[发明专利]循环回路反应器本体聚合方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是2007年8月28日提交的美国申请序列号11/845,807的部分继续申请，后者要求于2006年8月30日提交的美国临时申请系列号60/841,079和于2006年10月23日提交的美国临时申请系列号60/853,578的利益，它们的整个内容在此引入供参考。

发明背景

本申请涉及使用循环管式回路反应器系统制备聚合物组合物的连续本体聚合方法和相关设备，更具体地说，涉及使用包括行星式辊子挤出机(PRE)的循环管式回路反应器制备聚合物组合物，例如粘合剂的连续本体聚合方法和相关设备。

通过聚合制备粘合剂的常规本体聚合方法在本领域中是已知的。一种这样的方法包括具有冷却套管的搅拌釜反应器，该冷却套管用于从容器除去在其中的放热反应期间产生的热。这样的常规方法在低转化速率下稍微有效。然而，在高转化速率和相关高粘度下，传热表面通常结垢，从而损失温度控制和促进失控反应。采用低的转化速率不是该问题的经济解决方案，因为用于低转化操作的过量单体必须通过例如，干燥、脱挥发等最终从聚合物中除去，因此增加了附加的工艺步骤和相关费用。

发明概要

在一个方面中，用于聚合的循环管式回路反应器方法可以包括以下步骤：(a)通过将至少一种单体与至少一种引发剂混合制备原料，当将该引发剂加热到大于活化温度时，它的活化开始，(b)将该混合物加热到至少该引发剂的活化温度以产生部分聚合的中间体，(c)使该部分聚合的中间体的一部分在该回路反应器中循环，(d)将该聚合中间体的其余部分引导至从该回路反应器移除的料流中，(e)将该循环中间体冷却到小于该引发剂的活化温度，(f)将该冷却的循环中间体与附加的原料混合，(g)任选地，经由干燥、脱挥发等从该聚合中间体的其余部分中除去任何未反应的单体，和(h)任选地，将该其余部分涂覆到网幅状材料上。在本发明的一个特定的实施方案中，反应在几乎没有溶剂存在下进行。更具体地说，反应在少于大约5％溶剂，更特别是少于大约3％溶剂，更加特别是没有溶剂存在下进行。

在本发明的一个实施方案中，在回路反应器中使用静态混合器以将原料混合和将该混合原料与循环的部分聚合的中间体混合。在另一个实施方案中，为此目的在回路反应器中使用行星式辊子挤出机。

静态混合器对用于回路反应器可能是有利的，因为它们可以容纳相当大量的反应物并因此可以提供为达到该回路反应器中特定阶段所希望的聚合物转化程度所要求的停留时间。然而，随着反应物在静态混合器中聚合，它们的分子量和熔体粘度增加。这可能使得该聚合材料更难以在回路反应器中循环。在一个实施方案中，反应器中的压力可以大于大约200psi。在一个更加特定的实施方案中，压力可以大于大约3,500psi且高达大约10,000psi。压力受许多因素影响，包括管子直径、中间产物的线速度、中间产物的粘度、自由体积和静态混合器构造。根据一个实施方案，在产生活塞流的条件下操作反应器。活塞流降低停留时间分布，得到更一致的分子量、更一致的转化率和具有降低凝胶含量的产物。

在一个实施方案中，已经发现，用动态混合器例如双螺杆挤出机或行星式辊子挤出机(PRE)替代回路反应器中的一种(或更多)静态混合器是合乎需要的。虽然动态混合器例如PRE通常将具有比静态混合器小的停留体积，但是它赋予反应混合物降低反应混合物熔体粘度的剪切变稀，从而使得让聚合材料移动经过回路反应器更容易。动态混合器例如PRE也是有利的，因为它可以有效地混合反应物和降低反应物质中未反应的单体的局部积累。

因此，使用回路反应器制备聚合物材料的另一种方法可以包括以下步骤：(a)将包含至少一种单体和至少一种可活化引发剂的原料引入位于反应回路中的动态混合器例如挤出机，更具体地说，行星式辊子挤出机，(b)将部分聚合的中间体引入该动态混合器以形成可聚合混合物，(c)将步骤(b)的混合物加热到至少该引发剂的活化温度以使该原料中的单体与该聚合中间体聚合，(d)将步骤(c)的产物的第一部分在该反应器中循环，(e)将步骤(c)的产物的其余部分引导至从该回路反应器移除的料流中，和(f)将步骤(c)的产物的循环部分与附加的原料混合。