通过自由基聚合连续生产聚合物的方法及设备技术

本发明专利技术涉及一种通过自由基聚合连续制备聚合物的方法，其中在一个或多个混合器中用微结构将至少三种原料混合，然后在至少一个反应区中聚合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过自由基聚合连续生产聚合物的方法及设备本专利技术涉及一种通过自由基聚合连续制备聚合物的方法，其中将至少三种原料 在一个或多个具有微结构的混合器中混合，然后在至少一个反应区中聚合。W099/54362公开了一种连续制备聚合物的方法，其中至少两种反应物导经微 混合器并通过其进行结合，彼此混合，然后在管式反应器中聚合。在这种情况下，将起 始物料预热到使其在进入微混合器后达到所需的反应温度的程度。该程序的目的是防止 形成导致反应体系堵塞或覆盖的具有双峰摩尔质量分布和高分子量组分的聚合物。该方 法不仅耗能大，而且完全能够预期在混合器中存在不确定的初始转化。此外，在单体含 有酸基团且在制备低分子量产物所需的高反应温度的情况下，会发生腐蚀程度增大的问 题。而且，由于预热，即使进料短暂停留或流速下降也已能导致在混合器中发生聚合， 因而也能导致微混合器的堵塞。W003/037501公开了一种烯属不饱和单体的(共)聚合方法，其中以两股相对 方向的液体料流形式流动的至少两种起始物料在进入反应容器前，在具有相互啮合微通 道的混合器中进行混合。由于所用通道的横截面尺寸为10 100 μ m,在该方法中也存 在覆盖或堵塞混合器或反应器的风险。由于具有微结构的设备通常也很不易于清洁，这 将是一个问题。因此，本专利技术的目的是提供一种自由基聚合物的连续制备方法，从而能避免现 有技术中已知的的缺点。特别地，所述方法应该使得具有确定的窄摩尔质量分布的溶液 聚合物的制备节能(即不进行预热)、能在不对微混合器和/或反应器产生任何堵塞风险 的设备中进行、和/或在使用含有酸基团的单体的情况下尽可能避免产生腐蚀问题。尤 其是不需要极其昂贵的特种材料。根据本专利技术，该目的是通过一种由自由基聚合连续制备聚合物的方法实现的， 所述方法包括如下步骤(a)提供至少两股液体料流，所述至少两股液体料流各含有一种或多种下述组 分可自由基聚合的单体，选自起着调节剂作用的溶剂和与其不同的调节剂的调节剂，以及引发剂，条件是含有引发剂的液体料流也不含调节剂，(b)使用至少一个具有微结构的混合器将所述至少两股液体料流混合以获得反应 混合物，以及(C)在至少一个反应区中将步骤(b)中获得的反应混合物自由基聚合。在本专利技术的上下文中，措辞“液体料流”是指料流本身而不是指料流各组分的 物态。换言之，当其中一种组分在步骤(a)、(b)和(c)给定的压力和温度条件下不是 液态时，其可以以溶解于溶剂中的形式存在。在本专利技术的上下文中，液体料流应理解为 物质在给定的压力和温度条件下以液体形式或熔体形式或溶解于溶剂中的固体的形式存 在。在适当的实施方案中，在步骤(a)中提供下述料流4(1)至少一股含有至少一种可自由基聚合单体的液体料流，(2)至少一股含有至少一种引发剂的液体料流，和(3)至少一股含有至少一种调节剂的液体料流。在后一种配置的情况下，条件也是所述含有引发剂的液体料流也不含调节剂 (因此也不含有起着调节剂作用的溶剂)。在适当的实施方案中，步骤(C)中的自由基聚合通过采用至少一个微结构反应区 进行。在特别优选的实施方案中，将液体料流在低于随后的聚合反应温度下混合。更 特别地，液体料流在不预热的情况下混合。此时优选在环境温度(23°C )或更低的温度 下，如在10°C 30°C下进行混合。更优选地，混合在低于反应温度，如比反应温度低至 少10°C、至少15°C或至少20°C的温度下进行。所述反应温度定义为在反应区中进行聚合 时的温度。当其是一个温度范围时，这意味着反应区中所建立的最低温度。这避免了反 应混合物在混合操作期间过早引发，并且在随后的聚合反应中获得了确定的反应起始点 和确定的停留时间。此外，该方法防止了由不受控制的反应所导致的聚合物的形成以及 混合和反应设备的堵塞。在第一个优选的实施方案中，所述液体料流在具有微结构的混合器中在一级中混合ο在另一个优选的实施方案中，所述液体料流在多于一级中混合，在这种情况 下，在进入反应区前流动方向上的至少最后一个混合器是具有微结构的混合器。在又一个实施方案中，在至少一个反应区中的传热系数和体积-比传热面积 (volume-specific heat transfer area)的乘积大于 12500W/m3K，优选大于 50000W/m3K，更 优选大于200000W/m3K，尤其为大于800000W/m3K。所述聚合可在一级或在两级或多于两级，即在2、3、4、5或更多级中进行。在适当的实施方案中，在多级聚合的情况下，在至少两个聚合级之间加入至少 一股其他料流(例如1、2、3、4或5股料流)。这可为含单体的料流、含引发剂的料流、 含溶剂的料流、含调节剂的料流、其混合物和/或任何其他料流。在适当的实施方案中，所述其他料流通过具有微结构的混合器混合。在同样适 当的实施方案中，将至少一个具有混合功能的反应器用于混合所述其他料流以及用于进 一步的反应。在又一适当的实施方案中，将反应出料进行后处理。该后处理选自后聚合、除 臭、中和、加入与之不同的添加剂及其组合。在另一适当的实施方案中，在反应出料中添加至少一种添加剂。在具体的实施 方案中，所述后处理通过使用具有微结构的混合器将所述至少一种添加剂与所述反应出 料混合而进行。所述自由基聚合优选以溶液聚合或本体聚合的方式进行。特别优选为溶液聚I=I O在特别适当的实施方案中，所述聚合通过采用作为单体的单烯属不饱和羧酸或 磺酸或含有至少一种单烯属不饱和羧酸或磺酸的单体混合物进行。本专利技术进一步提供了一种用于连续制备聚合物的设备，其包括5-至少两个用于液态起始物料的储存容器，-对来自所述至少两个储存容器的每股液体料流而言各一个进料装置，-一个或多个串联混合器，向所述混合器提供液体料流并在其中将所述液体料流 混合以获得反应混合物，在进入反应区前流动方向上的至少最后一个混合器装配有微结 构，-至少一个微结构反应区，以及-出料容器，其任选装配有一个或多个添加和/或混合装置。在可选的实施方案中，该设备包括-至少三个用于液态起始物料的储存容器，-对来自所述至少三个储存容器的每股液体料流而言各一个进料装置，-一个或多个串联混合器，向所述混合器提供液体料流并在其中将所述液体料流 混合以获得反应混合物，在进入反应区前流动方向上的至少最后一个混合器装配有微结 构，-至少一个反应区，以及-出料容器，其任选装配有一个或多个添加和/或混合装置。在所述设备适当的实施方案中，使用至少一个微结构反应区。在另一个实施方案中，该设备包括两个反应区。在同样适当的实施方案中，该设备具有至少一个用于单体液体料流的其他进料 装置，所述进料装置设置在反应区的下游并且在流动方向上在此之后是所述至少一个其 他反应区。在适当的配置中，该设备具有至少一个用于添加剂液体料流的其他进料，在流 动方向上所述进料装置设置在最后一个分应区的下游。在该设备另一适当的配置中，供入的其他液体料流和来自下游连接有进料装置 的反应区的出料被引入具有微结构的混合器并在其中混合。本专利技术进一步提供了专利技术的设备在通过自由基聚合连续制备聚合物中的应用。由本专利技术的方法或者在本专利技术的设备中获得的聚合物作为颜料分散剂、洗涤或 清洁产品组合物的成分、在水处理中或在矿物油提取中作为添加剂的应用同样本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过自由基聚合连续制备聚合物的方法，包括如下步骤：（ａ）提供至少两股液体料流，所述至少两股液体料流各含有一种或多种下述组分：可自由基聚合的单体，选自起着调节剂作用的溶剂和与其不同的调节剂的调节剂，以及引发剂，条件是含有引发剂的液体料流也不含调节剂，（ｂ）使用至少一个具有微结构的混合器将所述至少两股液体料流混合以获得反应混合物，以及（ｃ）在至少一个反应区中将步骤（ｂ）中获得的反应混合物自由基聚合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2008-5-2 08155607.81.一种通过自由基聚合连续制备聚合物的方法，包括如下步骤(a)提供至少两股液体料流，所述至少两股液体料流各含有一种或多种下述组分可自由基聚合的单体，选自起着调节剂作用的溶剂和与其不同的调节剂的调节剂，以及引发剂，条件是含有引发剂的液体料流也不含调节剂，(b)使用至少一个具有微结构的混合器将所述至少两股液体料流混合以获得反应混合 物，以及(c)在至少一个反应区中将步骤(b)中获得的反应混合物自由基聚合。2.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(a)中提供下述料流(1)至少一股含有至少一种可自由基聚合单体的液体料流，(2)至少一股含有至少一种引发剂的液体料流，和(3)至少一股含有至少一种调节剂的液体料流。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述步骤(C)中的自由基聚合通过使用至少 一个微结构反应区进行。4.根据权利要求1 3中任一项所述的方法，其中所述液体料流在步骤(b)中，在比 随后的聚合反应温度低至少10°C下混合。5.根据权利要求1 4中任一项所述的方法，其中所述液体料流在步骤(b)中，在具 有微结构的混合器中在一级中混合。6.根据权利要求1 4中任一项所述的方法，其中所述液体料流在步骤(b)中在多于 一级中混合，在这种情况下，在进入反应区前流动方向上的至少最后一个混合器是具有 微结构的混合器。7.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中至少一个反应区中的传热系数和 体积-比传热面积的乘积大于12500W/m3K，优选大于50000W/m3K，更优选大于 200000W/m3K,尤其是大于 800000W/m3K。8.根据权利要求1 7中任一项所述的方法，其中步骤(C)中的聚合在一级中进行。9.根据权利要求1 7中任一项所述的方法，其中步骤(C)中的聚合在两级或多于两 级中进行。10.根据权利要求9所述的方法，其中在至少两个聚合级之间提供至少一种其他料流。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述其他料流通过具有微结构的混合器混入。12.根据权利要求10或11所述的方法，其中将至少一个具有混合功能的反应器用于 混合所述其他料流和进一步反应。13.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中将反应出料进行后处理，所述后处理 选自后聚合、除臭、中和、加入与之不同的添加剂及其组合。14.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中在反应出料中添加至少一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：W马蒂曼，W洛斯，B乌特尔，E古特里奇豪客，CH魏德尔，A戴斯，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：DE