本发明专利技术提供一种用于制备聚合物胶乳树脂粉末的具有新设计的结构的装置，其中该装置具有在一体式反应器中包括凝固浴和老化浴的结构，且该反应器的长度与直径之比为5～20。通过使用本发明专利技术的装置，凝固和老化工艺不仅可以在一个步骤中进行，而且在淤浆的制备过程中通过使用少量的促凝剂和蒸汽，凝固可以在高固体含量的状态下进行。因此，由于用于温度提高的蒸汽的用量少，能量消耗可以降低。另外，可以获得具有低含水量和低细粒子含量的淤浆，通过另外应用机械力可以调整聚合物胶乳淤浆的含水量，并且可以调整表观比重。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请要求于2009年8月7日提交的韩国专利申请No. 10-2009-0072597的优先权，由此该韩国专利申请通过引用的方式全部并入本申请。此处公开的本专利技术涉及一种在具有高固体含量的乳液聚合胶乳的聚合物胶乳树脂粉末的制备中用于聚合物胶乳的凝固的新制备装置，以及涉及一种采用上述装置制备聚合物胶乳树脂粉末的方法，更具体而言，通过改变反应器结构以在一体式反应器中包括凝固浴和老化浴而基本上同时进行凝固和老化工艺，因此，与常规工艺相比，具有高固体含量的聚合物胶乳树脂粉末可以以非常短的滞留时间制得。
技术介绍
乳液聚合的聚合物胶乳的凝固，是通过使用各种促凝剂的化学方法或应用强剪切应力的机械力来破坏利用乳化剂稳定的每个胶乳粒子的稳定性而进行的。使用促凝剂的化学方法根据用于确保胶乳稳定性的乳化剂的类型而使用不同的促凝剂来破坏稳定性，使用机械力破坏稳定性的方法是利用强剪切应力来克服乳化剂之间的排斥力使得胶乳粒子彼此凝聚而进行的。快速凝固被提出作为在乳液聚合方法中以粉末状制备聚合物胶乳的方法。该方法通过引入过量促凝剂(例如无机盐和酸)的水溶液来破坏乳化剂的稳定性，使得胶乳中的聚合物快速凝聚。胶乳中聚合物粒子的凝聚被称为凝固，凝聚的聚合物粒子被称为淤浆。由于该凝聚的聚合物粒子处于物理弱结合状态，所以可能出现通过由搅拌器等引起的外部剪切而导致的易于解散的现象。因此，对初步凝聚的淤浆进行加热以经过老化工序，即一种借助于链之间的互相渗入来增强结合力的方法。由此形成的淤浆经历脱水和干燥工序，最终得到粉末相。对于上述使用过量促凝剂的快速凝固，因为胶乳的稳定性被非常快地破坏，所以聚合物胶乳粒子的凝聚过程非常快地且以无序方式发生。表观比重由于上述无序凝固而可能减小，且最终粒子的粒度分布可能变得非常宽。在典型的聚合物胶乳树脂粉末中，平均粒径为约75 μ m或小于75 μ m的小粒子被称为“细粒子”，而平均粒径为约1400 μ m或大于1400 μ m的大粒子被称为“粗粒子”。细粒子可能降低用于胶乳树脂粉末的脱水器和干燥器的性能，并且因为细粒子在空气中易于分散，所以该细粒子可能是在处理过程中在粉末的转移和包装方面导致许多缺陷的原因。粗粒子在转移和储存中可能存在缺陷，并且可能与其它聚合物树脂具有低相容性。同时，图1是图示说明根据相关技术用于制备聚合物胶乳树脂粉末的凝固工序的装置的示意图。该装置具有包括胶乳储存槽1、凝固浴2、老化浴3、脱水器4和干燥器5的构造。当参考图1探讨制备聚合物胶乳树脂粉末的工艺时，胶乳储存槽1中储存的聚合物胶乳首先通过聚合物胶乳供入管线11加入到凝固浴2中，然后促凝剂(例如无机盐或3者酸)的水溶液通过促凝剂供入管线12加入到聚合物胶乳中，且水通过水供给管线13加入到凝固浴2中以调整固体浓度。所加入的促凝剂水溶液破坏了借助于乳化剂的静电稳定性，然后通过使胶乳中的聚合物粒子凝聚的凝固过程可以得到聚合物淤浆。该凝固的聚合物淤浆被转移到老化浴3中，通过在高温下保持40分钟 90分钟而进行老化处理。最终得到的淤浆在脱水器4中进行脱水处理和在干燥器中被干燥，然后得到最终的聚合物粉末 15。大部分加入的促凝剂溶解在脱水器4中的水中并从14排出。当使用上述装置时，具有高粘度的淤浆不仅在具有高固体含量的淤浆制备过程中难以搅拌，而且因为当该淤浆被老化时由于高温而促进了凝聚现象，所以转移也是不可能的。因此，因为以粉末形式收集非常困难，所以上述操作仅在低固体含量下是可能的。为了解决上述缺陷，提出了多阶段连续凝固和老化的方法。该方法的优点在于具有低固体含量的聚合物淤浆可以被有效地老化，但是该方法可能也不能应用于具有高固体含量的淤浆，并且因为必须通过多个阶段而在方法效率方面可能有些差。因此，提出了一种缓慢凝固方法作为另一种方法，该缓慢凝固方法改进了由通过促凝剂的分流供入来控制凝固速度而产生的最终粒子的粉末特性。在上述方法中由于凝固在具有能垒的第二阱区(second well region)中发生，所以凝固速度缓慢且存在用于完成粒子再分布的空间。因此，通过有规律的填充制备球形粒子是可能的。但是，促凝剂的总用量与快速凝固的总用量相似，并且该方法是一种通过仅只采用分流供入进行凝固的方法。 因此，由于过量的促凝剂而导致的废水产生是不可避免的，并且对于第一凝固浴，与快速凝固相比由于引入少量的促凝剂，所以淤浆的粘度增力Π。因此，与快速凝固相比必须加入更多的水以保证流动性，因而与快速凝固相比含水量可能高。在所有的上述方法中，所制得的聚合物胶乳淤浆的流动性受固体含量、该淤浆的粒度分布和所包含的含水量影响。特别是，其流动性极大地受固体含量影响。当淤浆的固体含量大于一定量时，因为淤浆的流动性快速劣化而该淤浆变得成团聚的，结果，操作不可能进行。因此，为了改善淤浆的流动性，在凝固过程中可能另外加入大量的水。这大量被加入的水增加了用于将淤浆加热至凝固温度和老化温度而产生的能量成本，并且由于在脱水工序中产生大量的废水也增加了后处理成本。另外，因为不使用直接蒸汽，而通过使作为介质的水冷凝而将能量转移至淤浆，所以其效率可能降低。作为从乳液聚合的胶乳中收集粉末的另一种方法，利用气相喷雾系统收集聚合物胶乳粉末。这是一种通过使用喷雾器将树脂喷射到具有过量促凝剂流动的表面上，而以球形粉末收集具有高固体含量的聚合物胶乳树脂的方法。在这种情况下，由于保持高固体含量的聚合物胶乳与促凝剂接触，所以在与该促凝剂接触的瞬间完成了快速凝固，因此可以得到高表观比重，并且在缓慢凝固方法中所要求的球形粉末的收集是可能的。然而，由于为了防止未反应胶乳的产生而必须使用过量的促凝剂，所以大量废水的产生是不可避免的， 并且由于喷雾器经常出现堵塞现象，所以上述方法在工艺稳定性方面不利。另外，在有机溶剂存在下控制粉末的粒度和改善表观比重方面存在大量的研究， 但在这些情况下，只有使用过量的有机溶剂才可以保证上述粉末特性。作为另一种方法是剪切凝固，其中在应用由强机械力产生的剪切应力的情况下， 通过胶乳粒子之间的凝聚而制备淤浆。不使用促凝剂，而通过应用由4000rpm或大于 4000rpm的高速旋转产生的剪切应力来制备聚合物胶乳淤浆。然而，对于具有由使用乳化剂而确保的稳定性的乳液聚合的聚合物胶乳，剩余的乳化剂残留在所收集的粉末中，因此，可能在处理过程中不利地影响热稳定性和颜色。
技术实现思路
为了解决相关技术的多种缺陷，本专利技术提供一种制备聚合物胶乳粉末的方法，该聚合物胶乳粉末具有高固体含量，以及具有在采用各种方法通过使用用于乳液聚合的聚合物胶乳树脂粉末的常规制备装置制备聚合物胶乳粉末过程中被保持的工艺特性，所述常规制备装置包括凝固浴、老化浴、脱水浴和干燥器。本专利技术基于观察，其中凝固和老化所需的滞留时间增加至约30分钟 1小时，这是因为常规的凝固浴和老化浴具有分开和独立的构造，因此产生了多种缺陷。根据本专利技术， 通过使用一种用于聚合物胶乳凝固的新制备装置，其中凝固浴和老化浴二者均被包括在一体式反应器中，并且一个或多个销钉(barrel pin)连接在该一体式反应器上，不仅可以在一个反应器中基本上同时和以非常短的滞留时间进行凝固和老化工序，而且使用少量的促凝剂和直接蒸汽可以保证优异的粉末性能。对于上述聚合物胶乳树本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：金昌述，李亨燮，吴玄泽，金龙，朴恩宣，
申请(专利权)人：LG化学株式会社，
类型：发明
国别省市：
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