制造具有单分散的分散聚合物粒子的聚合物多元醇的方法技术

在一种接种方法中制造聚合物多元醇，其中使苯乙烯与丙烯腈在基础多元醇、种子分散体和溶剂的存在下聚合。所述种子分散体含有不饱和大分子单体。所述方法产生聚合物多元醇，其中分散相粒子的粒度是1μm到3μm并且粒度跨度小于1.25。所述聚合物多元醇非常适用于制造用于缓冲应用的柔性聚氨基甲酸酯泡沫，其中需要高的气流和良好的承载。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造具有单分散的分散聚合物粒子的聚合物多元醇的方法本专利技术涉及制造聚合物粒子在多元醇中的分散体的方法。“聚合物多元醇”(有时被称为“共聚物多元醇”)是制造柔性聚氨基甲酸酯泡沫和其它聚氨基甲酸酯产品所广泛使用的原材料。其具有由一种或多种具有多个羟基的化合物(即，“多元醇”)组成的连续相，另一种聚合物以小粒子的形式分散于其中。聚合物多元醇对柔性聚氨基甲酸酯泡沫的特性有两个主要影响。分散聚合物粒子有助于形成开孔，增加“气流”。在如座椅和寝具的一些应用中，人们通常希望当泡沫被压缩(如在人的重量下)时，空气易于从泡沫中流出，并且当压缩力释放(即，人离开座椅或床)时，空气易于再次进入泡沫。将聚合物多元醇并入聚氨基甲酸酯泡沫中的另一个主要原因是增加弹性泡沫中的“承载”，即泡沫支撑压缩负载的能力。良好的气流与高抗压强度的组合产生泡沫，其感觉柔软并且像软垫一样，但仍然能够支撑一个人或多个人的重量。分散聚合物粒子的粒度对于实现预期的效果是重要的。极小的粒子增加承载，但不能非常有效地开孔。极大的粒子实现相反的效果——气流可能非常高，但其可能导致泡沫变脆并且疲劳性能差。已经建议生产具有宽或多峰粒度分布的聚合物多元醇产物，以试图在弹性泡沫中获得大粒子和小粒子两者的益处。不幸的是，这种方法反而往往会引起不足的气流和承载。此外，在所谓的粘弹性泡沫中，不希望增加承载，因为其使泡沫的感知舒适性和触感有所减损。已发现直径大约为泡孔壁厚度的高度单分散聚合物粒子提供良好的气流，而不产生脆性泡沫或具有差的疲劳性能的泡沫，并且在粘弹性泡沫的情况下，对承载没有显著影响。聚合物多元醇最常通过直接在连续多元醇相内聚合分散相聚合物(“原位”聚合)来制造。在这种方法中，单体以液滴形式分散在包括多元醇的连续相中。使分散的液滴经受聚合条件以产生分散在多元醇中的聚合物粒子。为了产生其中分散的聚合物粒子长时间保持悬浮的稳定分散体，有必要采用一种或多种稳定措施。这些一般涉及将粒子接枝到连续多元醇相或可溶于连续多元醇相的稳定剂分子的各种策略。为此目的，大多数商业聚合物多元醇产品包括丙烯腈共聚物作为分散聚合物相，因为丙烯腈易于接枝到多元醇并且产生较稳定的分散体。还已知在制造聚合物多元醇时使用“种子”分散体。种子分散体含有此前形成的聚合物粒子，并且可以是例如“反应器脚料(heel)”(即，来自先前生产批次遗留的少量材料)，或特制产品。在种子分散体和更多的载体多元醇存在下聚合额外的单体。在一些工艺条件下，种子分散体似乎充当稳定剂。这方面的一个实例是在US4,148,840中所描述的方法。在此方法中，种子粒子的粒度似乎与最终产物中粒子的粒度大致相同。这表明在此方法中添加的单体使新粒子成核，而不是迁移到种子粒子并且使其生长。在其它情况下，种子粒子的使用产生具有双峰或多峰粒度的产物，如EP698628A中所描述。此方法中的宽粒度分布再次表明添加的单体使新粒子成核而不是使种子粒子生长。在不同的工艺条件(如EP510533A和EP786480A中所描述的那些)下，添加的单体迁移到种子粒子并且使其生长，并且出现极少(如果存在的话)任何新粒子的成核现象。在一个实例中，EP510533描述了使用这样的方法，其中将约0.15重量％的90nm种子粒子添加到方法中，以形成含有25重量％的490-510nm苯乙烯/丙烯腈的分散体(按重量计75/25)共聚物粒子。最终粒子的体积约为种子粒子的167倍。EP786480的方法限于形成具有80％或更多苯乙烯和20％(并且优选更少)丙烯腈的粒子。使250nm种子粒子生长到至多约1μm的直径，并且尽管获得比EP510533中更高的固体含量的分散体，但体积生长仅为种子粒子的约50倍。因此，需要相当大量的种子分散体来获得高固体含量的聚合物多元醇产物。这增加了大量费用，因为必须制造、储存和处理大量的种子分散体。此外，种子分散体含有非常高浓度的昂贵稳定剂，其与种子分散体本身一样是必须制造、储存和处理的分别制造的产品。EP786480方法另外限于制造极高苯乙烯含量的分散相粒子。这降低了分散稳定性，因为高苯乙烯聚合物粒子倾向于不充分地接枝到连续多元醇相，并且因此倾向于沉降。期望的是制造苯乙烯/丙烯腈共聚物粒子在连续多元醇相中的分散体的方法。方法应产生分散共聚物粒子，其具有小的可控的直径并且具有窄粒度分布。此外，方法应使用少量种子分散体和稳定剂，然而产生具有高固体含量的稳定分散体。本专利技术是一种用于制造聚合物多元醇的方法，所述聚合物多元醇含有分散于包括至少一种多元醇的连续相中的苯乙烯/丙烯腈共聚物粒子，所述方法包含以下步骤a)形成种子分散体，其含有5重量％到25重量％的不饱和大分子单体、2.5重量％到20重量％的粒度为50nm到500nm的苯乙烯聚合物或共聚物粒子以及55重量％到92.5重量％的种子分散体载体多元醇，重量百分比以所述种子分散体的重量计；b)形成载体混合物，其含有所述种子分散体、基础多元醇和溶剂，并且将单体混合物分散到所述载体混合物中，以所述单体混合物的重量计，所述单体混合物包括至少25重量％的苯乙烯和大于20重量％的丙烯腈，其中i)以所述载体混合物和所述单体混合物的组合重量计，种子分散体的量足以提供0.025重量％到0.35重量％的种子粒子和0.1重量％到0.75重量％的不饱和大分子单体；ii)所述单体混合物的重量是所述种子粒子的重量的至少200倍，并且当聚合时足以为所述聚合物多元醇提供至少30重量％的分散聚合物粒子，以及iii)所述溶剂的量是所述载体混合物和所述单体混合物的组合重量的6％到20％；c)使所述分散单体混合物聚合以形成分散于所述载体混合物中的聚合物粒子，并且随后d)从所述载体混合物中去除所述溶剂以形成聚合物多元醇产物，所述聚合物多元醇产物含有至少30重量％的分散聚合物粒子，其中所述分散聚合物粒子的粒度是1μm到3μm并且粒度跨度小于1.25。此方法产生高固体含量的稳定分散体，其中粒子具有窄粒度分布和紧密地接近柔性聚氨基甲酸酯泡沫的孔窗厚度的粒度。当用于制造聚氨基甲酸酯泡沫时，分散体为泡沫提供优异的气流和承载特性。种子分散体含有5重量％到25重量％的不饱和大分子单体、2.5重量％到20重量％的苯乙烯聚合物或共聚物粒子，所述粒子的粒度是50nm到200nm，以及55重量％到92.5重量％的种子分散体载体多元醇，重量百分比以所述种子分散体的重量计。不饱和大分子单体是一种化合物，其特征在于(i)以存在于种子分散体中的相对比例溶于种子分散体载体多元醇中，(ii)数均分子量是6,000到25,000，(iii)含有至少一个可聚合的碳-碳双键或三键以及(iv)具有至少一个羟基。大分子单体的数均分子量是优选8,000到15,000并且更优选11,000到14,000。可以使用凝胶渗透色谱法测定大分子单体的分子量。出于本专利技术的目的，如果碳-碳双键或三键可以与其它分子(包括苯乙烯和/或丙烯腈)的碳-碳双键或三键聚合以形成共聚物，则它是“可聚合的”。可聚合不饱和基团优选是碳-碳双键并且更优选是CH2＝CH-或CH2＝C(CH3)-。大分子单体优选具有每分子平均1到2个、更优选1到1.5个可聚合的碳-碳双键或三键。在一些实施例中，大分子单体含有每分子3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造聚合物多元醇的方法，所述聚合物多元醇含有分散于包括至少一种多元醇的连续相中的苯乙烯/丙烯腈共聚物粒子，所述方法包含以下步骤a)形成种子分散体，其含有5重量％到25重量％的不饱和大分子单体、2.5重量％到20重量％的粒度为50nm到500nm的苯乙烯聚合物或共聚物粒子以及45重量％到92.5重量％的种子分散体载体多元醇，重量百分比以所述种子分散体的重量计；b)形成载体混合物，其含有所述种子分散体、基础多元醇和溶剂，并且将单体混合物分散到所述载体混合物中，以所述单体混合物的重量计，所述单体混合物包括至少25重量％的苯乙烯和大于20重量％的丙烯腈，其中i)以所述载体混合物和所述单体混合物的组合重量计，种子分散体的量足以提供0.025重量％到0.35重量％的种子粒子和0.1重量％到0.75重量％的不饱和大分子单体；ii)所述单体混合物的重量是所述种子粒子的重量的至少200倍，并且当聚合时足以为所述聚合物多元醇提供至少30重量％的分散聚合物粒子，以及iii)所述溶剂的量是所述载体混合物和所述单体混合物的组合重量的6％到20％，c)使所述分散单体混合物聚合以形成分散于所述载体混合物中的聚合物粒子，并且随后d)从所述载体混合物中去除所述溶剂以形成聚合物多元醇产物，所述聚合物多元醇产物含有至少30重量％的分散聚合物粒子，其中所述分散聚合物粒子的粒度是1μm到3μm并且粒度跨度小于1.25。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.31 US 62/3162931.一种用于制造聚合物多元醇的方法，所述聚合物多元醇含有分散于包括至少一种多元醇的连续相中的苯乙烯/丙烯腈共聚物粒子，所述方法包含以下步骤a)形成种子分散体，其含有5重量％到25重量％的不饱和大分子单体、2.5重量％到20重量％的粒度为50nm到500nm的苯乙烯聚合物或共聚物粒子以及45重量％到92.5重量％的种子分散体载体多元醇，重量百分比以所述种子分散体的重量计；b)形成载体混合物，其含有所述种子分散体、基础多元醇和溶剂，并且将单体混合物分散到所述载体混合物中，以所述单体混合物的重量计，所述单体混合物包括至少25重量％的苯乙烯和大于20重量％的丙烯腈，其中i)以所述载体混合物和所述单体混合物的组合重量计，种子分散体的量足以提供0.025重量％到0.35重量％的种子粒子和0.1重量％到0.75重量％的不饱和大分子单体；ii)所述单体混合物的重量是所述种子粒子的重量的至少200倍，并且当聚合时足以为所述聚合物多元醇提供至少30重量％的分散聚合物粒子，以及iii)所述溶剂的量是所述载体混合物和所述单体混合物的组合重量的6％到20％，c)使所述分散单体混合物聚合以形成分散于所述载体混合物中的聚合物粒子，并且随后d)从所述载体混合物中去除所述溶剂以形成聚合物多元醇产物，所述聚合物多元醇产物含有至少30重量％的分散聚合物粒子，其中所述分散聚合物粒子的粒度是1μm到3μm并且粒度跨度小于1.25。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述溶剂是芳香族烃、脂肪族烃或一元醇中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述溶剂包括异丙醇。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中单体混合物的量是所述种子粒子的重量的2...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·克莱森斯，A·迪斯梅特，G·佩尔，D·亨特，V·德尔克，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US