤出发泡的片材。日本卖给我们是12万一吨,而聚丙烯原料是1万2一吨,如果我们做成的话,从餐具的成本等方面都有很大的改变。

PET的发泡也有很广阔的应用范围,它跟聚苯乙烯和聚丙烯的发泡不完全一样,可以做成人造木材,特点是钢性、强度非常高,但同时通过发泡技术使得其非常轻,这对家具市场来说,无疑是利好消息。

反应挤出优势明显

与其他反应方式相比,反应挤出有何优势呢?在采访中,郑教授告诉笔者,反应挤出的优势主要在以下这些方面:

通常聚合物的反应改性需要在聚合物的熔融状态下进行,挤出机能够提供连续的聚合物熔体,为聚合物的进一步改*9/先决条件;

挤出机能够提供较好额分散混合和分布混合,能够将少量的催化剂、反应物与聚合物熔体很好地混合均一;

与搅拌式间歇反应釜相比,挤出机能通过不断的表面更新提供较好的热量传递,温度分布均一,温度控制比较方便;

对于连续反应过程,挤出机能够提供方便的停留时间分布的控制;在适宜的反应温度下易于挥发的催化剂或反应物可以通过挤出机产生的高压得到较好的控制;

出机可以实现固体加料,并且适用于粘度极高的流体,而且是连续过程,这是一般传统反应器无可比拟的;

组合式双螺杆挤出机的螺杆可以进行适当的调整,将反应分为多步进行,对于高温下不稳定的催化剂或反应物,可以从中间段加料,减少停留时间;

某些反应在高压段反应后,挤出机仍然可以设计出高效的排气口,将未反应的组分、小分子副产物以及载体溶剂方便地脱除;

在某些场合下,聚合反应结束后,可以趁产物仍在挤出机料筒中时对它进行进一步的改性。例如,在反应最后一段向聚合物熔体中加入适当的稳定剂;

在间歇操作过程中,粘性物料从反应釜中排除干净往往需要很长的时间,甚至会结垢,生产效率下降。挤出机是连续过程,可以方便地对粘性物料进行输送;

挤出机能处理极粘的流体,不需要将聚合物溶于溶剂中进行反应改性,无溶剂操作的经济型以及在环保问题上的优越性是其他方法所不及的;

挤出机可以设计得无流动死区,不会发生交联或反应不完全的现象。

反应挤出最重要的是本体聚合,聚合后可以直接应用,也没有后处理的问题,环境保护等各方面都有很好的效应。这也是反应挤出最大的优势。再加上反应挤出的巨大应用市场,我们相信,在郑安呐教授等相关领域专家学者的带领下,反应挤出的应用前景将会更加广阔。

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