[发明专利]聚合苯乙烯的方法

说明书

1.发明领域

本发明涉及聚合苯乙烯的方法。更具体地，本发明涉及基于交互引发体系的苯乙烯均相聚合的方法。

2.背景

自从发现可以通过在较低温度下进行聚合反应来生产品质提高的橡胶类聚合物以来，已经开发了许多聚合配方和生产工艺利用这种得到的品质改善。受益于这些聚合反应的单体具体包括烯键式不饱和的单体，例如共轭丁二烯；卤代戊二烯(haloprenes)；烯基芳烃，例如苯乙烯；丙烯酸和丙烯酸酯及其腈和酰胺；乙酸乙烯酯；等等。这些单体可聚合形成许多应用迫切需要的材料，包括耐久品，例如家具、玩具、外壳(housings)、储存容器等。

不幸的是，为了提高聚合物品质而降低聚合反应的温度可能导致不利的效应，例如降低了重复生产能力，减慢了反应速率，增加了引发时间。为了补偿这些缺点中的一种或多种，已经开发了许多方法，这些方法通常使用较贵的引发剂。

这些生产工艺通常分为两类：非均相聚合，其中引发剂以不同于反应物的相存在；均相聚合或“体相”聚合，其中引发剂以与反应物相同的相存在。非均相聚合包括乳液聚合。许多乳液聚合体系采用溶于水但不溶于单体或单体混合物的氧化还原引发剂。这些引发剂能够使聚合反应在较低的温度下进行，例如，在某些情况中，在室温或低于室温的温度下进行。但是，水溶性氧化还原引发剂通常都很贵，从工业的角度看，反应速率和/或反应效率往往是不切实际的。

因此，本领域中需要的是一种产生品质改善的聚合物的使不饱和有机化合物均相聚合的方法。希望这种方法能够在较低的温度下有效地进行，但是可以使用较便宜的引发剂。还希望该方法能够减少或消除与温度相关的问题的发生，例如反应速率变慢。

发明概述

本发明提供一种苯乙烯均相聚合的方法，该方法具有以下优点：能够在较低温度下进行，可以采用较便宜的引发。该方法包括：将至少一种烯键式不饱和单体与基本溶于该单体的氧化还原引发体系混合。该体系包括：金属；过氧化物、氢过氧化物或它们的混合物；还原剂。在合适的反应条件下，金属的循环氧化和还原反应产生引发烯键式不饱和单体聚合的自由基。金属作为盐或与络合剂络合的形式，使得金属基本溶于所述单体。

附图简要说明

为了更详细地理解和更好地认识本发明，以下结合附图详细地说明本发明，其中：

图1是能够将氧化剂转化为还原剂和将还原剂转化为氧化剂的循环过程的示意图。

实施方式的详述

本发明的聚合反应可以在大气压或超大气压下进行。例如在氮气气氛之类的中性气氛下进行的反应，使用结合气体吹扫能力的常规聚合物处理设备可以容易地完成这些反应。反应可以在从略高于单体或聚合物冻点的较低温度至略低于单体或聚合物的分解温度和/或引发剂体系组分的分解速率如下所述变得无法接受地迅速时的较高温度范围内的温度下进行。通常，可以有效使用的温度范围是约-10℃至130℃。

在一个实施方式中，本发明涉及均相聚合或体相聚合。因此，本发明不涉及使用单体和引发体系悬浮、分散、溶解或乳化在其中的反应介质，例如有机液体或水。而是只有单体和引发体系组分在净反应(neat reaction)中接触，产生最终的聚合物。在其它实施方式中，在反应物具有高粘度，例如生产聚苯乙烯或橡胶的情况中，使用乙苯、环己烷、二甲苯或甲苯之类的稀释剂。

本发明的一个特征是使用新颖的引发体系，该体系包含基本溶于要聚合的单体的组分。文中所用的术语“单体”指传统意义上的单体或要共聚的预聚物。术语“基本上溶于”指溶解度足够高，能够完全溶解，或者任何不溶的部分都不会明显不利地影响聚合反应或聚合物产品。该引发体系称为“氧化还原体系”，包括氧化剂、还原剂和金属。

氧化剂可选自许多已知的过氧化物、氢过氧化物和它们的混合物。对于该申请，过氧化物定义为具有结构ROOR′的分子，而氢过氧化物具有结构ROOH。文中所用的“R”定义为向分子提供烷基或酰基特征的任何官能团，“R’”是与R相同或不同的烷基或酰基官能团。因此，氧化剂可以是烷基或酰基过氧化物、烷基或酰基氢过氧化物、或它们的混合物。这些氧化剂的例子包括但不限于：过氧化苯甲酰、氢过氧化枯烯、氢过氧化叔丁基、偶氮二异丁腈、它们的混合物、等等。在这些氧化剂中，过氧化苯甲酰和氢过氧化枯烯更经济。本发明的一个优点是不需要较大且较贵的过氧化物和氢过氧化物。