[发明专利]制备聚合物的方法

说明书

本发明涉及一种制备聚合物的方法。 

设定聚合过程时，相关的典型参数有聚合物的组成、反应温度、粘度、反应压力、反应物的浓度比、含水体系时的pH值、分子量分布和多相聚合物的粒径。其他由聚合过程得到的过程相关参数有传热系数、混合时间、分散度、剪切负荷和最大剪切应力和输入功率。此处应理解的是，先提及的参数在一定程度上表征聚合产物，而后提及的过程相关参数则描述并表征过程和过程控制。可靠的过程控制，特别是在相对大型反应容器中，可确保得到准确具有所述和所需产品性质的反应产物。 

EP 1 163 504 B1公开了一种通过乳液聚合制备胶乳的方法，在线监测/控制使用拉曼光谱法实现。将基于拉曼光谱得到的数据与具体参照数据对比，由此对比结果控制反应参数以使测量数据与参照数据的偏差最小化。具体地，可提及的反应参数有介质的温度、压力、运动，和单体的计量。 

US 6 657 019 B2公开了一种在聚合方法中预测聚合物胶乳性质的方法，其中对该方法的一组参数进行测定，并根据热量和质量平衡进行评价，将得到的数据与一组事先确定的数据和该方法的参数间的统计关联式对比，以预测聚合物的性质。 

US 6 991 763 B2公开了一种控制聚合反应中的单体水平的方法。该方法基于量热测量，其中测定在冷却夹套入口和冷却夹套出口处的冷却介质温度和冷却介质的流速。由所述值确定传热，并将其与发热量的目标值对比。由此调节单体进料。 

Waβmer等人在“A Unified Model for the Mixing of Non-Newtonian Fluids in the Laminar，Transition and Turbulent Region”，Macromol.Mater.Eng.2005，290，294-301中描述了在包含雷诺数不能直接计算的流体的结构粘性体系中的输入功率计算。发现非牛顿流体的流动行为对过程相关参数，特别是输入功率、混合时间和传热的计算有重要影响。描述了剪切应力和具体输入功率间的关 系。此外，据称在容器中的层流和湍流间的过渡区内的有效剪切速率和搅拌器速度并不线性相关。 

美国专利4 833 180公开了一种制备聚氯乙烯的方法，其中调整聚合方法以得到(在桨式搅拌机和折流板之间)一定的剪切速率。没有讨论剪切速率和凝结物形成的关系或为避免凝结物形成而改变剪切速率。 

K.Takahashi等人在“Mixing performance experiments in impeller stirred tanks subjected to unsteady rotational speeds”，Chem.Engineering Science，Vol.53，No.17，3031-3040(1998)中示出了不同搅拌曲线(stirring profiles)对高粘度的均聚物溶液中的脱色反应速率的影响。由此得出结论，由非稳态的搅拌条件引起的液相湍流的增加使得混合效果改善。所提出的方法包括一个在透明溶液中的脱色反应，其允许搅拌条件的所需改变顺利进行。然而，该发现不适用于不透明的、通常具有剪切依赖的粘度值并显示出剪切依赖性凝结的分散体系。 

本发明的一个目的是提供一种制备聚合物的方法，其中特别是热量移出被优化，且其中不会发生所制备的聚合物颗粒的凝结。避免了产品性质劣化。 

现已发现，通过确定所谓的关键时间窗口(critical time windows)可实现过程的优化，在所述关键时间窗口内，所述过程有出现故障的危险，例如形成凝结物、泡沫形成增加或将气体搅拌进产物中。在所述关键时间窗口内，所述过程应返回至相应过程窗口或应以目标方式保持在所述窗口中。这可以例如通过影响流动特性实现，而影响流动特性可以特别是通过改变搅拌速度，以及通过改变其他合适的参数实现。 

优选的聚合过程参数有传热系数、反应温度、反应压力、具体混合时间、反应转化率、剪切应力、分散度或具体输入功率。聚合物的化学组成不应改变。 

合适的待调整的参数有传热系数、混合时间、反应转化率、剪切应力或具体输入功率。剪切应力是优选的，因为它可容易地被确定并可通过改变搅拌器速度而改变，且经常是形成不需要的副产物的原 因。剪切应力的确定可通过经验法(试差法)、通过剪切应力测量或粘度测量(例如使用反应粘度计)或使用流变仪(rheometric cell)进行。