Интересное
  • Виктор
  • Статьи
  • 12 мин. чтения

САН (SAN)

САН (SAN) – сополимер стирола и нитрила акриловой кислоты.

Структура и состав


Основная цепь полимера представляет собой комбинацию мономерных звеньев стирола и акрилонитрила в различных комбинациях и чередованиях. Структурная формула полимера в общем виде представлена ниже.


Обычно сополимер содержит около 24% акрилонитрила, что соответствует азеотропному составу смеси, но есть и другие марки САН, в которых содержание акрилонитрила отлично от азеотропного значения.


Химические свойства


Химические свойства полимера определяются свойствами мономерных звеньев и их количеством.

Так, при высоком содержании стирольных звеньев полимер будет проявлять преимущественно свойства полистирола с некоторыми отклонениями в виду наличия другого мономера (акрилонитрила).

В общем, САН достаточно инертен к воздействию атмосферы и влаги, но может разрушаться под действием концентрированных минеральных кислот, ароматических и хлорированных углеводородов, эфиров (сложных и простых), кетонов.

Легко воспламеняется и горит желтым искрящим пламенем с сильной копотью. Имеет сладковатый «стироловый» запах.Негигроскопичен.


Физические свойства


САН более универсален в отличие от своих «родственников» и сочетает в себе прозрачность (светопропускание до 87%), жесткость и прочность (прочность при растяжении – 65 – 85 МПа) полистирола и термическую и химическую стойкость акрилонитрила.

По механическим свойствам близок к АБС.











Параметр, ед.изм.

Значение

Плотность, г/см3

1,07 – 1,08

Прочность при растяжении, МПа

63 – 85

Модуль упругости при растяжении, МПа

3400 – 3900

Коэффициент светопропускания для прозрачных марок, %

До 87

Рабочая температура, оС

85

Температура стеклования, оС

-106

Максимальное охлаждение, оС

-70


Технология получения мономеров


Получение стирола


Основной промышленный способ получения стирола – дегидрирование этилбензола; данным методом получают более 90% всего производимого стирола в мире.

 


Упрощенно весь технологический процесс проиллюстрирован ниже:



Этилбензол и водяной пар, проходя через смеситель, подаются в аппарат 3, именуемый испарителем. Испаритель обогревается контактными газам.

Из испарителя парогазовая смесь направляется в перегреватель 2, где доводится до температуры близкой (около 530) к температуре реакции (560 – 600оС). Основной процесс – дегидрирование этилбензола – протекает в контактном аппарате 1, оснащенном катализатором, фиксированном в различных вариациях: трубки, решетки, «кипящий слой».

Катализаторами выступают оксиды железа, меди, магния, цинка.

Дегидрирование этилбензола протекает при увеличении объема, поэтому этилбензол сильно разбавляют водяным паром, что уменьшает парциальное давление реагента. Необходимые пропорции этилбензол : водяной пар = 1 : 2,6 (кг). Такая рецептура позволяет снизить парциальное давление этилбензола на 0,1 атм.

Из реактора парогазовая смесь поступает в теплообменник (перегреватель 2), где выступает в качестве горячего теплоносителя и подогревает реакционную смесь. Аналогично контактные газы используются в перегревателе 3.

После межтрубного пространства аппарата 3 поток контактных газов переходит в котел – утилизатор 4. Котел – утилизатор предназначен для более полного остужения контактного газа и нагревания воды до состояния водяного пара (рациональное и оптимальное оформление производственного процесса для избежания энергетических потерь).

Для выделения продуктов реакции поток из котла – утилизатора подается в каскад сепараторов – конденсаторов 5 и 6. Конденсатор 5 охлаждается водой, а конденсатор 6 – рассолом. Конденсат из обоих аппаратов совмещается и собирается в отстойнике 7, где происходит разделение на водную и масляную фазы. Водная фаза сливается через днище, а масляная – поступает на ректификацию через верхний штуцер на корпусе аппарата. Другое название масляной фракции – печное масло.

При ректификации в печное масло может легко заполимеризоваться, поэтому для предотвращения преждевременной реакции полимеризации вводят гидрохинон или серу (элементарную).

Несконденсировавшиеся газы из сепаратора 6 используются на производстве в качестве топлива.

Применяемый для дальнейшей сополимеризации стирол должен соответствовать ГОСТ 10003 – 90 «Стирол. Технические условия».
















Наименование показателя

СДЭБ

СДМФК

Высший сорт

Первый сорт

Высший сорт

Первый сорт

Внешний вид

Прозрачная однородная жидкость без нерастворимых включений (влага и механические примеси)

Массовая доля стирола, %, не менее

99,80

99,60

99,80

99,60

Массовая доля фенилацетилена, %, не более

0,01

0,02

Массовая доля метилакролеина, %, не более

0,006

Массовая доля дивинилбензола, %, не более

0,0005

Массовая доля ацетофенона, %, не более

0,006

Массовая доля карбонильных соединений, %, не более

0,01

0,02

0,01

0,02

Массовая доля перекисных соединений в пересчете на активный кислород, %, не более

0,0005

Массовая доля полимера, %, не более

0,001

Цветность по платиново – кобальтовой шкале, ед. Хазена, не более

10

Массовая доля стабилизатора пара – трет – бутилпирокатехина, %

0,0005 – 0,0010


II. Получение акрилонитрила


Современный и наиболее распространенный способ получения акрилонитрила – окислительное аммонирование пропилена.



Существуют различные технологические схемы осуществления технологического процесса получения данного мономера, носящие названия фирм – производителей: Distillers, Sohio, DuPont и другие.

Двухстадийным является единственный из вышеперечисленных способов -Distillers. Суть процесса – промежуточное оксиление пропилена до акролеина с последующим аммонированием на воздухе в присутствии катализатора – оксида молибдена.

Другие два метода – Sohio и DuPont – одностадийные, в чем и заключается их преимущество: при ведении одностадийного процесса выход продукта значительно выше.

Рассмотрим технологическую схему производства акрилонитрила одностадийным аммонолизом пропилена.



Сжиженные пропилен и аммиак подаются в теплообменники – испарители 1 и 2, где горячим теплоносителем выступает смесь этиленгликоля и воды (антифриз). 

Испарившиеся пропилен и аммиак направляются в реактор 3 с псевдоожиженным слоем катализатора. Псевдоожиженный слой создается и поддерживается нагнетаемым с низа аппарата воздухом. Соотношение реакционных газов в аппарате придерживается пропорций (объемны соотношений): 

Пропилен : аммиак : кислород = 1 : 0,9 – 1,1 : 1,8 – 2,4

Реакционная масса в процессе сильно разогревается, поэтому возникает необходимость в отводе тепла из зоны реакции. Для этих целей внутрь аппарата вводят змеевик, в трубное пространство которого подается вода. В змеевике образуется пар высокого давления, который используется в турбокомпрессоре для нагнетания воздуха в реактор.

Горячие газы на выходе из реактора охлаждаются водой в котле – утилизаторе 4, одновременно с этим генерируя пар среднего давления.

Далее частично охлажденные газы очищаются от примесей аммиака в абсорбере 5 с помощью раствора сульфата аммония, сокдержащего серную кислоту и циркулирующего по аппарату.

Сульфат аммония выпаривают и кристаллизуют из отработанного абсорбента, получая около 400 кг на 1 т акрилонитрила.

Поток очищенного газа в абсорбере 5 направляется в абсорбер 6, где целевой продукт – акрилонитрил – поглощается водой совместно с примесями – ацетонитрилом и синильной кислотой. Отработанный абсорбент подогревается в теплообменнике 8, по трубному пространству которого проходит оборотная вода, и уходит на отпарную колонну 9, оснащенную дефлегматором и кипятильником. Отпарная колонна предназначена для отделения синильной кислоты, акрилонитрила и ацетонитрила от воды. Отделенные продукты направляются на ректификацию, а вода – обратно на абсорбцию.

Для разделения смеси продуктов используют каскад ректификационных колонн 10, 11 и 13.

Колонна 10 предназначена для выделения высокотоксичной синильной кислоты, поэтому для избежания попадания ее паров в атмосферу процесс ведут при небольшом вакууме.

Колонна 11 – вторая ступень ректификации. На этой стадии происходит выделение ацетонитрила, который концентрируется в кубовой части колонны и выводится в качестве азеотропной смеси с водой (совместно с оставшимися жидкофазными примесями). С верха колонны выводится более легкая азеотропная смесь акрилонитрила и воды.

Водный акрилонитрил подвергается азеотропной осушке в колонне 13.

Отделяемая вода в сепараторе 14 возвращается в колонну 11.

Сухой акрилонитрил собирается в кубе колонны 13 и оттуда переходит в колонну 15 для «чистовой» ректификации (получают ректификат требуемой чистоты).

Чтобы избежать преждевременной полимеризации акрилонитрила на стадии разделения продуктов реакции добавляют ингибиторы полимеризации (гидрохинон, фенол и его производные).

Применяемый для дальнейшей сополимеризации акрилонитрил должен соответствовать ГОСТ 11097 – 86 «Нитрил акриловой кислоты технический. Технические условия»:



















Наименование показателя

Высшая категория

Первая категория

Внешний вид

Прозрачная жидкость без механических примесей

Цветность, ед. Хазена, не более

5

Плотность при 20оС

0,800 – 0,806

Массовая доля кислот в пересчете на уксусную кислоту, %, не более

0,0020

0,0035

Массовая доля воды, %, не более

0,45

Массовая доля синильной кислоты, %, не более

0,0005

Массовая доля акролеина, %, не более

0,0005

0,0010

Массовая доля ацетона, %, не более

0,01

0,02

Массовая доля ацетонитрила, %, не более

0,005

Массовая доля альдегидов в пересчете на ацетальдегид, %, не более

0,003

Массовая доля перекисей, %, не более

0,00002

рН водного раствора акрилонитрила с массовой долей 5%

6 – 9

Начало кипения при давлении 760 мм рт. ст., оС

74,5

Конец кипения при давлении 760 мм рт. ст., оС

79,0

Требуемый объем перегоняемого продукта при указанных температурных пределах, %, не менее

98


Технология получения сополимера


Стирол–акрилонитриловый сополимер получают растворной полимеризацией.


 



Сам технологический процесс состоит из 3 основных этапов: 

1. Подача сырья в реакторы

2. Полимеризация

3. Повторная полимеризация смеси обоих полимеризатов с промежуточным отстаиванием

Для наглядности ниже представлена технологическая схема:



Сырьем для производства САН в данной технологии является раствор стирола и акрилонитрила в толуоле или этилбензоле. Также добавляются регуляторы роста цепи – ди – трет – додецилмеркаптан. Сырьевая смесь хранится в емкости 1.

Подача сырья происходит непосредственно через декантеры 6 и 9 для реактора 3 и 4 соответственно. Декантеры предназначены для предварительного подогревания и дозирования сырья.

Соотношения мономеров в сырьевой смеси варьируются в следующих пределах:









Компонент

Пропорция, масс.ч.

Роль в сырьевой смеси

Стирол

50 – 90

Мономер

Акрилонитрил

10 – 50

Мономер

Этилбензол/толуол

0 – 30

Растворитель

Ди–трет–додецилмеркаптан

0 – 0,5

Регулятор роста цепи


Установка сополимеризации оснащена сразу двумя реакторами – полимеризаторами 3 и 4, которые работают одновременно и непрерывно. Реакторы представляют собой циллиндрические аппараты с механическим перемешивающим устройством и рубашкой для отвода реакционного тепла.

Параллельное расположение реакторов позволяет регулировать вязкость полимеризата и лучше контролировать технологические параметры.








Технологический параметр

Значение

Температура реакции, оС

130 – 160

Давление, кг/см2

1,5 – 4

Время реакции, ч

1,5 – 2,5

Степень конверсии, %

80


На выходе из реактора 3 полимеризат поступает на дополимеризацию в реактор 4, смешиваясь с сырьевым раствором в смесителе 5, причем выходящий из последнего реактора поток возвращается обратно в цикл полимеризации.

При окончании процесса полимеризации полимеризат выводится из реактора 4 с помощью насоса.

Далее по известным методикам полимер выделяется из раствора и промывается от остатков непрореагировавших мономеров, сушится и приводится в товарный вид.

Полимер может обрабатываться литьем под давлением, экструзией.

Маркировка


На продукции из САН можно встретить маркировку:


 



Ниже представлены макри САН производства концерном BASF (Германия).











Марка

Плотность

Показатель текучести расплава, г/10 мин

Cодержание акрилонитрила, %

Типичное применение

Особенности и внешний вид

Luran 358N

1,08

22

Около 23

Литье под давление тонкостенных изделий или изделий с большими габаритами

Глянцевая поверхность, высокая прозрачность и химическая стойкость

Luran 368R

10

Литье под давлением, повышенная ударопрочность

Luran 378P

20

До 33

Литье под давлением тонкостенных изделий, повышенная ударопрочность

Luran 388S

7

Литье под давлением, экструзия

Luran HH120

7

До 50

Литье под давлением, повышенная термостойкость

Luran 378PG7

4

Стеклонаполненный, с повышенной прочностью и жесткостью


Торговые марки


Существуют и другие производители САН со своей маркировкой продукции.


Cevian N (Daicel Polymer)

CYCOLAC INP (SABIC)

Ghaed SAN (Ghaed Basir Petrochemical Products)

Kibisan (Chi Mei)

Kumho SAN (Korea Kumho Petrochemical)

LITAC-A (Nippon A&L)

Lupos (LG Chem) SAN + GF

Luran (INEOS Styrolution)

RTP 500 (RTP) композиции

SAN (LG Chem)

TAIRISAN (Formosa Chemicals & Fibre)

TOYOLAC (Toray)

Tyril (Trinseo)


Государственные стандарты


Сополимер стирола и акрилонитрила преимущественно импортный товар. 

Ввиду этого отсутствует ГОСТ РФ, но имеется реестровая запись свидетельства о государственной регистрации (СГР).

Например, для продукции Luran SAN концерна BASF:


 



Применение


Стирол-акрилонитриловый сополимер применяется во многих сферах деятельности человека: медицинские принадлежности и средства индивидуальной защиты, производство техники (холодильное оборудование, плафоны осветительных приборов), упаковка (пищевая, бытовая, косметическая), посуда, витрины и рекламные щиты, лаки и краски и др.


Переработка


При производстве САН и композиционных материалов можно вводить до 30% вторичного гранулята при условии отсутствия термического повреждения вторсырья.

При вторичной переработке полимер меняет цвет до темно-желтого, что может оказаться нежелательным фактором при производстве материалов с участием вторичного гранулята.


Source: https://oaoo.ru/polimer/san-san.html

Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
guest

САН (SAN)

САН (SAN) – сополимер стирола и нитрила акриловой кислоты. Структура и состав Основная цепь полимера представляет...

Полипропилен (ПП, PP)

Полипропилен (PP) – термопластичный полимер пропилена (пропена). Полипропилен – это термопластичный полимер пропилена (пропена) с молекулярной формулой (C3H6)x. Это...

Силоксановые каучуки (СКТ)

Силоксановые (полисилоксановые, силиконовые, кремнийорганические) каучуки представляют собой полимеры, содержащие в главной цели атомы кремния, соединенные с водородом, азотом,...

Полиакрилонитрил

Сокращения: ПАН, полинак Тип полимера: Полиакрилаты Химическая формула: (-CH2-CH(CN)-)n Полиакрилонитрил (поливинилцианид, полинак, ПАН) – каучукоподобный полимер,...

Что такое полимеры

Полимерами называют сложные вещества, которые состоят из множества одинаковых или разных по строению звеньев, соединенных в длинные макромолекулы...

Антипирены

Антипирены применяются с целью снижения горючести предметов, имеющих полимерную природу. Антипирениты также именуют замедлителями горючести, они играют важную...

Интересные факты о полимерах (5 фото)

Полимерные материалы уже стали неотъемлемой частью нашей жизни, современный мир просто не может существовать без них. Любой полимер...

Остаточное сжатие термоэластопласта

Остаточным сжатием термоэластопласта называют отношение деформации образца в направлении приложенной силы к исходному размеру в идентичном направлении. Данная...

Поливинилбутираль (ПВБ)

Поливинилбутираль (ПВБ) – термопластичный полимер, продукт ацеталирования поливинилового спирта бутиловым альдегидом. Другие названия данного вещества: бутвар, винилит, ревиль...

Полибутилентерефталат (ПБТ)

Полибутилентерефталат (ПБТ) принадлежит к семейству термопластичных полиэфиров. ПБТ представляет собой полукристаллический полимер, используемый главным образом в производстве изделий различного технического назначения...

Этиленгликоль

Этиленгликоль – простейший двухатомный спирт ряда гликолей. В промышленных масштабах этиленгликоль начали получать в Германии в период первой...

Сополимер стирола, метилметакрилата и акрилонитрила (МСН)

МСН – тройной сополимер метилметакрилата, стирола и акрилонитрила, относится к группе привитых сополимеров стирола. Представляет собой прозрачный твердый...

Прессматериалы

Аминопласты Пресс-порошки с аминоальдегидным связующим, в которых в качестве наполнителей используется древесная, либо кварцевая мука, каолин...

Чем пластмассы отличаются от полимеров

Многие воспринимают полимеры и пластмассу как синонимы, но это не всегда так. Между этими материалами много как общего,...

Эпихлогидрин и эпихлогидриновые каучуки (ЭХГК)

Эпихлоргидриновые каучуки (ЭХГК) – полимеры на основе эпихлоргидрина (хлорметилоксирана). Поговорим подробнее о мономере. Эпихлогидрин Эпихлоргидрин (хлорметилоксиран,...

Преимущества ТЭП над ПВХ

До недавнего времени ПВХ был наиболее популярным полимером для изготовления гибких шлангов, уплотнений, товаров медицинского назначения и многих...

Что такое Cебс

Аббревиатурой SEBS или СЕБС обозначают стирол-этилен-бутилен-стирольный блок-сополимер, полученный путем селективного гидрирования SBS. В ходе этого процессе происходит расщепление...

Дибутилфталат

Сокращения и другие названия: дибутилбензол, дикарбонат, ДБФ, DBP. Тип полимера: дибутиловый эфир фталевой кислоты Дибутилфталат –...

Усадка уплотнителей при отрицательных температурах

Большинство ТЭП уплотнителей изготавливаются на основе SEBS (СЕБС). Данный материал придает готовым изделиям устойчивость к высоким температурам и...

Фенол

Фенол, который также называют гидробензолом, или карболовой кислотой, является самым простейшим представителем класса фенолов. В чистом виде представляет...