减少苯乙烯和乙烯基吡啶的共聚物中的残余单体含量制造技术

具有小于约十亿分之1000的残余单体水平的苯乙烯和乙烯基吡啶的共聚物和用于制备所述共聚物的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】减少苯乙烯和乙烯基吡啶的共聚物中的残余单体含量领域本公开大体上涉及具有低水平的残余单体的苯乙烯和乙烯基吡啶的共聚物以及用于制备所述共聚物的方法。背景大多数聚合物被未反应的单体污染，因为聚合反应很少进行至完成。除了影响聚合物性能外，残余单体在聚合物生产过程中或在包含聚合物的产品的生产过程中会对工人产生不良影响。另外，残余单体可影响所述产品的下游消费者。因此，需要不具有或具有非常低水平的残余单体的聚合物，特别是用于食品应用的聚合物。因此，需要工业规模的方法来制备具有降低水平的残余单体的聚合物。
技术实现思路
本公开的各个方面包括苯乙烯和乙烯基吡啶的共聚物，其残余单体含量小于约十亿分之1000(ppb)，其中所述苯乙烯和乙烯基吡啶的共聚物以每批至少约一公斤的量生产。本公开的另一方面包括用于制备苯乙烯和乙烯基吡啶的共聚物的方法，所述共聚物的残余单体含量小于约十亿分之1000(ppb)。该方法包括(a)将苯乙烯和乙烯基吡啶单体、水性溶剂、碱化剂和表面活性剂混合以形成乳液；(b)在聚合引发剂存在下，在约50℃至约60℃的温度下加热所述乳液以形成苯乙烯-乙烯基吡啶共聚物；(c)使步骤(b)的乳液与磷酸氢钠接触以形成凝结的共聚物；并且(d)在减压或惰性气氛下，在至少约60℃的温度下分离并干燥所述凝结的共聚物以产生苯乙烯和乙烯基吡啶的共聚物，其中残余单体含量小于约1000ppb。本公开的另一方面提供了用于制备苯乙烯和乙烯基吡啶的共聚物的方法，所述共聚物的残余单体含量小于约十亿分之1000(ppb)。该方法包括(a)将苯乙烯和乙烯基吡啶单体添加至包含水性溶剂、碱化剂、表面活性剂和悬浮剂的混合物中以形成悬浮液；(b)在自由基引发剂存在下，在约50℃至约80℃的温度下加热所述悬浮液以形成苯乙烯-乙烯基吡啶共聚物；并且(c)在减压或惰性气氛下，在至少约60℃的温度下分离并干燥所述苯乙烯-乙烯基吡啶共聚物以产生苯乙烯和乙烯基吡啶的共聚物，其中残余单体含量小于约1000ppb。本公开的其它特征和重复在以下更详细得描述。具体实施方式本文提供了用于制备苯乙烯和乙烯基吡啶的共聚物的方法，在所述共聚物中残余的苯乙烯和乙烯基吡啶单体的含量降低至小于十亿分之1000(ppb)。本文公开的方法具有高转化率，从而使未反应单体的量最小化。所述方法还包括干燥步骤，其进一步降低共聚物的残余单体含量。还提供了苯乙烯和乙烯基吡啶的共聚物，其中残余单体含量小于约1000ppb，并且其中苯乙烯和乙烯基吡啶的共聚物以每批至少约一千克的量生产。(I)用于制备具有降低的残余单体含量的苯乙烯和乙烯基吡啶的共聚物的方法本公开提供了用于制备苯乙烯和乙烯基吡啶的共聚物的方法，在所述共聚物中残余单体含量小于约1000ppb。所述具有降低的单体含量的共聚物还具有约1.0dL/g至约1.6dL/g范围内的固有粘度，其中固有粘度在室温下于所述共聚物的0.25％溶液中测量。通常，本文公开的方法是工业方法，其中所述共聚物以每批至少1千克(kg)的量生产。在一些实施方案中，所述共聚物以每批至少10kg的量生产。在其它实施方案中，所述共聚物以每批至少100kg的量生产。在其它实施方案中，所述共聚物以每批至少1000kg(或1公吨)的量生产。本文公开的方法包括通过使苯乙烯和乙烯基吡啶单体聚合形成共聚物，并且在减压或惰性气氛下，在至少约60℃的温度下干燥所述共聚物以降低单体水平。(a)单体通过使苯乙烯和乙烯基吡啶聚合制备共聚物。乙烯基吡啶可以是2-乙烯基吡啶、3-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、2-甲基-5-乙烯基吡啶、5-乙基-2-乙烯基吡啶或其混合物。在特定的实施方案中，乙烯基吡啶可以是2-乙烯基吡啶。因此，共聚物可以是聚(2-乙烯基吡啶-共-苯乙烯)。苯乙烯与乙烯基吡啶的重量比的范围可为约10:90至约90:10。在各种实施方案中，苯乙烯与乙烯基吡啶的重量比可为约10:90、约15:85、约20:80、约25:75、约30:70、约35:65、约40:60、约45:55、约50:50、约55:45、约60:40、约65:35、约70:30、约75:25、约80:20、约85:15、约90:10或所列出的那些比率之间的比率。在某些实施方案中，苯乙烯与乙烯基吡啶的重量比可为约20:80、约25:75、约30:70、约35:65或约40:60。在特定的实施方案中，苯乙烯与乙烯基吡啶的重量比可为约30:70。在一些实施方案中，可以将苯乙烯和乙烯基吡啶单体组合并洗涤以除去稳定剂。例如，可以用约0.5体积至约0.7体积的碱性溶液洗涤所述单体。在一些实施方案中，可以用约0.6体积的碱性溶液洗涤所述单体。所述碱性溶液通常具有约13至约14的pH值。所述碱性溶液可包含碱金属和碱土金属的氢氧化物(诸如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙等)以及碳负离子、酰胺和氢化物的第1族盐(诸如，例如，丁基锂、氨基钠、氢化钠等)。在某些实施方案中，所述碱性溶液可以是氢氧化钠溶液，例如，5％氢氧化钠溶液。用碱性溶液洗涤可以在约20℃至约65℃的温度下进行。在一些实施方案中，洗涤可以在约室温下进行。在其它实施方案中，洗涤可以在升高的温度下进行，例如，在约50℃至约60℃或在60℃至约65℃下。用碱性溶液洗涤可以进行一次、两次或两次以上。在碱性溶液中洗涤后，通常用水冲洗所述单体和残余碱性溶液。在各种实施方案中，可以用约1体积至约2体积的水冲洗所述单体，并且用水冲洗可以重复两次、三次或三次以上。用水冲洗可以在约20℃至约65℃的温度下进行。在其它实施方案中，不洗涤苯乙烯和乙烯基吡啶单体以除去稳定剂，并且在稳定剂存在下进行聚合反应。(b)形成共聚物苯乙烯和乙烯基吡啶单体在合适的条件下聚合以形成苯乙烯和乙烯基吡啶的共聚物。所述聚合反应可以是溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合、自由基聚合、离子聚合、本体聚合、逐步反应聚合、络合配位聚合等。(i)乳液聚合在一些实施方案中，共聚物通过乳液聚合制备。在乳液聚合中，单体液滴在连续水相中被乳化。乳液聚合包括形成包含单体的反应混合物，在聚合引发剂存在下加热乳液混合物以形成共聚物，通过与凝结引发剂接触来凝结所述共聚物，并分离所述共聚物。形成反应混合物。为此，通过组合单体、水性溶剂、碱化剂和表面活性剂(即，乳化剂)来制备反应混合物。所述反应混合物形成乳液。合适的水性溶剂包括水、醇类(例如甲醇、乙醇等)。在示例性实施方案中，溶剂可以是水。反应混合物中含有的溶剂的量可以并且将会变化。通常，溶剂与单体的的体积质量比的范围可为约3:1至约6:1。在各种实施方案中，溶剂与单体的体积质量比的范围可为约3:1至约4:1、约4:1至约5:1或约5:1至约6:1。在特定的实施方案中，溶剂与单体的体积质量比可为约3.3:1。向所述反应混合物中加入碱化剂使得混合物的pH值在约10至约14的范围内，并且乙烯基吡啶不溶。在特定的实施方案中，混合物的pH可在约11至约13的范围内。合适的碱化剂包括氢氧化物盐(例如，NaOH、KOH、其混合物等)、硼酸盐(诸如，例如，Na3BO3)、二价和三价磷酸盐(诸如，例如，Na2HPO4和Na3PO4)、碳酸氢盐(诸如，例如，NaHCO3、KHCO3、其混合物等)和碳酸盐(诸如，例如，Na2CO3、K本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制备苯乙烯和乙烯基吡啶的共聚物的方法，所述共聚物的残余单体含量小于约十亿分之1000(ppb)，所述方法包括：a)将苯乙烯和乙烯基吡啶单体、水性溶剂、碱化剂和表面活性剂混合以形成乳液；b)在聚合引发剂存在下在约50℃至约60℃的温度下加热所述乳液以形成苯乙烯‑乙烯基吡啶共聚物；c)使步骤(b)的所述乳液与磷酸氢钠接触以形成凝结的共聚物；且d)在减压或惰性气氛下在至少约60℃的温度下分离并干燥所述凝结的共聚物，以产生苯乙烯和乙烯基吡啶的共聚物，其中所述残余单体含量小于约1000ppb。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.30 US 62/381425;2017.01.06 US 62/4435441.一种用于制备苯乙烯和乙烯基吡啶的共聚物的方法，所述共聚物的残余单体含量小于约十亿分之1000(ppb)，所述方法包括：a)将苯乙烯和乙烯基吡啶单体、水性溶剂、碱化剂和表面活性剂混合以形成乳液；b)在聚合引发剂存在下在约50℃至约60℃的温度下加热所述乳液以形成苯乙烯-乙烯基吡啶共聚物；c)使步骤(b)的所述乳液与磷酸氢钠接触以形成凝结的共聚物；且d)在减压或惰性气氛下在至少约60℃的温度下分离并干燥所述凝结的共聚物，以产生苯乙烯和乙烯基吡啶的共聚物，其中所述残余单体含量小于约1000ppb。2.如权利要求1所述的方法，其中在步骤(a)中，所述水性溶剂是水，所述碱化剂是氢氧化物盐，且所述表面活性剂是油酸或月桂酸的盐，3.如权利要求1或2所述的方法，其中步骤(b)中的所述聚合引发剂是过硫酸钠。4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中步骤(c)中的磷酸氢钠是磷酸氢钠水溶液。5.如权利要求4所述的方法，其中将步骤(b)的所述乳液加热至约50℃至约55℃的温度，然后与磷酸氢钠水溶液接触。6.如权利要求5所述的方法，其还包括在与磷酸氢钠水溶液接触后，加热至约50℃至约55℃的温度持续至少1小时。7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中步骤(d)中的干燥温度为约70℃至约80℃。8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其中步骤(d)中的干燥在约-6.77×104Pa至约-1.02×105Pa的压力下或在氮气、氩气或氦气气氛下进行，且步骤(d)中的干燥进行至少24小时。9.一种用于制备苯乙烯和乙烯基吡啶的共聚物的方法，所述共聚物的残余单体含量小于约十亿分之1000(ppb)，所述方法包括：a)将苯乙烯和乙烯基吡啶单体加入到包含水性溶剂、碱化剂、表面活性剂和悬浮剂的混合物中以形成悬浮液；b)在自由基引发剂存在下在约50℃至约80℃的温度下加热所述悬浮液...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小军，GB阿罕塞特，RV恩布斯，J休姆，
申请(专利权)人：诺华丝国际股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US