[發明專利]制備聚合物的方法

無效

• 申請號: 00108545.X
• 申請日: 2000-05-17
• 公開（公告）號: CN1274730A
• 公開（公告）日: 2000-11-29
• 發明（設計）人: J·L·布朗;D·P·斯泰克;R·S－H·吳
• 申請（專利權）人: 羅姆和哈斯公司
• 主分類號: C08F2/22
• 分類號: C08F2/22;C08F20/10
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 陳季壯

本發明涉及制備聚合物的方法。具體而言，本發明涉及制備含有作為聚合單元的疏水性單體的聚合物的方法。本文中所用的疏水性單體的意思是含有C₈-C₂₈(甲基)丙烯酸酯的單體或具有低水溶性的單體例如苯乙烯。(甲基)丙烯酸意指丙烯酸和甲基丙烯酸。

可以采用各種方法制備聚合物，這些方法包括溶液聚合和乳液聚合。許多溶液聚合法使用有機溶劑，而乳液聚合法使用水和表面活性劑。由于揮發性有機化合物對環境有影響，因而優選乳液聚合法。

直到最近，僅知道可以通過溶液聚合法制備含有作為聚合單元的疏水性單體的聚合物。這是因為采用乳液聚合法有困難。有三個與乳液聚合疏水性單體有關的問題。第一個問題是難以將疏水性單體分散在水中和將該單體轉移到形成的聚合物中。第二個問題是形成的單體液滴不足以形成穩定的單體乳液。第三個問題是形成一些粒度比乳液聚合物大的懸浮聚合物。這種懸浮聚合物會導致產生例如在膠乳的表面上形成“乳狀”層或在貯存時形成沉積層的問題。懸浮聚合物會導致后續使用性能的問題。

因此，需要有一種制備含有作為聚合單元的疏水性單體的聚合物的方法，其中可形成穩定的乳液且可使懸浮聚合物的形成減少到最小。

在美國專利5,521,266中講述了一種分散疏水性單體并將該單體轉移到形成的聚合物中的乳液聚合法。在該專利中所公開的方法是生成膠乳，并利用環糊精將該單體通過水相轉移到聚合物相。該單體和環糊精結合成具有單體濃度為69％(重量)-77％(重量)的乳液。在供入反應器之前不必將該單體乳液預先稀釋。

與美國專利5,521,266的方法有關的一個問題是生成一些懸浮顆粒。另一個與該方法有關的問題是在用水稀釋濃縮單體乳液時會形成高粘性的分散體。這種高粘性要求更多的能量來分散反應器中的單體乳液，因此，在聚合過程中攪拌該分散體需要更多的費用。如果在反應器中采用更高的攪拌速率，有可能剪切膠乳的凝結物。

美國專利3,637,563公開了一種制備含有作為聚合單元的疏水性單體的聚合物的方法。該方法用來生產含較高固體的聚合物乳液。該方法包括將單體、表面活性劑和水在槽中預混合以形成濃縮單體乳液，然后，將含有75％(重量)至94％(重量)單體的這種濃縮單體乳液供入裝有水的反應器中并將單體聚合。該方法不包括在將單體乳液供入反應器之前通過混合器用水預先稀釋濃縮單體乳液的步驟。因此，在用水稀釋濃縮單體乳液時該方法有形成高粘性分散體的問題。

美國專利3,296,168公開了一種連續制備聚合物的方法。該方法利用在線混合器由一種單體進料和另一種表面活性劑和水的進料來連續制備單體乳液。然而，未公開由含有疏水性(甲基)丙烯酸酯單體的濃縮單體乳液來制備聚合物的方法。

美國專利4,355,142公開了一種制備用于生產聚氯乙烯膠乳的單體乳液的方法。該方法利用在線旋轉剪切裝置來制備單體乳液。該參考文獻公開了大幅度減少積聚在反應器內部的聚合物和膠乳中的凝結物。該參考文獻并未公開這種方法對疏水性單體的適應性。

盡管參考文獻中公開了上述內容，仍然需要有一種制備含有作為聚合單元的疏水性單體的聚合物的方法，其中可形成穩定的乳液且可使懸浮聚合物的形成減少到最少。

本發明提供了一種方法，該方法包括：制備包含至少一種單體的濃縮單體乳液；用水稀釋該濃縮單體乳液；將稀釋了的單體乳液供入反應器；以及將該單體聚合。

如上所述，本發明方法的第一步包括制備濃縮單體乳液。“濃縮”指的是該單體乳液含有76％(重量)至95％(重量)、優選80％(重量)至90％(重量)的至少一種單體。該單體與水和乳化劑或分散劑結合而形成濃縮單體乳液。

通過將單體、水和乳化劑或分散劑在槽中混合可以制備濃縮單體乳液。

另一方面，通過采用在線混合的方法可以制備濃縮單體乳液。在線混合法的特征在于將分別的單體以及水和乳化劑或分散劑的溶液進料連續地供送通過安裝在管線上的在線混合器，然后送到反應器。

優選的混合器是高剪切混合器，例如但不限于IKA多齒高剪切混合器(ULTA-TURRAX在線或類似的)，或Charles?Ross?&?Son?Company生產的Series?400?IN-LINE，X-Series?Mixer?Emulsifiers。這種混合器可以在小的空間產生高剪切力和能量密度，使該單體在水中乳化。