聚合物生产系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了关于包含聚丙内酯聚合物的聚丙内酯组合物的组合物、系统和方法。这类聚合物包括式(I)聚丙内酯链：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】聚合物生产系统和方法相关申请的交叉引用本申请主张于2015年2月13日提出申请的美国临时专利申请第62/116,238号的优先权，所述临时专利申请的全文以引用方式并入本文中。
本专利技术大体上涉及聚丙内酯和其生产方法，并且更特定地涉及具有丙烯酸酯端基的聚丙内酯和其生产方法，以及所述具有丙烯酸酯端基的聚丙内酯在丙烯酸生产中的用途。
技术介绍
已描述通过聚丙内酯(PPL)热解生产丙烯酸(AA)的方法(例如，参见美国专利第2,361,036号)。然而，如这篇相关文献中所述的PPL热解不产生直接用于超强吸收剂聚合物(SAP)生产的自由基聚合的足够纯度的丙烯酸。相反，在丙烯酸可聚合产生SAP之前，所述方法需要对其进行昂贵并且耗能的纯化。因此业内需要无需昂贵并且耗能的AA纯化，直接生产冰晶级丙烯酸的方法。PPL热解为丙烯酸(AA)存在若干商业化困难。在上述方案中，每一*指示PPL聚合物的单体单元的任一侧上的附接点。PPL热解为粗制或冰晶级丙烯酸被多个问题所困扰。尽管可从BPL制备PPL，但此转化可在批次之间以关于PPL的分子量和/或多分散性相对较少的控制来进行。可将聚合抑制剂和消泡剂在热解期间添加至PPL，或在丙烯酸形成后添加至丙烯酸，以控制反应性，防止丙烯酸降解、聚合和/或减少起泡。然而，对生产具有极少或无杂质以及低聚合抑制剂和/或消泡剂含量的丙烯酸(特别是冰晶级丙烯酸)，以使下游聚合物(例如SAP)和最终产品物品(例如尿布)的污染降至最低的需求日益增加。
技术实现思路
本文所述的系统和工艺解决业内已知的与聚丙内酯以工业规模热解为粗制或冰晶级丙烯酸相关的各种困难。本文揭示聚丙内酯组合物，其包含如下文所述的式(I)和/或(II)聚丙内酯链，其在热解后使得以更高转化率且更平稳地转化成丙烯酸。不受理论限制，人们认为，这个改良可部分由于包含具有高丙烯酸化和/或羟基化端基含量的式(I)和/或(II)聚丙内酯链的聚丙内酯组合物的较低分子量和/或狭窄分子量分布所致。在一个方面中，提供用于生产包含式(I)聚丙内酯链的聚丙内酯组合物的方法：其中n是10至约1,000的整数并且Y是-H或阳离子，所述方法包含使β丙内酯在式(III)的链转移剂：或其盐或这些化合物中任两者或更多者的混合物存在下聚合，其中p为0至9。在另一方面中，提供用于生产包含式(II)聚丙内酯链的聚丙内酯组合物的方法：其中n是约10至约1000的整数并且Y是-H或阳离子。在另一方面中，提供用于生产丙烯酸的方法，所述方法包含加热含有式(I)和/或(II)聚丙内酯链的聚丙内酯组合物。在某些实施例中，聚丙内酯组合物中至少90％聚合物链具有式(I)丙烯酸酯端基和/或式(II)羟基。下文更详细地描述这些和其它方面。在一些变化形式中，提供用于生产聚丙内酯组合物的方法，所述方法包含：组合β丙内酯和至少一种链转移剂以产生聚丙内酯组合物，其中：至少一种链转移剂是至少一种化合物或其盐，其独立地包含：(i)具有结构的丙烯酸酯端基或具有结构的羟基丙酸酯端基，和任选地(ii)包含一或多个具有结构的单元的链，其中丙烯酸酯端基或羟基丙酸酯端基封闭所述链的烷基末端，并且其中至少一种链转移剂独立地具有小于约1000g/mol的数量平均分子量(Mn)；并且聚丙内酯组合物包含聚丙内酯聚合物或其盐，所述聚丙内酯聚合物或其盐独立地包含：(a)具有结构的丙烯酸酯端基或具有结构的羟基丙酸酯端基，和(b)聚合物链，其包含具有结构的重复单元，其中丙烯酸酯端基或羟基丙酸酯端基封闭所述聚合物链的烷基末端，并且其中：(1)所述聚丙内酯聚合物或其盐具有小于或等于约40,000g/mol的Mn；或(2)所述聚丙内酯组合物具有小于或等于约2.0的多分散性指数(PDI)；或(3)至少90wt％的所述聚丙内酯组合物包含聚丙内酯聚合物或其盐，所述聚丙内酯聚合物或其盐具有丙烯酸酯端基或羟基丙酸酯端基，或上文(1)-(3)的任何组合。在其它变化形式中，提供用于生产聚丙内酯组合物的方法，所述方法包含：组合β丙内酯和水以产生聚丙内酯组合物，其中聚丙内酯组合物包含聚丙内酯聚合物或其盐，所述聚丙内酯聚合物或其盐独立地包含：(a)具有结构的羟基丙酸酯端基，和(b)聚合物链，其包含具有结构的重复单元，其中羟基丙酸酯端基封闭所述聚合物链的烷基末端，并且其中：(1)聚丙内酯聚合物或其盐具有小于或等于约40,000g/mol的Mn；(2)聚丙内酯组合物具有小于或等于约2.0的PDI；(3)至少90wt％的所述聚丙内酯组合物包含聚丙内酯聚合物或其盐，所述聚丙内酯聚合物或其盐具有羟基丙酸酯端基，或上文(1)-(3)的任何组合。在其它方面中，提供生产丙烯酸的方法，其包含加热本文所述聚丙内酯组合物的任一者以产生丙烯酸。在其它方面中，还提供生产超强吸收剂聚合物的方法，其包含：使本文所述聚丙内酯组合物的任一者热解；和使与碱掺和的丙烯酸在自由基引发剂存在下聚合以产生超强吸收剂聚合物。在一些变化形式中，碱为氢氧化钠。在某些方面中，提供包含聚丙内酯聚合物或其盐的聚丙内酯组合物，所述聚丙内酯聚合物或其盐独立地包含：(a)具有结构的丙烯酸酯端基或具有结构的羟基丙酸酯端基，和(b)聚合物链，其包含具有结构的重复单元，其中丙烯酸酯端基或羟基丙酸酯端基封闭所述聚合物链的烷基末端。在可与前述方面组合的一些变化形式中，聚丙内酯聚合物或其盐具有小于或等于约40,000g/mol的Mn。在可与前述方面和变化形式组合的其它变化形式中，聚丙内酯组合物具有小于或等于约2.0的PDI。在可与前述方面和变化形式组合的其它变化形式中，至少90wt％的所述聚丙内酯组合物包含聚丙内酯聚合物或其盐，所述聚丙内酯聚合物或其盐具有丙烯酸酯端基或羟基丙酸酯端基。定义下文更详细地描述特定官能团和化学术语的定义。化学元素是根据元素周期表(CAS版，化学与物理手册(HandbookofChemistryandPhysics)，第75版，内封面)来鉴别，且特定官能团通常是如其中所述来定义。另外，有机化学的一般原理以及特定官能部分和反应性描述于以下文献中：有机化学(OrganicChemistry)，托马斯佐雷尔(ThomasSorrell)，大学科学书籍(UniversityScienceBooks)，索萨利托，1999；史密斯(Smith)和马奇(March)，马奇的高级有机化学(March’sAdvancedOrganicChemistry)，第5版，约翰威利父子公司(JohnWiley&Sons,Inc.)，纽约，2001；拉罗克(Larock)，综合有机转变(ComprehensiveOrganicTransformations)，VCH出版公司(VCHPublishers,Inc.)，纽约，1989；卡拉瑟斯(Carruthers)，一些现代有机合成方法(SomeModernMethodsofOrganicSynthesis)，第3版，剑桥大学出版社(CambridgeUniversityPress)，剑桥，1987。如本文所用术语“卤基”和“卤素”是指选自氟(氟基、-F)、氯(氯基、-Cl)、溴(溴基、-Br)和碘(碘基、-I)的原子。如本文所用术语“脂肪族”或“脂肪族基团”表示可为直链(即，不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产聚丙内酯组合物的方法，其包含：合并β丙内酯与至少一种式(III)化合物或其盐，以生产所述聚丙内酯组合物，其中：所述至少一种式(III)化合物独立地具有以下结构：

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.13 US 62/116,2381.一种生产聚丙内酯组合物的方法，其包含：合并β丙内酯与至少一种式(III)化合物或其盐，以生产所述聚丙内酯组合物，其中：所述至少一种式(III)化合物独立地具有以下结构：其中每一p独立地为0至9的整数；并且所述聚丙内酯组合物包含聚丙内酯聚合物或其盐，所述聚丙内酯聚合物或其盐独立地包含：(a)具有结构的丙烯酸酯端基，和(b)聚合物链，其包含具有结构的重复单元，其中所述丙烯酸酯端基封闭所述聚合物链的烷基末端，并且其中：(1)所述聚丙内酯组合物的Mn小于或等于约40,000g/mol；并且(2)所述聚丙内酯组合物的多分散性小于或等于约2.0；并且(3)至少90wt％的所述聚丙内酯组合物包含具有所述丙烯酸酯端基的聚丙内酯聚合物或其盐。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚丙内酯聚合物或其盐独立地具有式(I)结构：其中：n是10至1,000的整数；并且Y是H或阳离子。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中进一步将所述β丙内酯和所述至少一种式(III)化合物或其盐与聚合催化剂合并。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述聚合催化剂选自由以下组成的群组：a)金属阳离子的丙烯酸盐，b)有机阳离子的丙烯酸盐，c)过渡金属化合物，d)酸催化剂，和e)碱催化剂，或其任何组合。5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其中将所述β丙内酯与所述至少一种式(III)化合物或其盐在大于50℃的温度下合并。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述温度在140℃至200℃范围内。7.根据权利要求1到6中任一项所述的方法，至少95wt％的所述聚丙内酯组合物包含具有所述丙烯酸酯端基的聚丙内酯聚合物或其盐。8.根据权利要求2到7中任一项所述的方法，其中至少90wt％的所述聚丙内酯组合物包含具有式(I)结构的聚丙内酯聚合物或其盐。9.根据权利要求2到8中任一项所述的方法，其中所述聚丙内酯组合物的多分散性指数PDI小于1.7。10.根据权利要求1到9中任一项所述的方法，其中p为0。11.根据权利要求1到10中任一项所述的方法，其中将至少一种式(III)化合物或其盐的所述盐与β丙内酯组合。12...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰伊·J·法默，彼得·加莱巴克，凯尔·谢里，萨德什·H·苏克拉杰，
申请(专利权)人：诺沃梅尔公司，
类型：发明
国别省市：美国,US