[发明专利]从弹性体的聚合物溶液开始获得固相弹性体的方法

说明书

本发明涉及从弹性体的聚合物溶液开始，获得固相弹性体的方法。

更具体地，本发明涉及用于从弹性体的聚合物溶液中去除溶剂的创新方法(精制)，其中溶剂蒸发所需能量通过水蒸气冷凝提供的热量供应，和在较小的程度上，通过供至聚合物相的机械能供应。本说明书和权利要求中使用的术语聚合物和弹性体是相当的。

甚至更具体地，本发明涉及从弹性体的聚合物溶液开始，获得固相弹性体的方法，其中所述弹性体可以选自平均分子量Mw为50,000-500,000的聚丁二烯、平均分子量Mw为60,000-350,000的聚异戊二烯，平均分子量Mw为50,000-250,000的具有无规、嵌段或递变分布的SB、SBS、SBSB类的苯乙烯(S)-丁二烯(B)弹性体，和所有提及的产品中烯烃部分已经完全或部分加氢，而溶剂是非极性溶剂例如戊烷、环戊烷、己烷、环己烷等。

该方法中包括的创新要素是引入称为“浓缩汽提”的新型的单元操作，其设想根据下文描述的程序，在半固态的聚合物相上操作，实现去除溶剂。

特别地，蒸气的优化使用允许该方法中使用的能量成本相对于已知技术降低。

如所知晓的，弹性体的精制可以分成定义为“传统技术”和“直接脱挥发分”的两类方法。

术语“传统技术”指例如美国专利3,323,222、3,462,347和4,278,506中描述的技术，而术语“直接脱挥发分”指包括在特定机械中蒸发聚合物溶液中含有的溶剂的技术，所述机械以连续固相或微粒形式处理聚合物，如例如美国专利4,909,989、5,283,021、5,478,509和6,150,498或美国专利申请2006/193,197中所述。

“传统技术”设想第一段(蒸汽汽提)，其中将聚合物溶液与水蒸气物流一起加入水浴。部分水蒸气冷凝，提供溶剂蒸发所需的热量。获得聚合物块料在水中的悬浮体，具有充分低的残余溶剂含量。该方法的特征在于，采用适当措施避免了块料的附着，维持悬浮体处于稳定形式，这允许它可被泵送。

传统方法的第二段包括干燥聚合物块料(去除块料中含有的水)，通过机械去除(挤压)随后蒸发水获得。这两种操作通常在两个单独的挤出机中进行。第一挤出机压缩聚合物块料，允许排出液相的水，而第二挤出机允许蒸发残余水，通过机械能耗散，它升高了聚合物相的温度，允许在适合的脱气区域中，水以蒸气形式闪蒸的过程。

简而言之，“传统技术”包括第一步骤，其中通过利用水蒸气蒸发而去除溶剂，和第二步骤，其中所述水在液相中通过挤压和在气相中通过机械能耗散供应的能量而去除。

因此，传统配置设想将聚合物溶液和蒸气加入水浴。然而，溶剂的蒸发导致形成仍然含有一定量的溶剂的聚合物块料。因此，在传统汽提中，以浆料或水中悬浮的块料的形式排出聚合物。

为了避免汽提塔和排出管线的堵塞和阻塞，基本原则是保证块料的正确尺寸，以阻止它们附聚。传统技术的特征在于，采用适当措施以避免该现象，和即：

-将表面活性剂体系定量加入汽提浴，目的是减少附聚的可能性；

-必须不能超过水中一定浓度的块料，以阻止块料之间的接触产生聚集体(浓度通常低于10重量％，更通常等于5-7％)；

-通过加入过量蒸气，块料中溶剂的浓度必须低于最大值，以降低块料的粘性(通常低于10重量％)。

这些工艺条件决定了传统汽提技术的限制：

-皂和分散剂的存在使最终产物的质量变差；

-浆料的低浓度，使得需要具有大尺寸的设备；

-关于溶剂最大浓度的限制，导致不能被优化的具体蒸气消耗；

-该方法不能处理所有的聚合物(特别是具有高苯乙烯含量的SBS)。

本发明目的的方法允许去除这些限制：利用能够用糊状聚合物相操作的机械，避免使用分散剂(改进了产物的质量)，这降低了所述方法所需的设备的数目和体积(从而对构建装置所需的投资实体产生影响)，这优化了蒸气和电能消耗，从而降低了可变的生产成本，这使得产品范围增宽至由于其性能而不适合于利用“传统技术”生产的那些产品的程度。

“直接脱挥发分”方法设想将聚合物溶液加入一种机械，所述机械能够通过在壁处的换热和机械能的耗散，向所述方法提供蒸发溶剂所需的能量。这些机械能够处理非常粘性、半固体流体，其中通过利用所述聚合物相的粘度，混合系统是将由于摩擦的机械能作为供应至聚合物相的热量而耗散的措施，从而实现蒸发溶剂。

对于这类方法，能量平衡的贡献通过机械壁的换热提供，其随着产品粘度的增加(即残余溶剂浓度的降低)而降低。