制备橡胶增强的苯乙烯基树脂的方法技术

本发明专利技术涉及一种生产橡胶增强的苯乙烯树脂的方法，包括使用基本上由预聚合器、由循环管线相连的混合装置和循环反应器以及活塞流式反应器组成的聚合设备，将原料液连续供入预聚合器中进行预聚合，将预聚合所得流体供入混合器中以与由循环反应器以０．５－３倍（体积）于由预聚合器供入混合器的流体流量的流量供入的循环流体混合，通过机械剪切力将所得混合物中含有的橡胶状聚合物分散成颗粒，以及将所得混合物供入活塞流反应器中进行聚合。该方法可以恒定地高速得到冲击强度、外观特性和着色性能良好平衡的产品，而不改变影响粒径的机械剪切力。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生产橡胶增强的苯乙烯基树脂的方法。更具体地说，本专利技术涉及一种生产橡胶增强的苯乙烯基树脂的方法，该方法能高速生产具有均匀质量，即在冲击强度、外观特性和着色性能上具有优异平衡的产品，而无需改变用于控制粒度的机械剪切力。通常而言，在机械搅拌的剪切使得橡胶状聚合物的苯乙烯溶液变为分散相而聚苯乙烯树脂的苯乙烯溶液变为连续相(即发生相转变)且这些相进一步经受机械剪切的情况下，苯乙烯基单体转化率为5-20％时橡胶粒度就确定下来。该相转变不会立即完成，而是在相当长的时间和大的空间上进行。因此，达到所需橡胶粒度的剪切力取决于施加剪切力的反应器、混合器等的旋转速度和在其中的停留时间。因此，为了通过使用相同的聚合设备高速生产相同质量的产品，需要增加供入反应器中的储液量。但是在这种情况下，在反应器中的停留时间缩短，同时在相转变时所经受的剪切力降低，导致粒度增大。为了克服这一问题，通常的做法是提高调节橡胶粒度的搅拌器转速以增强机械剪切力，从而将所得橡胶粒度调节到所需值。但是为了大大提高生产速度，应施加大剪切力。因此需要首先提高设备的容量(如机械强度、马达效率等)，由于所用设备的设计，这可能非常困难。只要确保一定程度的机械强度，可以通过提高旋转速度来增大剪切力。但是，在临界点之上，聚合物液体本身在旋转方向上的流动增加。结果，剪切作用发生饱和，因此仅由机械剪切力很难获得所需的橡胶粒度。为了使用相同的聚合设备高速生产相同质量的产品，除了机械剪切力之外还有另一种方法，其通过降低所用橡胶状聚合物的分子量而形成。但是，降低橡胶状聚合物的分子量并不理想，因为这样会使所得橡胶增强的苯乙烯基树脂的冲击强度等变差。另一方面，本专利技术方法类似于JP-A-63-113009(本文所用术语“JP-A”意指“未审查的日本专利申请公开”)中所公开的生产方法。该专利申请所公开的方法涉及通过增加苯乙烯基聚合物在分散的橡胶颗粒中的含量而改进树脂的机械强度(如冲击强度)。因此，其中描述到由循环反应器返回混合器中的聚合物量为每100重量份由预聚合器供入混合器中的聚合物12-35重量份，优选17-30重量份。当循环的液体量落在该范围内时，产品中的橡胶粒度不会发生变化且因此不可能由于循环比来提高生产率。因此，本专利技术完全不同于JP-A-63-113009。另一方面，JP-B-59-17725(本文所用术语“JP-B”意指“已审查的日本专利公开”)公开了一种生产方法，该方法不涉及本专利技术所用的这种预聚合步骤。使用该方法不可能在冲击强度、外观特性和着色性能间的平衡上达到本专利技术目的。本专利技术的目的是提供一种生产橡胶增强的苯乙烯基树脂的方法，该方法能高速生产在冲击强度、外观特性和着色性能之间具有优异平衡的产品，而不改变用于控制粒度的机械剪切力。因此，本专利技术提供了一种生产橡胶增强的苯乙烯基树脂的方法，该方法包括下列步骤预聚合含有2-15wt％橡胶状聚合物的苯乙烯基单体储液的步骤；将上一步骤中预聚合的预聚物液体经混合装置供入循环反应器的步骤；将聚合物液体从循环反应器以0.5-3倍于供入混合装置中的预聚物液体流量的流量循环回混合装置，以由该混合装置基本均匀地混合该预聚物液体和聚合物液体的步骤；和在活塞流式反应器中进一步聚合在循环反应器中聚合的聚合物液体的步骤。作为本专利技术的实施方案，可例举如下实施例一种使用包括预聚合器、用循环管线连接的混合器和循环反应器以及活塞流式反应器的聚合设备的生产方法，该方法包括将其中溶有2-15wt％橡胶状聚合物的储液连续供入预聚合器中；将预聚合的液体供入混合器中；在该混合器中将预聚物液体与循环液体混合，该循环液体以0.5-3倍(循环流量比体积比)于供入的预聚物液体流量的流量由循环反应器循环而来；通过机械剪切力将橡胶状聚合物在混合的液体中造粒并均匀分散；然后将聚合物液体供入活塞流式反应器中，从而进行聚合；一种如上所述生产橡胶增强的苯乙烯基树脂的方法，其中将由循环反应器供入混合装置中的循环液体中的聚合物浓度调节至3.7A-45wt％，条件是A代表橡胶状聚合物在储液中的浓度(以wt％表达)；和一种如上所述生产橡胶增强的苯乙烯基树脂的方法，其中将由预聚合器供入混合装置中的聚合物浓度调节至1.2A-2.8Awt％，条件是A代表橡胶状聚合物在储液中的浓度(以wt％表达)。循环步骤涉及将一部分来自循环反应器的聚合物液体返回上述混合装置的步骤且进一步包括将来自循环反应器的聚合物液体以0.5-3倍于供入混合装置的预聚物液体流量的流量返回混合装置中，并且通过该混合装置基本上均匀地将预聚物液体与聚合物液体混合。此外，将所得预聚物液体与聚合物液体的混合液体供入循环反应器并聚合。换句话说，在混合装置与循环反应器之间形成循环管线。用于本专利技术中的循环管线包括混合装置和循环反应器。优选循环反应器装有搅拌叶片。尽管对循环反应液体的装置没有特别限制，但通常使用泵。对循环反应器的类型并无特殊限制，只要它能控制反应温度。优选使用具有搅拌叶片的循环反应器，且可以使用完全混合型反应器或活塞流式反应器。搅拌动力应确保除去聚合热和控制温度，且不需要控制橡胶粒度所必需的搅拌动力。用于本专利技术的混合装置的结构没有特殊限制。即可以使用各种混合器或搅拌器，但优选能够在短时间内混合两种液体且形成橡胶状聚合物的分散体的混合装置。可以使用完全混合型混合器或塔式混合器。也可使用特定类型的混合器，如由Tokushu Kakoki K.K.制造的HOMOMIXER(商标名)，均由Sakura Seisakusho K.K.制造的SMJ-30 MIXER(商标名)和SMJ-100(商标名)以及均由Satake KagakuK.K.制造的W-1 MIXER(商标名)和U MIXER(商标名)。然而，使用应用大的剪切力以断裂橡胶分子链的混合器或操作条件是不希望的。例如，当使用装有棒形搅拌叶片的塔式混合器时，优选将搅拌叶片的平均线速度调节到0.1-3.0m/sec，并将橡胶颗粒的重均粒度与数均粒度之比调节到不大于3.0。在混合装置中，橡胶状聚合物发生相转变且因此形成橡胶颗粒。所用混合器的容量并没有特殊限制，但优选为循环反应器容量的1/5-1/20(体积)。混合器容量太大时，其中的混合均匀性变差。结果，分散的橡胶颗粒呈现宽粒度分布。这是不利的，因为外观特性和着色性能由此变差。另一方面，混合器容量太小时，在混合器中的停留时间过短。此时两种液体不能充分混合且橡胶状聚合物不能充分分布。这是不利的，因为出现的问题是最终产品被未转变的橡胶状聚合物污染，或者很难控制橡胶粒度本身。至于混合器类型，短通道很少的活塞流型优于完全混合型。太多短通道可能使产品被不可分散的大橡胶颗粒污染，这样会使产品的外观特性变差。用作循环反应或在本专利技术方法的随后步骤中使用的活塞流式反应器可以是装有搅拌叶片的塔式反应器或装有内置静态混合器的管式反应器，只要其装有能控制反应温度的装置且聚合物液体的流动性呈现实际活塞流特性。此外，可以使用两个或多个这些反应器。活塞流式反应器的容量优选为循环反应器的1-4倍，但对其并无特别限制。用于本专利技术中的储液是橡胶状聚合物溶于苯乙烯基单体中的溶液。苯乙烯基单体的实例包括苯乙烯和α-甲基苯乙烯单体。若需要，可以进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产橡胶增强的苯乙烯基树脂的方法，包括以下步骤： 预聚合含有２－１５ｗｔ％橡胶状聚合物的苯乙烯基单体储液的步骤； 将在上面步骤中预聚合的预聚物液体经混合装置供入循环反应器的步骤； 以０．５－３倍于供入混合装置的预聚物液体流量的流量将聚合物液体从循环反应器循环回到混合装置中以基本均匀混合预聚物液体和聚合物液体的步骤；和 将在循环反应器中聚合的聚合物液体在活塞流式反应器中进一步聚合的步骤。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：川崎敏晴，丹治进，
申请(专利权)人：旭化成株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]