[發明專利]降低聚合物沉積的方法和裝置

有效

• 申請號: 200880009430.2
• 申請日: 2008-02-21
• 公開（公告）號: CN101641375A
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發明（設計）人: T·D·謝弗;M·F·麥克唐納;D·Y·鐘;R·N·韋布;D·J·戴維斯;P·J·賴特
• 申請（專利權）人: 埃克森美孚化學專利公司
• 主分類號: C08F2/00
• 分類號: C08F2/00
• 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: 夏正東

發明領域

本公開涉及新的漿液聚合方法和系統，其使用原料添加劑，以降低聚合物在與反應介質接觸的表面上的沉積。?

發明背景

異烯烴聚合物是用碳正離子聚合方法制備的。特別重要的是丁基橡膠，其是異丁烯與少量異戊二烯的共聚物。丁基橡膠是通過低溫陽離子聚合制備的，通常要求異丁烯具有＞99.5wt％的純度、異戊二烯具有＞98.0wt％的純度，以制備高分子量丁基橡膠。?

異丁烯的碳正離子聚合和其與共聚單體例如異戊二烯的共聚合在機理上是很復雜的。參見例如，Organic?Chemistry，S_IXTH?E_DITION，Morrison?and?Boyd，Prentice-Hall，1084-1085，EnglewoodCliffs，New?Jersey?1992，and?K.Matyjaszewski，ed，CationicPolymerizations，Marcel?Dekker，Inc.，紐約，1996。催化劑典型地由兩個組分組成：引發劑和路易斯酸。路易斯酸的例子包括AlCl₃?和BF₃。引發劑的例子包括布朗斯臺德酸例如HCl、RCOOH(其中R是烷基)和水。在聚合過程期間，在泛指的引發步驟中，異丁烯與路易斯酸/引發劑對反應，產生碳正離子。接著，在通常稱為增長步驟中，向形成的碳正離子中加入額外的單體單元。這些步驟典型地在稀釋劑或溶劑中進行。溫度、稀釋劑極性和反離子影響增長的化學過程。?

工業上公認在稀釋劑氯甲烷中的淤漿聚合法(制備丁基橡膠、聚異丁烯等等)的廣泛應用。典型地，該聚合方法在通常小于-90℃的低溫下廣泛地使用氯甲烷作為反應混合物的稀釋劑。由于各種原因使用氯甲烷，包括其可溶解單體和氯化鋁催化劑而不會溶解聚合物產品的原因。氯甲烷還具有合適的冰點和沸點，可進行低溫聚合并可?與聚合物和未反應單體有效分離。在氯甲烷中的淤漿聚合法可提供許多額外的優點，在這一點上，與在溶液中的僅僅大約8％至12％的濃度相對比，在反應混合物中可以達到大約26％至37％(按體積計算)的聚合物濃度。獲得可接受的相對低粘度的聚合物質，能夠通過表面熱交換更有效地除去聚合熱。在氯甲烷中的淤漿聚合法用于制備高分子量聚異丁烯和異丁烯-異戊二烯丁基橡膠聚合物、異丁烯和對甲基苯乙烯的聚合，并且是星形支鏈的丁基橡膠。?

然而，存在許多與氯甲烷中的聚合相關的問題。例如，可能有下列傾向：聚合物顆粒在反應器中互相凝聚，并聚集在反應器壁、傳熱面、葉輪和攪拌器/泵上。團聚的速率隨著反應溫度的升高而快速提高。團聚顆粒往往引起與其接觸的所有表面(例如反應器排放線，以及用于除去聚合放熱的任何換熱設備)的粘附，并且在其上發展和形成板塊，由于必須保持低溫反應條件，所以這個問題很嚴重。?

與漿液聚合相關的另一個問題是在反應器表面上形成或沉積聚合物的傾向。當聚合物直接在反應器表面上形成時，發生聚合物形成或沉積的方式，本文指的是“膜沉積”或“沉積”，以便與“粘性”聚合物顆粒(源于漿液)的團聚和聚集有所區別，后者在本文中指的是“聚合物團聚”、“顆粒團聚”或“團聚”。在反應器表面上的聚合物膜沉積速率通常與聚合速率成比例，而顆粒團聚更取決于漿液的特征、流動條件、顆粒粘附力等等。?

制備這些橡膠所使用的商品化反應器典型地是大于10至30升(按體積計算)的較好的混合容器，具有高循環率(通過泵輪提供)。聚合和泵兩者都發熱，為了保持漿液冷卻，反應系統需要具有除去熱量的能力。這種連續流攪拌罐反應器(“CFSTR”)的例子可以在美國專利No.5,417,930中找到，將其引入作為參考，在下文通常指的是“反應器”或“丁基反應器”。?