[发明专利]制造高抗冲击性的单乙烯基芳烃聚合物的方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种连续制造弹性体改性的高抗冲击性的单乙烯基芳烃聚合物的方法。

发明背景

本发明涉及一种连续制造弹性体改性的单乙烯基芳烃聚合物如高抗冲击性的聚苯乙烯(HIPS)的方法，具体揭示了经济有效地制备HIPS的方法和设备，该方法使用一种独特的初级反应器设计代替常规的预转化反应器(PIR)，能更好控制温度和改进对最终产物的橡胶粒度(RPS)的控制。

连续制备HIPS材料的方法包括在溶解的橡胶存在下聚合苯乙烯单体。聚苯乙烯最初在均相橡胶溶液中由苯乙烯单体形成。制造HIPS中通常使用的橡胶类型包括聚丁二烯(PB)、丁苯橡胶(SBR)和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯橡胶(SBS)。目前，制造HIPS材料的方法大多数一般在开始的制备过程中使用两个连续搅拌釜式反应器(CSTR)，以控制弹性体和苯乙烯颗粒的接枝，以及控制材料的RPS特性。揭示使用CSTR反应器的现有技术一个例子是美国专利4,567,232(Echte)。

揭示连续制造HIPS的另一个专利是授予Sosa等人的美国专利4,777,210(是在上述Echte专利基础上的改进)，此专利的说明书参考结合于此。在Sosa专利中，第一个CSTR特点是该过程的PIR部分，该CSTR在使反应液保持在橡胶/苯乙烯转化点之前，即反应溶液从橡胶/苯乙烯单体母体中的聚苯乙烯颗粒转变为聚苯乙烯母体中的橡胶颗粒之点之前的条件下操作。Sosa专利揭示了在第二个CSTR中达到该过程的转化点。Sosa专利揭示确定转化点的关键因素是反应溶液的粘度。

揭示制造HIPS材料的其他相关专利包括公开号为0254304B1欧洲专利(发明人为Morita等人，于1987年7月22日提出申请)说明书。此专利涉及控制RPS，使之具有窄的分布。使用包含静态混合器的多级管式反应器可达到这一要求。

美国专利5,194,525(Miura等人)公开一种连续制造用于注塑目的的聚苯乙烯的方法，由苯乙烯单体和可聚合的不饱和脂肪酸制备，使用在其内部有固定的多个混合部件的管式反应器。

美国专利4,521,569(Bubeck等人)揭示制造改进了抗应力断裂的HIPS材料，其中，使用脂族烃而不是芳烃或脂环烃作为聚合反应溶剂，聚合聚苯乙烯。其他揭示制造HIPS的专利包括美国专利3,658,946(Bronster)和4,144,204(Mittnacht等人)。

1990年5月23日申请，转让给Montedipe S.R.l.的欧洲专利申请0400479公开一种制造HIPS的方法，当聚合单乙烯基芳烃单体与橡胶、一种乙烯基-氰化物共聚单体和稀释剂时，使用向下流动构型的有反应区的活塞流动式反应器。

转让给Novacor Chemicals(International)S.A.of Fribour Switzerland的Cantrill和Doyle的两个专利，美国专利5,551,859和加拿大专利2,316,655公开一种上包含分散在树脂相的橡胶类组合颗粒的部分稳定聚合的浆料转变为亚稳定的浆料，其中，通过使该稳定浆料受到压力下的高剪切力，橡胶类组合物和树脂相为共连续。

上述制造HIPS材料的方法的现有技术中存在的一个严重问题涉及在第一反应器中控制接枝和RPS分布的能力。现有技术方法一般都使用PIR型反应器来控制这些性能。由于为保持低的转化率而使第一反应器中的反应进行得如此缓慢，因而反应热量不足以维持反应，必须使用预热器在溶液中加入热量，以保持良好的温度控制。在使用原料溶液中的弹性体含量小于5％(重量)的HIPS制备方法尤其是这样。

通过预热器加入热量在常规方法中引起另一个问题。现有技术过程设计中的这一问题是许多设计必须在第二反应器中的一个使用内部热交换管，以便从该反应器中除去由预热器最初在反应中投入的热量而导致的过量反应热。

本发明通过提供一种解决这些问题的方法，该方法大大减少在聚合过程中对预热器和内部管式热交换器的需要，并在大多数情况下不需要这些设备。

发明概述

本发明通过用高径比(H/D)比常规PIR型反应器大得多的较长和较窄的搅拌式反应器代替常规CSTR型第一反应器作为预转化阶段反应器。

附图简述

图1是本发明伸长式上流型反应器的侧视图。

图2是说明在相同的溶胀指数下比较时，对与常规HIPS的CSTR反应器中相同的的百分数相比较，本发明用于各种百分数的橡胶反应的凝胶与橡胶比值(G/R)的曲线。