聚甲基丙烯酸甲酯原料的分离提纯工艺研究

化工工程师论文（精选范文10篇）之第五篇

　　摘要：就PMMA原料净化工艺进行阐述，分析了PMMA聚合原料中杂质含量对PMMA聚合工艺影响及其处理方法。

　　关键词：聚甲基丙烯酸甲酯； 甲基丙烯酸甲酯； 净化； 杂质； 精制；

　　作者简介： 王莉洪（1974-），女，硕士生，工程师，从事PMMA助剂的研究开发工作，jh_wlihong@petrochina.com.cn; 谭志勇（1975-），男，教授，研究方向为多项多组分聚合物、工程塑料改性与合金化，通讯，55709512@qq.com;

Comparative analysis of purifying routes of PMMA polymeric materials

　　Abstract:In this paper, the purification process of PMMA raw material is described, and the influence of impurity content in PMMA polymerization raw material on PMMA polymerization process and its treatment method are analyzed.

　　Keyword:polymethyl methacrylate; methyl methacrylate; purification; impurities; refining;

　　聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate,PMMA）是甲基丙烯酸甲酯（MMA）的均聚物或共聚物，俗称有机玻璃。PMMA是一种综合性能优异的透明材料，具有极好透光性、表观光泽性和优良耐候性能，并具有良好后加工性能，广泛应用于汽车、建筑、广告、医学、通讯、电子等领域，是汽车车灯、液晶显示器、导光板、装饰灯具、广告灯箱、镜片、光盘、光纤等不可缺少材料。

　　1、实验原料

　　MMA自由基聚合合成PMMA,原料中所含有杂质成分对PMMA聚合产生破坏性影响，加入MA可提高PMMA的热氧分解温度。MMA、MA是PMMA聚合反应原料，需要精制后才能用于聚合反应。MMA、MA物理化学性能见表1.

　　MMA含有杂质成分及精制后的要求如表2[1]所示。MMA中杂质含量要求精细，尤其对水含量要求严格，因为水存在会影响MMA聚合产物雾度和透光率。

　　2、实验方法

　　PMMA原料精馏装置主要是精制MMA、MA和甲苯等原料，去除其中杂质，最终得到精制合格聚合原料。可通过精馏塔串联、分子筛分离及膜分离技术等方法，起到精制、精分、脱水、脱阻、脱色等效果。

　　工业生产中PMMA聚合主要原料为MMA、MA、甲苯，所以对这3种物质原料要求有严格限制，如色泽、纯度、外观等，同时因为MMA有自聚特性，所以MMA在运输和储存过程中要添加阻聚剂，但在聚合过程中阻聚剂又成为聚合障碍，所以对原料精制要求中包括了阻聚剂要求。

　　PMMA聚合反应前原料技术指标如表3所示。

　　2.1 方法一：精馏塔串联

　　将原料倒入精馏釜中，通过冰机向精馏塔冷凝器提供指定温度乙二醇溶液。精馏塔操作控制在真空范围~0.1 MPa或常压进行。缓慢加热精馏釜至60~70℃，控制釜底温度在指定范围内，进行全回流操作，控制回流量在正常范围，控制塔顶温度在35~40℃。对塔顶物料进行取样分析，以获得精制合格聚合原料。精馏单元简单示意如图1.

图1 原料精制釜示意图

　　PMMA聚合反应原料精制后达到技术指标如表4所示。

　　可见，经过精制后的MMA阻聚剂质量分数小于5%,MA阻聚剂质量分数小于5%,MMA和MA的水质量分数小于200×10-6,甲苯颜色透明，符合MMA聚合反应要求。

　　2.2 方法二：分子筛去除杂质

　　分子筛是常见除杂、脱水材质，通常PMMA聚合反应原料除杂分子筛选用为4A或3A分子筛。本实验采用13X型分子筛，孔径φ3~5 mm,使用前需对其进行活化处理，即用5% NaOH去离子水溶液常温常压下浸泡24 h,后去离子水反复冲洗，100℃烘干使用[2,3].

　　处理前后MMA中杂质含量测定如表5所示。

　　通过表5可见，经过分子筛吸附处理后MMA原料对丙烯酸甲酯、甲基丙酸甲酯、甲苯有不同程度吸附作用，原料经吸附后颜色变黄，核磁-质谱未检测出其他物质含量明显变化，分子筛具有吸附作用，同时具有催化作用，会有极少量酚类物质被催化氧化成醌类物质，带颜色。经过分子筛吸附后，MMA可再次通过精馏净化、除杂、脱色。

　　同时也发现，分子筛吸附会增加操作流程，如分子筛活化、再生、分子筛的阻力降等问题都会成为MMA原料净化中必须考虑的问题。

　　2.3 膜分离技术初步探究

　　膜分离技术是实用性分离技术，对于气-液分离、液-液分离、液-固分离都有非常好的分离效果，尤其在近年，膜分离技术广泛应用于各大化工领域[4].

　　如纳滤膜和反渗透膜：压力差0.001~0.01 MPa,透过物为水、溶剂等。膜功能为脱除溶液中的无机盐、离子、低分子、糖类、氨基酸、BOD、COD.超滤膜压力差为0.01~0.1 MPa,透过物为水、溶剂、离子和小分子，膜功能为脱除溶液中的胶体、大分子、菌类、病毒、热源、蛋白质等。

　　透析膜透过物为离子、低分子、酸和碱，浓度差为0.001~0.01 MPa,脱除溶液中的盐类及低分子离子、氨基酸、糖类、BOD、COD.

　　由于甲基丙烯酸甲酯为有机强溶剂，一般有机膜没有办法处理，膜在液体中会很快被腐蚀，新型材质有机膜可以考虑陶瓷膜净化提纯，该膜材质为陶瓷材质，可以耐有机溶剂，但截留杂质由于物料体系特别性，该陶瓷膜设备密封件材料需要订做特别防腐。膜分离技术应用可极大简化原料精制过程、精制步骤、装置操作空间，是一种绿色环保操作方式。

　　3、结论

　　PMMA聚合物原料主要为MMA和MA等有机物，具有一定化学腐蚀性，鉴于此，MMA、MA原料分离提纯可以兼具考虑精馏塔精馏、分子筛匹配，同时适当运用膜分离技术进一步分离提纯，起到对原料分离纯化作用。

　　参考文献

　　[1] 田丽娜。 特厚有机玻璃生产中MMA本体聚合动力学与传热耦合研究[D]. 杭州： 浙江大学，2006.
　　[2] 卢瑶瑶，栾英豪，杨景辉。 4A分子筛吸附甲基丙烯酸甲酯中水份的研究[J]. 塑料工业，2011,39（7）：76-78.
　　[3] 姜洋，张永强，王志伟，等。分子筛吸附甲基丙烯酸甲酯中微量水分的研究[J] 无机盐工业，2006,38（12）：29-31.
　　[4] 王学松，郑领英。 膜技术[M]. 北京： 化学工业出版社，2013.