制造高抗冲击性的单乙烯基芳烃聚合物的方法技术

本发明专利技术揭示一种制备含弹性体的单乙烯基芳烃化合物的方法，这种化合物能提供提高了的韧性和强度。本发明专利技术一个具体实施方案公开一种制备高耐冲击聚苯乙烯的方法，其中，含溶解的聚丁二烯橡胶的苯乙烯单体通入有三个反应区的伸长式上流型搅拌反应器，在其中苯乙烯和橡胶发生聚合反应通过转化点，然后排放到至少一个另外的反应器，继续转化为聚合物。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种连续制造弹性体改性的高抗冲击性的单乙烯基芳烃聚合物的方法。
技术介绍
本专利技术涉及一种连续制造弹性体改性的单乙烯基芳烃聚合物如高抗冲击性的聚苯乙烯(HIPS)的方法，具体揭示了经济有效地制备HIPS的方法和设备，该方法使用一种独特的初级反应器设计代替常规的预转化反应器(PIR)，能更好控制温度和改进对最终产物的橡胶粒度(RPS)的控制。连续制备HIPS材料的方法包括在溶解的橡胶存在下聚合苯乙烯单体。聚苯乙烯最初在均相橡胶溶液中由苯乙烯单体形成。制造HIPS中通常使用的橡胶类型包括聚丁二烯(PB)、丁苯橡胶(SBR)和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯橡胶(SBS)。目前，制造HIPS材料的方法大多数一般在开始的制备过程中使用两个连续搅拌釜式反应器(CSTR)，以控制弹性体和苯乙烯颗粒的接枝，以及控制材料的RPS特性。揭示使用CSTR反应器的现有技术一个例子是美国专利4,567,232(Echte)。揭示连续制造HIPS的另一个专利是授予Sosa等人的美国专利4,777,210(是在上述Echte专利基础上的改进)，此专利的说明书参考结合于此。在Sosa专利中，第一个CSTR特点是该过程的PIR部分，该CSTR在使反应液保持在橡胶/苯乙烯转化点之前，即反应溶液从橡胶/苯乙烯单体母体中的聚苯乙烯颗粒转变为聚苯乙烯母体中的橡胶颗粒之点之前的条件下操作。Sosa专利揭示了在第二个CSTR中达到该过程的转化点。Sosa专利揭示确定转化点的关键因素是反应溶液的粘度。揭示制造HIPS材料的其他相关专利包括公开号为0254304B1欧洲专利(专利技术人为Morita等人，于1987年7月22日提出申请)说明书。此专利涉及控制RPS，使之具有窄的分布。使用包含静态混合器的多级管式反应器可达到这一要求。美国专利5,194,525(Miura等人)公开一种连续制造用于注塑目的的聚苯乙烯的方法，由苯乙烯单体和可聚合的不饱和脂肪酸制备，使用在其内部有固定的多个混合部件的管式反应器。美国专利4,521,569(Bubeck等人)揭示制造改进了抗应力断裂的HIPS材料，其中，使用脂族烃而不是芳烃或脂环烃作为聚合反应溶剂，聚合聚苯乙烯。其他揭示制造HIPS的专利包括美国专利3,658,946(Bronster)和4,144,204(Mittnacht等人)。1990年5月23日申请，转让给Montedipe S.R.l.的欧洲专利申请0400479公开一种制造HIPS的方法，当聚合单乙烯基芳烃单体与橡胶、一种乙烯基-氰化物共聚单体和稀释剂时，使用向下流动构型的有反应区的活塞流动式反应器。转让给Novacor Chemicals(International)S.A.of Fribour Switzerland的Cantrill和Doyle的两个专利，美国专利5,551,859和加拿大专利2,316,655公开一种上包含分散在树脂相的橡胶类组合颗粒的部分稳定聚合的浆料转变为亚稳定的浆料，其中，通过使该稳定浆料受到压力下的高剪切力，橡胶类组合物和树脂相为共连续。上述制造HIPS材料的方法的现有技术中存在的一个严重问题涉及在第一反应器中控制接枝和RPS分布的能力。现有技术方法一般都使用PIR型反应器来控制这些性能。由于为保持低的转化率而使第一反应器中的反应进行得如此缓慢，因而反应热量不足以维持反应，必须使用预热器在溶液中加入热量，以保持良好的温度控制。在使用原料溶液中的弹性体含量小于5％(重量)的HIPS制备方法尤其是这样。通过预热器加入热量在常规方法中引起另一个问题。现有技术过程设计中的这一问题是许多设计必须在第二反应器中的一个使用内部热交换管，以便从该反应器中除去由预热器最初在反应中投入的热量而导致的过量反应热。本专利技术通过提供一种解决这些问题的方法，该方法大大减少在聚合过程中对预热器和内部管式热交换器的需要，并在大多数情况下不需要这些设备。专利技术概述本专利技术通过用高径比(H/D)比常规PIR型反应器大得多的较长和较窄的搅拌式反应器代替常规CSTR型第一反应器作为预转化阶段反应器。附图简述附图说明图1是本专利技术伸长式上流型反应器的侧视图。图2是说明在相同的溶胀指数下比较时，对与常规HIPS的CSTR反应器中相同的的百分数相比较，本专利技术用于各种百分数的橡胶反应的凝胶与橡胶比值(G/R)的曲线。图3说明使用不同类型的聚合反应引发剂时用于不同反应器动作的列表说明的条件。图4是使用透射式电子显微镜(TEM)法拍摄的显微照相，说明要求的橡胶粒度分布和形态。图5和图6是在使用常规CSTR/CSTR反应器排列的中试设备制备的HIPS样品的TEM显微照相。图7和图8是在本专利技术设计的伸长式上流式实验室反应器中制备的HIPS样品的TEM显微照相。图9-15是在一组使用EUR反应器和有不同聚合反应引发剂的CSTR反应器的实验室反应器中制备的HIPS样品的TEM显微照相。较好实施方案的详细描述大多数制备HIPS材料的方法中，一般在过程的最初阶段至少有两个CSTR反应器。每个反应器都彼此相似。这些反应器包括其中有一组沿容器的中心纵轴旋转设置的搅拌浆叶的容器。常规的CSTR容器的圆柱形反应部分的垂直长度或高度等于或略大于容器的侧面直径(lateral diameter)，其高径(H/D)比一般不超过约1.5。在上述供参考的Sosa专利中，两个最初CSTR容器由一个预转化反应器和一个转化反应器组成。在传统的HIPS方法中，由于需要控制第一或预转化反应器低的转化率，产生的聚合反应热量不足以维持该反应，必须在第一CSTR反应器之前使用预热器在橡胶/苯乙烯单体原料中加入热量。本专利技术不需要预热器，并用有H/D比为3-4的反应室的伸长式上流型反应器(EUR)代替常规的预转化CSTR反应器，显著提高了生产率。虽然EUR和CSTR一样仍是搅拌型反应器，但其设计在一些方面作用象活塞流动型反应器(PER)那样动作，其中的一个用于Sosa专利中两个最初CSTR反应器的下游。然而，EUR并不是活塞流动型反应器，而是搅拌型反应器。在反应器设计领域有经验的技术人员会认识到，对一级和二级反应，三个至四个CSTR型反应器串联可接近约85-90％的活塞流动型反应器的性能。使用6-10个串联的CSTR型反应器可使性能提高至活塞流动型反应器的约95％。因此，增加更多的串联CSTR导致减少的回流(return)；(J.Butt，反应动力学和反应器设计，Prentice Hall 1980)。通过适当选择径向流动叶轮，EUR可模拟高达3-5个串联的CSTR型反应器。而且，EUR可取代第二个CSTR型反应器，两个串联的EUR代替了两个或多个CSTR型反应器，或一个EUR和一个或多个CSTR反应器。通过向第一EUR反应器增加第二个EUR，该方法能更好模拟活塞流动型反应器的性能，只要在该方法中也加入适当的混合和冷却。本专利技术人还相信，本专利技术EUR的概念也可应用于共聚物或其他弹性体韧化的塑料的聚合反应。附图中，起始的反应器标为101，包括一窄高的反应器容器102，该反应器较好为圆柱体形，轴向高度标为H，直径标为D。在一个较好的实施方案中，H/D比为3.0。浆叶系统103位于沿中心垂直轴，对反应溶液的橡胶组分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续制备高耐冲击聚苯乙烯的方法，其中，苯乙烯单体在有溶解于其中的弹性体的存在下发生聚合，所述方法具有至少一个连续搅拌釜式反应器，其改进包括使用具有活塞流动特性的伸长式搅拌釜式反应器作为初反应器，所述伸长式搅拌釜式反应器具有高径比约超过２的反应区。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JM索萨，B埃利斯，
申请(专利权)人：弗纳技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]