[发明专利]涉及添加单官能乙烯基单体的聚合方法

说明书

提供了一种制备聚合物珠粒的集合体的方法，其中所述珠粒包含(i)基于所述珠粒重量的75至99.7重量％的单官能乙烯基单体的聚合单元，以及(ii)基于所述珠粒重量的0.3至25重量％的多官能乙烯基单体的聚合单元，其中所述方法包括(a)提供包含引发剂、多官能乙烯基单体以及单官能乙烯基单体的单体液滴的水性悬浮液；(b)引发所述单体液滴中的单体聚合；(c)当所述单体液滴中的单体的聚合发生时，向所述悬浮液添加单体进料溶液。

一种生产聚合物珠粒的有用的方法是悬浮聚合，其是一种其中将单体液滴悬浮在水性介质中，并且然后将液滴中的单体聚合形成聚合物珠粒的方法。当单体的混合物存在于单体液滴中时，设想这些单体可以以不同的速率反应由此形成不均匀的聚合物珠粒。例如，设想液滴内的一个或多个区域可以形成共聚物，所述共聚物具有的更具反应性的单体的聚合单元的比例高于整个液滴中单体的混合物中存在的更具反应性的单体的平均比例。因此，还设想液滴内的一个或多个区域可以形成共聚物，所述共聚物具有的更具反应性的单体的聚合单元的比例低于整个液滴中单体的混合物中存在的更具反应性的单体的平均比例。通常，由于这些单体的不同反应性，预期珠粒中的一些不均匀性经常发生。

希望提供一种用于制造聚合物珠粒的方法，所述方法涉及使单体的混合物聚合，并且可以对所得的聚合物珠粒中形成的均匀性或不均匀性的类型施加一些控制。

许多聚合物珠粒带有共价结合的离子交换基团，如磺酸基、羧基、叔胺基、或季胺基。具有离子交换基团的此类聚合物珠粒作为离子交换树脂是已知的。在许多情况下，为了制造离子交换树脂，使缺乏离子交换基团的单体聚合形成缺乏离子交换官能团的聚合物珠粒，并且使那些聚合物珠粒经受一种或多种化学反应以附接一个或多个希望的离子交换基团。离子交换树脂的重要特征是水分保持容量(MHC)。所述MHC是通过以下测量的：允许离子交换树脂在100％湿度下与空气达到平衡，并且然后测量通过聚合物珠粒吸附的水的量。对于许多旨在用于特定目的的离子交换树脂，存在特定希望的MHC值的目标范围，并且认为具有在该目标范围内的MHC的离子交换树脂尤其适用于该预期目的。

许多缺乏离子交换基团的聚合物珠粒是一种或多种单官能乙烯基单体与一种或多种多官能乙烯基单体的共聚物。此类聚合物珠粒的另一个重要特征是多官能乙烯基单体的聚合单元的量。过去，经常发现离子交换树脂的MHC值主要是通过多官能乙烯基单体的聚合单元的量确定的。例如，在一些情况下，为了实现希望的MHC值，有必要使用不希望地大量的多官能乙烯基单体。

希望生产具有希望的目标MHC值并且具有比之前需要的更低量的多官能乙烯基单体的聚合单元的离子交换树脂。多官能乙烯基单体通常是比其他单体更昂贵的，并且因此减少多官能乙烯基单体的量将通常降低了生产聚合物珠粒的成本。还希望生产缺乏离子交换基团并且能够被转化为此类希望的离子交换树脂的聚合物珠粒。

US 3,792,029描述了一种悬浮聚合的方法，其中在单体混合物的悬浮聚合期间，当聚合发生时将含有更具反应性的单体的乳液添加到悬浮液。另外，在US 3,792,029的方法中，所添加的单体相对于起始单体的量是大量的，并且进料单体中的多官能乙烯基单体的浓度高于起始单体中的浓度。相比于在聚合期间没有进料单体而进行的方法，认为US 3,792,029的方法将得到不同的聚合物组合物特征(profile)。进一步认为US 3,792,029的方法将得到可能对离子交换树脂性能具有显著影响的互穿聚合物网络结构。

希望提供一种具有以下特征中的一个或多个的方法：将纯净单体(neat monomer)添加到悬浮聚合方法；聚合期间进料的单体的量少于聚合开始之前存在的单体的量；进料中多官能乙烯基单体与单官能乙烯基单体的比率低于聚合开始之前存在的多官能乙烯基单体与单官能乙烯基单体的比率；和/或提高被进料至单体液滴中的单体的单体一致性和/或传质效率。认为这些特征提供了一种比US 3,792,029的方法更简单来进行的方法。还认为这些特征将提供一种具有比US 3,792,029的方法更不易于产生互穿网络结构的方法。还希望提供聚合物珠粒，当转化为离子交换树脂之后，其具有目标MHC水平和比之前需要的更低水平的多官能乙烯基单体的聚合单元。

以下是本发明的陈述。