[发明专利]反相聚合方法

说明书

一种制造聚合物珠粒的反相悬浮聚合方法，包括形成包含水溶性烯属不饱和单体或单体共混物的水溶液的含水单体珠粒并在悬浮于非水液体中的同时聚合单体或单体共混物而形成聚合物珠粒以及回收聚合物珠粒，其中该方法包括：在容器(1)中提供非水液体体积(2)，其中该非水液体体积在至少一个聚合物排出点(3)和至少一个单体进料点(4)之间延伸，通过孔板(5)将含水单体或单体共混物供入非水液体中或非水液体上而形成含水单体珠粒，使含水单体珠粒流向聚合物珠粒排出点，使含水单体珠粒经受聚合条件，以引发聚合而形成聚合珠粒，其中聚合珠粒在它们到达聚合物珠粒排出点时已经形成聚合物珠粒，在聚合物珠粒排出点从该容器取出聚合物珠粒在非水液体中的悬浮液以及由该悬浮液回收水溶性或水溶胀性聚合物珠粒。本发明还涉及适合进行反相悬浮聚合的设备和通过该方法或采用该设备可得到的聚合物珠粒。

本发明涉及一种通过反相聚合制备聚合物的方法。该方法尤其包括通过反相悬浮聚合方法聚合水溶性烯属不饱和单体而形成聚合物珠粒。

已知通过反相聚合制造水溶性或水溶胀性聚合物珠粒。反相聚合方法包括形成水溶性烯属不饱和单体或单体共混物的水溶液液滴并在液滴悬浮于非水液体中的同时聚合该单体或单体共混物而形成含水聚合物液滴。当单体或单体共混物形成在非水液体连续相中的乳液或微乳液时，所得产物将为聚合物的反相乳液或微乳液。当单体或单体共混物的液滴不乳化进入非水液体中时，所得聚合物将呈珠粒形式。该类珠粒的液滴尺寸通常大于乳液或微乳液。该类制造聚合物珠粒的反相方法通常称为反相悬浮聚合方法。若液滴为珠粒，则该聚合方法通过干燥所得聚合物珠粒并将聚合物珠粒与非水液体分离而完成。

已经将多种引发体系用于制造聚合物。水溶性单体或单体共混物的聚合通常涉及氧化还原引发剂体系或热引发剂体系或二者的组合。氧化还原引发剂体系通常使用包括化学还原剂和化学氧化剂的氧化还原对。组合使用时，形成的自由基与单体分子结合而引发聚合。热引发剂是在一定温度下开始分解而产生与单体分子组合引发聚合的自由基的化合物。

还已知使用光化学装置来引发聚合。该类系统通常包括使用化学光引发剂，后者保持稳定直至进行辐射，例如紫外线、可见光、红外线，此时化合物破裂而产生自由基，该自由基在单体存在下将引发聚合。通常，聚合的光化学装置例如紫外线引发的聚合方法用于聚合单体的薄层而形成聚合物的薄膜而不是在本体系统中聚合单体。通常，这是因为辐射例如紫外线具有有限的穿透能力。

由于两相系统的异质性，乳液的紫外聚合或悬浮聚合方法进一步复杂化。

Pablo A Hoijemberg等人在Macromolecules(大分子)2011，44，8727-8738中描述在管状反应器内水不溶性丙烯酸酯单体在含水液体中的迷你乳液的自由基光聚合。

已知在多种情况下使用光化学反应。例如，EP 2377609涉及一种光化学反应器，其包括中心轴照射单元，该单元包括至少一个辐射源。该单元被反应器壁围绕，并且共轴和在反应器壁和照射单元之间采用环状间隙。描述了多种辐射源用作辐射源，包括LED阵列。然而，该文件未描述聚合方法。

进行反相悬浮聚合方法的常规方式包括向反应容器中加入非水液体并在充分搅动下将含水单体或单体共混物成批分散到非水液体中而形成悬浮于通常含有适合含水液滴的稳定剂或保护性胶体的非水液体中的含水单体珠粒。与通过广泛使用的凝胶聚合和粉碎方法制造聚合物时相比，所得粒度分布倾向于窄得多并且细粉量倾向于少得多，并且这是有利的。然而，反相珠粒聚合方法确实具有产生与所需的相比具有更宽净尺寸分布的珠粒—包括细粉和一些畸形珠粒—的倾向。这是由于不可避免的碰撞以及施加于单体液滴和聚合珠粒的剪切力，尤其是在大规模工业方法中。

已知使用分散于水中的水不溶性单体或单体共混物在其中可以在聚合过程中降低珠粒间的碰撞的条件下进行水包油乳液和珠粒聚合方法。