[发明专利]控制聚合反应过程中分子量分布的方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种控制聚合反应过程中分子量分布的方法，具体而言，本发明涉及一种控制引发剂存在下的上流式热交换器中聚合反应过程的分子量分布。

发明背景

苯乙烯聚合是非常重要的工业方法，提供用于制造含各种聚苯乙烯制品如杯、薄膜和泡沫材料的材料。聚苯乙烯用于这些制品是由于能较好调整聚合反应工艺中的参数。因此，聚合反应条件中的这些变化非常重要，因为它们会控制产生的聚合物的物理性质。这些物理性质决定了聚苯乙烯对特定应用的适用性。特别重要的性质是聚合物的重均分子量(Mw)、分子量分布(MWD)和熔体流动指数(MFI)。对要求的应用，必须控制和优化这些物理特性，以获得具有在要求产品公差范围内特性的聚苯乙烯材料。

控制这些性质的一种普通方法需要从要求的聚合物产物中除去低分子量组分如原料单体、二聚体和三聚体的工艺。真空蒸馏是除去这些组分的一种方法。由其名称可以理解，真空蒸馏是使产物混合物处于低压，以提取挥发组分。另一种称作闪蒸的方法涉及应用低压和加热，进一步提取残留的挥发组分。除这些方法外，可以使用化学试剂如蒸汽从聚合物产物流中汽提挥发组分。采用这些方法的一种或多种的工艺为本领域所熟知。

美国专利3,311,676(授予Toekes)揭示一种通过使用预热器、热交换器和低压相分离器除去聚苯乙烯的低分子量组分方法。在Toekes的专利中，预热器加热反应混合物，热交换器保持在相分离器产生的减压下的该温度。这种方法产生的泡沫便于迅速除去挥发物，并使单体和乙苯浓度约小于1000ppm。

美国专利3,865,672(Mertzinger)揭示一种从聚合物除去挥发物的工艺，该工艺使用单段真空蒸馏系统。更重要的是，这一工艺使用了以下流式配置操作的立式热交换器。在下流式配置中，聚合物混合物送入立式热交换器的顶部，随着混合物向下流到热交换器底部而除去挥发组分。该系统中，随着混合物向下流动到下流式热交换器底部，使其温度升至更高温度。Mertzinger报道了通过这种方法使挥发物浓度下降约3000ppm。

在美国专利3,928,300(Hagberg)中揭示一种下流式下落线材脱挥发组分装置(down-flow falling strand devolatilizer)。这种方法中，加热后的聚合物通过减压容器顶部的多个孔挤出。聚合物通过孔挤出增加了该混合物的表面积，从而有利于除去挥发组分。

美国专利5,540,813(Sosa等，在此引入以供参考)揭示一种方法和设备，通过串联排列的热交换器和脱挥发组分装置与聚合反应器系统结合，降低残留单体含量。离开反应器系统，聚合物混合物在进入减压下的下流式热交换器之前进入上流式热交换器。该混合物然后进入含环状喷嘴歧管的第二脱挥发组分装置。通过以各种方式控制温度，这种方法不仅能除去大部分挥发组分，而且能严格控制参数如分子量分布和熔体流动指数。

然而，随生产温度接近其上限，提高反应和脱挥发组分的温度以改进生产成为严重的问题。因此，本领域需要的是能消除大部分挥发组分，同时能严格控制分子量、分子量分布和熔体流动指数，而且不需要高温度和另外的处理步骤的方法。

发明概述

为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种制备聚合物的方法。在较好的实施方案中，该方法包括从单乙烯基芳烃聚合反应系统取出产物流，所述产物流包括聚合的单体和单体。将产物流通入存在引发剂如过氧化物的上流式热交换器，引发剂影响在上流式热交换器中的单体聚合。在一个较好的实施方案中，引发剂包括第一引发剂和第二引发剂，第二引发剂和第一引发剂的比例在约0∶600至50∶600范围。在一个更具体的实施方案中，在所述部分中第二引发剂和第一引发剂的比例约为0∶400至50∶400，在残留部分中第二引发剂和第一引发剂的比例约为0∶200。

一个特定实施方案中，第一引发剂可以是低温引发剂，而第二引发剂是高温引发剂。或者，第二引发剂是中温引发剂。

另一个较好实施方案中，该方法还包括在上流式热交换器中形成聚合的单体以形成第二产物流，和使第二产物流脱挥发组分形成分子量分布在约2.8至3.3范围的聚合的单体。

还有一个实施方案中，本发明提供一种制备聚苯乙烯的方法，该方法包括从包括聚苯乙烯和苯乙烯的苯乙烯聚合反应系统中取出产物流，将该产物流通入存在引发剂的上流式热交换器中，引发剂影响苯乙烯的聚合反应。