生产粉末形式的超高分子量聚合物的方法技术

本发明专利技术涉及一种呈粉末形式的超高分子量聚合物的生产方法，所述呈粉末形式的超高分子量聚合物是高效减阻聚合物。所述方法由以下步骤组成：使用基于卤化钛的催化剂、助催化剂、任选的溶剂和单体在具有搅拌设备和装料入口和排料出口的聚合反应器中进行聚合。所得超高分子量减阻聚合物是自由流动的，具有的特性粘度>10dL/g。所述方法减少了聚合时间，降低了温度，并且实现了高转化率，即>90％。即>90％。

【技术实现步骤摘要】
生产粉末形式的超高分子量聚合物的方法

：
[0001]本专利技术涉及一种呈粉末形式的超高分子量高效减阻聚合物(drag reducing polymer)的生产方法。所述方法包括使单体在反应器中在催化剂体系存在下聚合，以获得作为自由流动粉末的超高分子量聚合物。

技术介绍
：
[0002]超高分子量减阻聚合物的生产仍然是聚合物工业中的主要挑战。用于生产这些聚合物的反应过程需要严格的条件，如较长的聚合时间、较低的聚合温度、专门的催化剂体系，有时还需要专门的设备。对于这些聚合物的商业生产，开发新颖的方法是高度期望的。
[0003]用于生产这种具有商业利益的(niche)聚合物的典型反应器的选择取决于许多因素。这些因素中的主要因素之一的是单体类型和链长度。通常，链长度<C4的单体可以用CSTR维数来处理。超过C4链长度，聚合物的处理会变得棘手，因为悬垂链的长度使所述聚合物变得发粘和粘稠。此外，随着聚合物分子量的增加，固有特性粘结性和粘度增加，这对于正常尺寸的反应器而言变得困难。
[0004]除了聚合所面临的挑战之外，所面临的主要挑战是回收减阻聚合物以用于进一步处理。从反应器或反应器系统中使用的任何其它介质中提取减阻聚合物通常是将此类反应器系统连同减阻聚合物一起处理。这可以理解为例如在聚合引发期间，将材料转移到反应器中，所述反应器可以是塑料袋，为多层的以实现阻挡层特性，所述材料被保留作为反应器介质，直到获得所需的转化率。此外，整个反应器连同减阻聚合物一起处理以制备最终浆料产物。
[0005]美国专利第8,110,150号描述了一种用于制备减阻聚合物的聚合反应器，其中所述反应器具有贮存器和一个与冷却剂源流体连通的热交换器板，其中每个热交换器板放置在盖子上。交换器板可以容易地从减阻聚合物脱离。聚合反应器允许通过本体聚合在每个反应器批次中形成大量聚合物。在此，从反应器中取出聚合物本体块。
[0006]美国专利第5,449,732号、第5,504,131号和第5,504,132号描述了塑料袋作为聚合反应器，即塑料袋具有阻挡层特性，因此防止氧气和水通过。这些塑料袋具有较小的尺寸，因此防止在聚合时间期间使用任何冷却体系或添加冷却添加剂。此外，以塑料为外覆层的管形式的聚合物是最终DRA聚合物。
[0007]现有技术教导聚合在低温下进行15天的较长持续时间，以实现超高分子量和高转化率。如此获得的减阻聚合物被作为捆包形式或者长圆柱形式的聚合物硬块回收。浆料制备步骤涉及造粒步骤、研磨步骤和均质化。上述现有技术和可用文献都没有公开或教导在24小时内制备自由流动状的超高分子量减阻聚合物，其中转化率>90％。

技术实现思路
：
[0008]本专利技术描述了一种粉末形式的超高分子量高效减阻聚合物的生产方法，其中所述方法包括使用催化剂体系使单体聚合。
[0009]在实施方案之一中，本专利技术提供了一种自由流动的超高分子量减阻聚合物的制备方法，所述方法包括：
[0010]a.向聚合反应器中添加基于卤化钛的催化剂、助催化剂、溶剂和单体，以获得混合物；
[0011]b.将聚合混合物在
‑
10℃至30℃的温度范围内保持至少12小时，以实现>90％的转化率；
[0012]c.取出作为自由流动粉末的特性粘度(intrinsic viscosity)>10dL/g的减阻聚合物。
[0013]在一个实施方案中，将步骤(b)的聚合混合物在
‑
10℃至30℃范围的温度下保持约12小时至24小时。
[0014]在另一个实施方案中，本专利技术提供了一种用于制备超高分子量减阻聚合物的方法，所述方法包括：
[0015]a.向聚合反应器中添加催化剂、助催化剂、任选的溶剂和单体，以获得聚合混合物；
[0016]b.在搅拌下在
‑
10℃至30℃范围的温度下使单体聚合至少12小时，以形成超高分子量减阻聚合物；以及
[0017]c.从聚合反应器中取出作为自由流动的粒子/粉末的特性粘度>10dL/g的超高分子量减阻聚合物。
[0018]在一个实施方案中，聚合步骤(b)进行约12小时至24小时。
[0019]根据另一个实施方案，本专利技术提供了一种自由流动的超高分子量减阻聚合物的生产方法，所述方法包括：
[0020](1)向配备有搅拌设备并配备有装料入口和排料出口的聚合反应器中引入以下物质：
[0021](i)基于卤化钛的催化剂体系，所述基于卤化钛的催化剂体系在具有/不具有内供体(internal donor)的情况下负载在氯化镁基质上或者是在具有/不具有内供体的情况下为非负载的，为饱和/或不饱和烃的溶剂，以及有机铝化合物；以及
[0022](ii)作为单体的C4和C4以上α
‑
烯烃，以获得聚合混合物；
[0023](2)连续搅拌聚合混合物以实现均匀性；
[0024](3)通过采用在聚合反应器中实现至少90％的转化率所必需的可行条件来使单体聚合；
[0025](4)通过采用在聚合反应器中实现特性粘度>10dL/g的聚合物所必需的可行条件来使单体聚合；以及
[0026](5)从聚合反应器中取出作为自由流动的粉末的减阻聚合物。
[0027]在本专利技术的另一个优选实施方案中，提供了一种超高分子量减阻聚合物的制备方法，所述超高分子量减阻聚合物作为特性粘度>10dL/g的自由流动粉末，所述方法通过如下方式进行：在配备有搅拌设备、装料入口和排料出口的聚合反应器中使碳链具有至少四个碳的α
‑
烯烃作为单体聚合。
[0028]在本专利技术的另一个优选实施方案中，所述方法包括：
[0029]a)添加基于卤化钛的催化剂，所述基于卤化钛的催化剂在有/没有内供体的情况
下负载在氯化镁基质上，或在有/没有内供体的情况下是非负载的；
[0030]b)添加饱和/或不饱和的烃作为溶剂；
[0031]c)添加有机铝化合物；
[0032]d)将碳链具有至少四个碳的α
‑
烯烃作为单体添加到聚合反应器中以获得聚合混合物。
[0033]其中将聚合混合物在
‑
10℃至10℃的温度范围内连续搅拌至少12小时，以实现至少90％的转化率。
[0034]在本专利技术的另一个实施方案中，聚合在惰性和无氧条件下以本体方式进行。
[0035]在本专利技术的一个实施方案中，聚合反应器配备有搅拌设备并且配备有装料入口和排料出口。
[0036]在本专利技术的另一个实施方案中，聚合反应器是挤出机反应器/捏合机反应器。
[0037]在本专利技术的另一个实施方案中，单体选自：C4和C4以上的单体，其中所述单体选自1
‑
丁烯、1
‑
己烯、1
‑
辛烯、1
‑
癸烯、1...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高分子量减阻聚合物的制备方法，所述超高分子量减阻聚合物作为自由流动粉末具有>10dL/g的特性粘度，所述方法通过如下方式进行：在配备有搅拌设备、装料入口和排料出口的聚合反应器中使碳链具有至少四个碳的α
‑
烯烃作为单体聚合。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括：a.添加基于卤化钛的催化剂，所述基于卤化钛的催化剂在有/没有内供体的情况下负载在氯化镁基质上，或在有/没有内供体的情况下是非负载的；b.添加饱和/或不饱和的烃作为溶剂；c.添加有机铝化合物；d.将碳链具有至少四个碳的α
‑
烯烃作为单体添加到聚合反应器中以获得聚合混合物，其中将所述聚合混合物在
‑
10℃至10℃的温度范围内连续搅拌至少12小时，以实现至少90％的转化率。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合步骤在惰性和无氧条件下以本体方式进行。4.根据权利要求1所述的方法，其中助催化剂是有机铝化合物，其中所述有机铝化合物选自：烷基铝，所述烷基铝选自三烷基铝、三乙基铝、三异丙基铝、三异丁基铝、三
‑
正
‑
丁基铝、三
‑
正
‑
己基铝、三
‑
正
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏赫迪普，
申请(专利权)人：印度石油有限公司，
类型：发明
国别省市：