乙烯基卤化物水基聚合用的含羧基的乳化剂制造技术

公开了合成基本乳化剂的方法，由所述方法制得的乳化剂以及用所述乳化剂制得的产品。这类乳化剂旨在用于水基聚合乙烯基单体、特别是乙烯基乳化物单体，其特征是存在亲水官能和疏水官能度，其中所述乳化分散剂的浊点高于乙烯卤化物聚合反应的温度范围。（*该技术在2014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】概括地讲，本专利技术涉及热塑性聚合物树脂的聚合领域。更具体地讲，本专利技术针对1)一种用于聚合物、尤其是乙烯基聚合物、特别是乙烯基卤化物的水基聚合的改进的乳化分散剂系统(以下称作“乳化剂”);2)一种利用改进的乳化分散剂系统水基聚合聚合物的方法;以及3)使用该乳化分散剂系统和本专利技术的方法制得的热塑性树脂和产物。本专利技术改进的乳化剂是一种交联的聚合物，它含有羧基，其进一步的特征在于存在亲水和疏水部分或组分。本专利技术的乳化剂没有像其它先有技术乳化剂如聚乙烯醇(以下称作“PVA”)和羟丙基甲基纤维素(以下称作“HPMC”)那样的低浊点的缺点。具体地说，本专利技术生产较高堆积密度的聚卤乙烯聚合物显示了较短的干燥时间，较少量的鱼眼，增塑剂吸收速率较快，和大量的增塑剂吸收。尽管本专利技术概括为针对聚卤乙烯，但下面的讨论将以举例的形式使用聚氯乙烯。聚氯乙烯具有以下化学式 而且主要由悬浮聚合生产。一般来说，在氯乙烯的悬浮聚合中，反应器中装入含至少一种乳化剂的水溶液或介质。然后，将亲水性的并具有以下化学式 的氯乙烯单体加到反应器中。在机械搅拌下，水溶液中形成氯乙烯单体的液滴。附图说明图1概念化地示出，由于这些液滴被一层乳化剂迅速包围，它们在溶液中被稳定。将由水、乳化剂和聚合引发剂构成的水溶液3加到反应器1的液面2。当在低于氯乙烯聚合温度的温度下引入氯乙烯单体并搅拌反应器1中的溶液时，形成了上述氯乙烯单体的液滴，它们被乳化剂层5迅速包围。乳化剂层5稳定住液滴。加热，直至达到聚合温度，此时聚合引发剂开始氯乙烯单体的聚合反应，在液滴内形成聚氯乙烯(PVC)。聚合引发剂(也可以与氯乙烯单体同时加到反应器中)在单体液滴中溶解，释放出热生成的自由基，后者使液滴内存在的氯乙烯单体聚合成聚氯乙烯。结果，在水溶液内形成聚氯乙烯颗粒(或“聚合物颗粒”)。并不是所有氯乙烯单体被“转化”或聚合成PVC，事实上，转化度可以人为控制。尽管已知非常宽的转化范围，但一般60-90%氯乙烯单体在普通悬浮聚合法中转化成PVC。聚合物颗粒一般被洗提，干燥和回收。在洗提过程中，未反应的单体从聚合物颗粒中被除掉或“洗提掉”。这一般是通过将PVC聚合物颗粒转移到水溶液(现在是一种料浆)中进行的。真空干燥机的真空通过聚合物颗粒中的孔隙抽出未反应的单体，并干燥聚合物颗粒。结果形成干的多孔的PVC颗粒，其粒径范围为70-200微米。在氯乙烯单体的聚合过程中，水溶液中液滴的碰撞往往造成液滴聚结。机械搅拌在液滴形成和聚结之间建立动态平衡。如上所述，乳化剂稳定住水分散体中的单体液滴。此外，乳化剂往往防止了聚合物颗粒形成时发生聚结。在典型的聚合系统中，单体液滴和聚合物颗粒被乳化剂分子包围，这些乳化剂分子有针对水相的亲水部分，在“聚氯乙烯大百科全书”(第1卷，第二版，由Nass和Heiberger，MarcelDekker，Inc.，NewYork编辑，第110-127页)中可查到常规乳化剂系统。乳化剂系统可以由基本乳化剂和任选的辅助乳化剂的结合体构成。基本乳化剂通过控制聚合物颗粒的颗粒间的附聚作用来控制聚合物粒径。辅助乳化剂通过在液滴内的单体进行聚合时控制聚合物颗粒的颗粒内的附聚来影响各个聚合物颗粒的形态和孔隙度。颗粒内的聚合物颗粒也称作“基本颗粒”。在先有技术中，基本乳化剂典型地是纤维素醚，如羟丙基甲基纤维素(HPMC)或皂化度约60-90%(摩尔)的部分皂化的聚乙烯醇(PVA)。一些常规的辅助乳化剂被描述为具有通常约4-10的亲水亲油平衡值(HLB)，因此最好溶于反应器或室内相对于水相的单体相中。还有，辅助乳化剂具有扰乱胶体稳定性的倾向。这一般会对反应器表面粘污有影响。辅助乳化剂还可能导致过多的颗粒细物。颗粒细物是非常小的，更扼要的说，是不合需要的小的聚合物颗粒。例如，这样的颗粒会通过200目筛。辅助乳化剂还可能在单体洗提过程中造成过多的泡沫。如上说明，单体洗提是在达到所需聚合度之后从聚合单体中去除和分离未反应的单体的方法。 聚合
中的最新进展是针对改进聚合物性质和产率。已探索的聚合物性质包括与用常规聚乙烯醇(PVA)或羟丙基甲基纤维素(HPMC)乳化剂制得的聚氯乙烯树脂相比，更快和更大的增塑剂吸收、更短的干燥时间、更大的孔隙度、更高的堆积密度、更窄的粒径分布和“热加料能力”。增塑剂吸收指的是聚合物颗粒通过聚合物颗粒中的孔隙吸收增塑剂的能力。当聚合物颗粒被挤出或模塑成所需目的产物如片材或管材时，这种增塑剂提供了对聚合物颗粒的粘合力。希望增塑剂迅速被吸收，或反之在给定时间内最大限度地减少增塑剂的吸收量。干燥时间指的是在聚合物颗粒吸收增塑剂之后干燥聚合物颗粒所需的时间的数值。为了提供便于比较的时间，这样的干燥时间通常以聚合物颗粒吸收52份DOP(它是特殊类型的增塑剂)的能力为基础来报道。希望提供尽可能低的干燥时间的聚合物颗粒。孔隙度指的是聚合物颗粒中的孔数。孔数越大，增塑剂吸收的部位就越多。这会加快增塑剂吸收时间，造成大量的增塑剂吸收。这反过来降低聚合物颗粒/增塑剂单元的熔融温度，因为增塑剂一般具有比周围的聚合物(如PVC)更低的操作温度。而且，通常使用两类增塑剂。第一类是邻苯二甲酸二辛酯(以下称作“DOP”)。第二类增塑剂包括聚合物基增塑剂物料。较大尺寸的聚合物基增塑剂对某些应用来说是更为优选的增塑剂，因为在聚合物颗粒被挤出或另外形成其最终形状后，它们从聚合物颗粒迁移出的倾向性较小。增塑剂的迁移使由聚合物颗粒制成的目的产物变脆。堆积密度指的是所给的样品中存在的聚合物的量。希望尽可能高地提高聚合物的堆积密度。这会得到若干优点，例如当聚合物挤塑成最终形状(如片材或管材)时的迅速通过量(throughput)。希望较高的堆积密度，因为它确保了在化合阶段由快速通过量带来的成本降低。希望窄的粒径分布，因为粒径分布范围越小，乳液就越稳定。对于大液滴，由于大聚合物颗粒每单位体积具有比较小液滴较小的界面，所以它们在热动力学方面比粗乳液中的较小液滴更稳定。大液滴往往靠消耗较小液滴而生长。也希望具有所谓“热加料”性，因为这种性质能使所有聚合成分在任何所需聚合温度投到反应器或反应容器中。具有热加料能力，消除了先在室温混合诸成分，然后将诸成分由室温加热到聚合温度这一需要。这降低了生产成本以及与加热过程有关的时间。所谓“热加料”意指一种聚合方法，其中乳化剂加到单体混合物(可包括单体在水中的单体料浆)中，该单体混合物的温度为反应温度或接近反应温度。典型地，在约50℃-75℃的反应温度聚合氯乙烯。遗憾的是，先有技术的乳化剂如部分水解的聚乙烯醇(PVA)以及羟丙基甲基纤维素(HPMC)在此范围内具有浊点。“浊点”是乳化剂不再呆在溶液中并由溶液中析出的温度。典型的先有技术乳化剂具有40℃或以下的浊点，因此，如果涉及典型的聚合物温度(50-75℃)的单体相，它们将从溶液中析出。随着温度提高，前面提到的先有技术的PVA和HPMC聚合物发生脱水，这反过来显著改变了分子的表面活性。它还影响胶束形成和吸附。因此，任何依赖于吸附的性质都受影响。在最坏的情况下，胶体分散变得如此不稳定，以致可能发生附聚。所以，先有技术的乳化剂获得“热加料”的性质因先有技术乳化剂具有太低的“浊点”而受影响。先有技术的乳化剂不能承受“热加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在水基介质中聚合乙烯基卤化物的改进的乳化分散剂系统，包括：一种乳化分散剂，该分散剂包含一种具有亲水官能基和疏水官能基的交联聚合物，其中所述乳化分散剂具有高于乙烯基卤化物聚合反应的温度范围的浊点且分子量为至少１００，０００。

【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：HS帕克，
申请(专利权)人：HS帕克，
类型：发明
国别省市：US[美国]