專利名稱：在高抗沖聚苯乙烯反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)高橡膠效率的方法
在高抗沖聚苯乙烯反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)高橡膠效率的方法
相關(guān)申請的交叉引用
未應(yīng)用。技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明總體上涉及聚苯乙烯的制造。更具體地，本發(fā)明涉及使用連續(xù)攪拌罐式反應(yīng)器或活塞流動反應(yīng)器或其組合制造高抗沖聚苯乙烯。
背景技術(shù)：
單亞乙烯基芳族化合物例如苯乙烯、α -甲基苯乙烯和環(huán)上取代的苯乙烯的彈性體增強(qiáng)的聚合物被廣泛用于寬范圍的商業(yè)應(yīng)用中。例如，離散的彈性體顆粒例如交聯(lián)橡膠分散遍及苯乙烯聚合物基體的彈性體增強(qiáng)的苯乙烯聚合物可用于寬范圍的應(yīng)用，包括食品包裝、辦公用品、汽車部件、家用品和消費(fèi)品、建筑絕緣體和化妝品包裝。這樣的彈性體增強(qiáng)的聚合物通常稱為高抗沖聚苯乙烯(HIPS)。
聚合物例如HIPS的制造方法可采用使用連續(xù)流動方法的聚合。連續(xù)流動方法涉及包括多個(gè)相繼布置的反應(yīng)器的設(shè)備，其中從一個(gè)反應(yīng)器到下一反應(yīng)器，聚合程度增加。 HIPS的制造中使用的反應(yīng)器類型可包括連續(xù)攪拌罐式反應(yīng)器(CSTR)和/或活塞流動反應(yīng)器(PFR)。例如反應(yīng)容器的布置和反應(yīng)條件的因素影響所制造的HIPS的特性。在各反應(yīng)器內(nèi)的聚合程度(其導(dǎo)致不同的機(jī)械和/或光學(xué)性質(zhì))以及彈性體內(nèi)容物的量可決定所制造的HIPS的等級。
HIPS的物理特性和機(jī)械性質(zhì)取決于許多因素例如交聯(lián)橡膠顆粒的顆粒尺寸。HIPS 材料的重要品質(zhì)為這樣的材料耐環(huán)境應(yīng)力開裂的能力。該能力必須與高抗沖強(qiáng)度的特性結(jié)合以便可用于制品例如食品容器。此外，這樣的制品的其它重要性質(zhì)包括撓曲強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度。
對于用于制備食品容器的HIPS或者任何其它熱塑性聚合物，耐應(yīng)力開裂性或者耐環(huán)境應(yīng)力開裂性(ESCR)的性質(zhì)是特別重要的。這樣的聚合物容器的食品內(nèi)容物通常不可使制成所述容器的HIPS或者任何其它類型的聚合物材料降解，但是當(dāng)熱塑性聚合物由擠出片材熱成型時(shí)，殘余應(yīng)力被鎖在模塑制品中。這些應(yīng)力使聚合物開始受所述聚合物通常不受影響的物質(zhì)的侵襲。由使用橡膠改性以提高抗沖強(qiáng)度的苯乙烯聚合物制造的這樣的制品在與存在于有機(jī)食品中的普通物質(zhì)例如脂肪和油接觸時(shí)易于應(yīng)力開裂。同樣，這樣的產(chǎn)品在與含有氟和溴的有機(jī)發(fā)泡劑例如鹵代烴接觸時(shí)也經(jīng)歷應(yīng)力開裂。在家用物品例如冰箱襯里中通常存在這些聚合物，在用聚氨酯泡沫填充冰箱中的空腔時(shí)，由于所述泡沫中采用的發(fā)泡劑，其可開裂。
過去，防止或減輕環(huán)境應(yīng)力開裂的努力由通常涉及其中在聚苯乙烯層與發(fā)泡劑之間或者在聚苯乙烯層與脂肪食品材料之間設(shè)置聚合物中間保護(hù)層的多層聚合物結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程序組成。用于將所述苯乙烯與這些物質(zhì)隔離的一種這樣的材料層為稱作ABS或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的三元共聚物材料。改善高抗沖單乙烯基芳族聚合物的耐應(yīng)力開裂性的其它嘗試包括提高所述聚合物中混入的橡膠的量。然而，較高的橡膠含量可降低拉伸和撓曲強(qiáng)度并且典型地將提高成本。
所使用的連續(xù)流動方法的類型、以及所利用的彈性體的量大大影響HIPS制造成本。因此，期望開發(fā)用于制造具有增強(qiáng)的機(jī)械性質(zhì)例如抗沖強(qiáng)度、延性和ESCR的具有降低的彈性體含量的HIPS的設(shè)備和方法。還期望開發(fā)用于制造具有改善的耐環(huán)境應(yīng)力開裂性的HIPS的設(shè)備和方法。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式為制造高抗沖聚苯乙烯的方法，包括將至少一種乙烯基芳族單體、彈性體、和自由基引發(fā)劑進(jìn)料到第一線性流動反應(yīng)器中以形成反應(yīng)混合物。使所述第一線性流動反應(yīng)器中的所述反應(yīng)混合物聚合至在相轉(zhuǎn)化發(fā)生的點(diǎn)之下的點(diǎn)以制造第一聚合混合物。將來自所述第一線性流動反應(yīng)器的所述第一聚合混合物進(jìn)料至第二線性流動反應(yīng)器，在所述第二線性流動反應(yīng)器中使所述第一聚合混合物進(jìn)一步聚合至至少所述混合物的相轉(zhuǎn)化點(diǎn)以制造第二聚合混合物。然后將來自所述第二線性流動反應(yīng)器的所述第二聚合混合物進(jìn)料至第三線性流動反應(yīng)器并且任選地更多反應(yīng)器，以進(jìn)行所述第二聚合混合物的后轉(zhuǎn)化聚合。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式為制造高抗沖聚苯乙烯的方法，包括將至少一種乙烯基芳族單體、彈性體、和自由基引發(fā)劑進(jìn)料至混合罐以形成反應(yīng)混合物，之后將所述反應(yīng)混合物從所述混合罐進(jìn)料至第一線性流動反應(yīng)器并且如上述方法中那樣進(jìn)行。
本發(fā)明的一個(gè)替代實(shí)施方式包括將至少一種乙烯基芳族單體、彈性體、和自由基引發(fā)劑進(jìn)料至加熱的混合罐以形成反應(yīng)混合物；和將所述加熱的混合罐中的所述反應(yīng)混合物進(jìn)行加熱，之后將所述反應(yīng)混合物從所述混合罐進(jìn)料至第一線性流動反應(yīng)器并且如上述方法中那樣進(jìn)行。
本文中進(jìn)一步公開了通過將至少一種乙烯基芳族單體、彈性體、和自由基引發(fā)劑進(jìn)料至一系列聚合反應(yīng)器而制造高抗沖聚苯乙烯的連續(xù)方法。所述一系列聚合反應(yīng)器可包括至少兩個(gè)線性流動反應(yīng)器。在聚合之后，可使用在降低的溫度下運(yùn)行的預(yù)熱器使產(chǎn)物脫揮發(fā)分。所述預(yù)熱器可在低于470° F的溫度下運(yùn)行以得到提高的ESCR值。
本發(fā)明的實(shí)施方式可以低于10%的橡膠含量制造具有至少10%殘余韌性 (toughness retained)的ESCR值的產(chǎn)物。本發(fā)明的實(shí)施方式可制造具有高于5 μ m的橡膠顆粒尺寸(RPS)的產(chǎn)物。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的HIPS制造方法的示意圖。
圖2為本發(fā)明的HPFIR方法的實(shí)施方式的示意圖。
圖3為包含混合罐的本發(fā)明的HPFIR方法的實(shí)施方式的示意圖。
圖4為實(shí)施例1中使用的現(xiàn)有技術(shù)方法的示意圖。
圖5為實(shí)施例2的第一試驗(yàn)中使用的方法的示意圖。
圖6為實(shí)施例2的第二試驗(yàn)中使用的方法的示意圖。
圖7為實(shí)施例3的試驗(yàn)中使用的方法的示意圖。
圖8為殘余韌性百分?jǐn)?shù)隨RPS變化的圖。
圖9為在多反應(yīng)器方法中的反應(yīng)器內(nèi)容物以及所得產(chǎn)物粒料的平均顆粒尺寸分布的圖。
圖10為ESCR值(殘余韌性％ )對脫揮器預(yù)熱器溫度的圖。
具體實(shí)施方式
圖1說明美國專利No. 4，777，210的現(xiàn)有技術(shù)高抗沖聚苯乙烯(HIPQ制造方法， 將該專利完全引入本文作為參考。該方法包括連續(xù)攪拌罐式反應(yīng)器(CSTR)預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器 R100，之后為CSTR轉(zhuǎn)化反應(yīng)器RlOl，之后為至少一個(gè)活塞流動后轉(zhuǎn)化反應(yīng)器R-I。將R-I 的輸出物輸送至常規(guī)的加熱器H-1，之后常規(guī)的脫揮器DV-1。
圖2描繪用于連續(xù)制造彈性體增強(qiáng)的聚合物的反應(yīng)器系統(tǒng)200的示意圖。在一個(gè)實(shí)施方式中，反應(yīng)器系統(tǒng)200可用于連續(xù)HIPS制造方法。參照圖2，可通過總體表示為205 的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)料管線將包括苯乙烯、彈性體例如聚丁二烯橡膠、和自由基引發(fā)劑的反應(yīng)混合物進(jìn)料至第一線性流動反應(yīng)器210。在一個(gè)替代實(shí)施方式中，反應(yīng)混合物包括苯乙烯、 彈性體例如聚丁二烯橡膠、鏈轉(zhuǎn)移劑和額外組分例如HIPS制造領(lǐng)域中已知的那些。在另一實(shí)施方式中，反應(yīng)混合物包括苯乙烯；彈性體例如聚丁二烯橡膠；自由基引發(fā)劑與鏈轉(zhuǎn)移劑的組合；以及額外組分例如HIPS制造領(lǐng)域中已知的那些。可如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的那樣包括用于制造HIPS的自由基引發(fā)劑、鏈轉(zhuǎn)移劑和額外組分的選擇和量。
在一個(gè)實(shí)施方式中，進(jìn)料至連續(xù)HIPS制造方法的反應(yīng)混合物可包括約75% 約 99%苯乙烯、約 約15%聚丁二烯、約0. 001% 約0. 2%自由基引發(fā)劑以及為賦予任何所需的物理性質(zhì)而需要的額外組分。存在值為全部組成的重量百分?jǐn)?shù)。
術(shù)語線性流動反應(yīng)器包括活塞流動反應(yīng)器(PFR)。第一線性流動反應(yīng)器或PFR 210可在容許聚合反應(yīng)進(jìn)行至相轉(zhuǎn)化發(fā)生之前的任何點(diǎn)的條件下運(yùn)行。在一個(gè)實(shí)施方式中， 第一線性流動反應(yīng)器210在預(yù)轉(zhuǎn)化條件下運(yùn)行，S卩，其中的連續(xù)相為苯乙烯-橡膠溶液和不連續(xù)相為苯乙烯-聚苯乙烯。在一個(gè)實(shí)施方式中，苯乙烯稀釋劑可包括其它稀釋劑例如乙苯、甲苯、二甲苯、以及其組合。在一個(gè)實(shí)施方式中，第一線性流動反應(yīng)器210或預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器(PIR)直接位于聚合反應(yīng)器之前，使得苯乙烯聚丁二烯、自由基引發(fā)劑和其它組分進(jìn)料至PIR210并且離開PIR的混合物隨后進(jìn)料至聚合反應(yīng)器220。
在一個(gè)實(shí)施方式中，聚合反應(yīng)器220為第二線性流動反應(yīng)器。在一個(gè)實(shí)施方式中， 所述線性流動反應(yīng)器包括活塞流動反應(yīng)器(PFR)。在一個(gè)實(shí)施方式中，聚合反應(yīng)器220或第二 PFR垂直布置。在另一實(shí)施方式中，第二 PFR220水平布置。
在一個(gè)實(shí)施方式中，聚合反應(yīng)器220或第二線性流動反應(yīng)器可在如下條件下運(yùn)行在將反應(yīng)混合物引入至任何額外的聚合反應(yīng)器之前，容許聚合反應(yīng)進(jìn)行至至少相轉(zhuǎn)化點(diǎn)。因此，聚合反應(yīng)器220稱為活塞流動轉(zhuǎn)化反應(yīng)器(PFIR)。換而言之，聚合反應(yīng)器220中的反應(yīng)物在離開該反應(yīng)器(此處稱為PHR 220)之前經(jīng)歷相轉(zhuǎn)化。
相轉(zhuǎn)化指在HIPS制備期間發(fā)生的形態(tài)轉(zhuǎn)變。用于HIPS制備的原料通常包括聚丁二烯橡膠和苯乙烯單體。這兩種組分通常是可溶混的。在制造的預(yù)轉(zhuǎn)化階段，苯乙烯和聚丁二烯的混合物形成聚苯乙烯和苯乙烯分散在其中的混合物的連續(xù)相。隨著苯乙烯向聚苯乙烯的反應(yīng)的進(jìn)行以及聚苯乙烯的量增加，相轉(zhuǎn)化發(fā)生，之后聚苯乙烯/苯乙烯混合物形成橡膠顆粒分散在其中的連續(xù)相。該相轉(zhuǎn)化導(dǎo)致其中橡膠以包圍被包藏的聚苯乙烯疇的膜的形式存在的復(fù)合橡膠顆粒的形成。橡膠顆粒的尺寸和分布可影響HIPS的物理和機(jī)械性質(zhì)。
在一個(gè)實(shí)施方式中，聚合反應(yīng)器220可在容許聚合反應(yīng)進(jìn)行至相轉(zhuǎn)化發(fā)生之前的任何點(diǎn)的條件下運(yùn)行。在一個(gè)實(shí)施方式中，聚合反應(yīng)器220在預(yù)轉(zhuǎn)化條件下運(yùn)行，即其中的連續(xù)相為苯乙烯-橡膠溶液并且不連續(xù)相為苯乙烯-聚苯乙烯。在另一實(shí)施方式中，第一線性流動反應(yīng)器210和聚合反應(yīng)器220各自在預(yù)轉(zhuǎn)化條件下運(yùn)行。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，第一線性流動反應(yīng)器210、聚合反應(yīng)器220和任何直接相繼的PFR各自在預(yù)轉(zhuǎn)化條件下運(yùn)行。在一個(gè)方面中，第一線性流動反應(yīng)器210以及在PHR之前的任何其它反應(yīng)器各自在預(yù)轉(zhuǎn)化條件下運(yùn)行。
PHR可在各種溫度范圍下運(yùn)行。在一個(gè)實(shí)施方式中，PHR在230° F或更高的溫度下運(yùn)行。在另一實(shí)施方式中，PHR在230° F 300° F的溫度下運(yùn)行。在更具體的實(shí)施方式中，？^1 在對0° F ^0° F的溫度下運(yùn)行。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，PHR在 260° F 270° F的溫度下運(yùn)行。
活塞流動特性可用于轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中以優(yōu)化橡膠顆粒的形成。再次參照圖2，PFIR 220可包含由電動機(jī)222驅(qū)動的攪拌器224。這樣的攪拌器可促進(jìn)反應(yīng)物的徑向分散，但不意在提供軸向混合，以使反應(yīng)器中的回混最小化。在一個(gè)實(shí)施方式中，可調(diào)整線性流動反應(yīng)器中的攪拌器槳葉構(gòu)型以改善活塞流動特性。
在一個(gè)實(shí)施方式中，運(yùn)行該活塞流動反應(yīng)器的攪拌器以得到低于17 -1的剪切速率。在一個(gè)實(shí)施方式中，該活塞流動反應(yīng)器的攪拌器以SiT1 150s—1的剪切速率運(yùn)行。在另一實(shí)施方式中，該活塞流動反應(yīng)器的攪拌器以SiT1 90s—1的剪切速率運(yùn)行。在一個(gè)實(shí)施方式中，該活塞流動反應(yīng)器的攪拌器以25s—1 75s—1的剪切速率運(yùn)行。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，該活塞流動反應(yīng)器的攪拌器以SiT1 50s—1的剪切速率運(yùn)行。在一個(gè)方面中，該活塞流動轉(zhuǎn)化反應(yīng)器PHR的攪拌器以低于17k—1的剪切速率運(yùn)行。在另一方面中，PFIR的攪拌器以35 90s—1的剪切速率運(yùn)行。在一個(gè)替代方面中，PFIR的攪拌器以50 70s—1的剪切速率運(yùn)行。改變系統(tǒng)內(nèi)在轉(zhuǎn)化點(diǎn)處的剪切速率的能力可導(dǎo)致改善的產(chǎn)物形態(tài)。反應(yīng)器尺寸、制造速率、攪拌器速度和攪拌器構(gòu)型是可改變以控制系統(tǒng)內(nèi)在轉(zhuǎn)化點(diǎn)處的剪切速率和導(dǎo)致改善的產(chǎn)物形態(tài)的因素。
再次參照圖2，示出了反應(yīng)器過程200，其中來自線性流動預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器PIR 210 的輸出管線215可導(dǎo)向聚合反應(yīng)器220。來自反應(yīng)器220的輸出物可經(jīng)由管線225導(dǎo)向第二聚合反應(yīng)器230。來自反應(yīng)器230的輸出物可經(jīng)由管線235導(dǎo)向第三聚合反應(yīng)器M0。來自反應(yīng)器240的輸出物可經(jīng)由管線245導(dǎo)向第四聚合反應(yīng)器250。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述聚合反應(yīng)器各自為線性流動反應(yīng)器。在另一實(shí)施方式中，第一聚合反應(yīng)器220為轉(zhuǎn)化反應(yīng)器。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，第二聚合反應(yīng)器230為轉(zhuǎn)化反應(yīng)器。在分別經(jīng)由管線225、235 和245將來自聚合反應(yīng)器220的輸出物進(jìn)料至額外的聚合反應(yīng)器230、240和250的情況下， 苯乙烯向聚苯乙烯的聚合可繼續(xù)。在一個(gè)實(shí)施方式中，反應(yīng)器230、240和250可為線性流動反應(yīng)器例如活塞流動反應(yīng)器，其還可裝配有通過電動機(jī)驅(qū)動的攪拌器。在圖2中所示的實(shí)施方式中，如用戶所期望的，三個(gè)線性流動反應(yīng)器230、240和250水平地定位并且與聚合反應(yīng)器220串聯(lián)連接。本領(lǐng)域技術(shù)人員可基于例如所需要的制造能力或者所需的產(chǎn)物轉(zhuǎn)化程度的要求確定線性流動反應(yīng)器的數(shù)量、定位(例如，水平的或垂直的)以及連接性(例如， 串聯(lián)或并聯(lián))?？山?jīng)由管線255從最終反應(yīng)器例如反應(yīng)器250取出所得HIPS聚合物和任何其它剩余化合物，并且之后可收取HIPS聚合物并且任選對其進(jìn)行進(jìn)一步加工例如造粒。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述線性流動反應(yīng)器包括直接位于預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器之后的至少 2個(gè)串聯(lián)布置的反應(yīng)器。在另一實(shí)施方式中，2 10個(gè)串聯(lián)布置的反應(yīng)器直接位于預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器之后。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，4個(gè)串聯(lián)布置的反應(yīng)器直接位于預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器之后。 所述線性流動反應(yīng)器可串聯(lián)或并聯(lián)布置。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述線性流動反應(yīng)器的至少 2個(gè)以并聯(lián)方式布置。在一個(gè)替代實(shí)施方式中，參照圖2，反應(yīng)器210、220、230、M0、250的一個(gè)或多個(gè)代表并聯(lián)的超過一個(gè)的反應(yīng)器。例如，反應(yīng)器230可代表并聯(lián)的兩個(gè)反應(yīng)器和反應(yīng)器240可代表并聯(lián)的三個(gè)反應(yīng)器。
圖3描繪用于連續(xù)制造彈性體增強(qiáng)的聚合物的反應(yīng)器系統(tǒng)300的示意圖，其中在圖2的反應(yīng)器方案之前加上混合罐306。在一個(gè)實(shí)施方式中，反應(yīng)器系統(tǒng)300可用于連續(xù) HIPS制造方法。參照圖3，包括苯乙烯、彈性體例如聚丁二烯橡膠、和自由基引發(fā)劑的反應(yīng)混合物可通過總體表示為305的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)料管線進(jìn)料至混合罐306，并且可包含通過電動機(jī)316驅(qū)動的攪拌器318。
在一個(gè)實(shí)施方式中，混合罐306在圖2的線性流動反應(yīng)器系統(tǒng)之前。在圖3中，來自該混合罐的輸出管線307進(jìn)入線性流動預(yù)轉(zhuǎn)化反應(yīng)器PIR 310。來自PIR 310的輸出物可經(jīng)由管線315導(dǎo)向聚合物反應(yīng)器302(轉(zhuǎn)化反應(yīng)器)，其可包含通過電動機(jī)322驅(qū)動的攪拌器324。來自反應(yīng)器320的輸出物可經(jīng)由管線325導(dǎo)向第二聚合反應(yīng)器330。來自反應(yīng)器330的輸出物可經(jīng)由管線335導(dǎo)向第三聚合反應(yīng)器340。來自反應(yīng)器340的輸出物可經(jīng)由管線345導(dǎo)向第四聚合反應(yīng)器350。來自反應(yīng)器350的輸出物可經(jīng)由管線355離開所述方法。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述聚合反應(yīng)器各自為線性流動反應(yīng)器。在另一實(shí)施方式中，第一聚合反應(yīng)器320為轉(zhuǎn)化反應(yīng)器。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，第二聚合反應(yīng)器330為轉(zhuǎn)化反應(yīng)器。在分別經(jīng)由管線325、335和345將來自聚合反應(yīng)器320的輸出物進(jìn)料至額外的聚合反應(yīng)器330、340和350的情況下，苯乙烯向聚苯乙烯的聚合可繼續(xù)。在一個(gè)實(shí)施方式中，反應(yīng)器330、340和350可為線性流動反應(yīng)器例如活塞流動反應(yīng)器，其還可裝配有通過電動機(jī)驅(qū)動的攪拌器。在圖3中所示的實(shí)施方式中，三個(gè)線性流動反應(yīng)器330、340和350水平地定位并且與聚合反應(yīng)器320串聯(lián)連接。本領(lǐng)域技術(shù)人員可基于例如所需要的制造能力或者所需的產(chǎn)物轉(zhuǎn)化程度的要求確定線性流動反應(yīng)器的數(shù)量、定位(例如，水平的或垂直的)以及連接性(例如，串聯(lián)或并聯(lián))?？山?jīng)由管線355從最終反應(yīng)器例如反應(yīng)器350取出所得 HIPS聚合物和任何其它剩余化合物，并且之后可收取HIPS聚合物并且任選對其進(jìn)行進(jìn)一步加工例如造粒。
在一個(gè)實(shí)施方式中，混合罐306為攪拌罐式反應(yīng)器例如CSTR。在一個(gè)實(shí)施方式中， 該混合罐的內(nèi)部容積與線性流動反應(yīng)器之比為1 4 8 1。在一個(gè)替代實(shí)施方式中，該混合罐的容積與線性流動反應(yīng)器之比為1 2 4 1。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，該混合罐的容積與線性流動反應(yīng)器之比為1 2 2 1。在一個(gè)實(shí)施方式中，該混合罐的液位百分?jǐn)?shù)在該罐容積的100%處。在另一實(shí)施方式中，該混合罐的液位百分?jǐn)?shù)為5 99.9%。在一個(gè)替代實(shí)施方式中，該混合罐的液位為10 95%。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，該混合罐的液位為25 90%。在其中該混合罐為CSTR的另一具體實(shí)施方式
中，所述液位在足以完全浸沒該CSTR的攪拌器的最低水平處。
在一個(gè)實(shí)施方式中，混合罐306不經(jīng)受來自外部來源的熱。在這樣的實(shí)施方式中， 供應(yīng)至該混合罐的僅有的熱來自進(jìn)料物流。在另一實(shí)施方式中，經(jīng)由外部來源向該混合罐施加熱。在一個(gè)方面中，外部熱源包括蒸汽套和用于加熱混合罐的任何其它已知設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施方式中，將該混合罐內(nèi)的混合物加熱至低于230° F的溫度。在另一實(shí)施方式中， 將該混合物加熱至150° F 225° F的溫度。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，將該混合物加熱至 175° F 220° F的溫度。
在一個(gè)實(shí)施方式中，將離開最終聚合反應(yīng)器的產(chǎn)物流輸送至脫揮器，以在擠出步驟之前從熔融聚合物產(chǎn)物除去揮發(fā)性組分。所述脫揮器可包括預(yù)熱器。所述脫揮器和/或預(yù)熱器可選自任何合適的脫揮器設(shè)計(jì)和脫揮器預(yù)熱器設(shè)計(jì)，例如殼管式脫揮器和板式脫揮器。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述脫揮器在390° F 470° F的溫度下運(yùn)行。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，所述脫揮器在400° F 450° F的溫度下運(yùn)行。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，較低的脫揮器溫度可導(dǎo)致改善的產(chǎn)物形態(tài)。
實(shí)施例
已經(jīng)對實(shí)施方式進(jìn)行了概括描述，給出以下實(shí)施例作為本公開內(nèi)容的具體實(shí)施方式
并且示范其實(shí)踐和優(yōu)點(diǎn)。理解，所述實(shí)施例作為說明給出并且不意圖以任何方式對說明書或權(quán)利要求進(jìn)行限制。
在一個(gè)實(shí)施方式中，如圖4和5中所示的容器V-I為攪拌容器例如CSTR。在一個(gè)實(shí)施方式中，V-I的內(nèi)部容積與線性流動反應(yīng)器之比為1 4 2 1。在一個(gè)替代實(shí)施方式中，該混合罐的容積與線性流動反應(yīng)器之比為1 2 2 1。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中， 該混合罐的容積與線性流動反應(yīng)器之比為1 1 2 1。
在一個(gè)實(shí)施方式中，如圖4、5和6中所示的容器V-2為攪拌容器例如CSTR。在一個(gè)實(shí)施方式中，V-2的內(nèi)部容積與線性流動反應(yīng)器之比為1 1 8 1。在一個(gè)替代實(shí)施方式中，該混合罐的容積與線性流動反應(yīng)器之比為2 1 6 1。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，該混合罐的容積與線性流動反應(yīng)器之比為3 1 5 1。
實(shí)施例1
使用第一水平活塞流動轉(zhuǎn)化反應(yīng)器(HPFIR)方法制造高抗沖聚苯乙烯。如圖4中所示，基線(baseline)方法以兩個(gè)CSTR開始，之后為3個(gè)或4個(gè)HPFIR。所使用的橡膠為 Texas, Orange 的 Firestone Diene 55 (D55)禾口 Lanxess Corp 的 Tactene (1202)。
表1包含在基線方法配置中使用Lacqrene 7240 (可得自Total Petrochemicals Europe的商業(yè)HIPS聚苯乙烯等級)的試驗(yàn)的結(jié)果
權(quán)利要求
1.制造高抗沖聚苯乙烯的方法，包括將至少一種乙烯基芳族單體、彈性體、和自由基引發(fā)劑進(jìn)料至第一線性流動反應(yīng)器以形成反應(yīng)混合物；使所述第一線性流動反應(yīng)器中的所述反應(yīng)混合物聚合至在相轉(zhuǎn)化發(fā)生的點(diǎn)之下的點(diǎn)以制造第一聚合混合物；將所述第一聚合混合物從所述第一線性流動反應(yīng)器進(jìn)料至第二線性流動反應(yīng)器； 使所述第二線性流動反應(yīng)器中的所述第一聚合混合物聚合至至少所述混合物的相轉(zhuǎn)化點(diǎn)以制造第二聚合混合物；和將所述第二聚合混合物從所述第二線性流動反應(yīng)器進(jìn)料至至少第三線性流動反應(yīng)器以進(jìn)行所述第二聚合混合物的后轉(zhuǎn)化聚合。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述方法包括至少三個(gè)串聯(lián)布置的線性流動反應(yīng)器。
3.權(quán)利要求1的方法，其中各線性流動反應(yīng)器是水平定位的。
4.權(quán)利要求3的方法，其中所述第二線性流動反應(yīng)器在高于230°F的溫度下運(yùn)行。
5.權(quán)利要求1的方法，其中產(chǎn)物流離開所述至少第三線性流動反應(yīng)器并且輸送至在不超過470° F的溫度下運(yùn)行的脫揮器預(yù)熱器。
6.權(quán)利要求1的方法，其中將所述進(jìn)料首先輸送至在所述第一線性流動反應(yīng)器之前的混合罐。
7.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括產(chǎn)物流離開所述至少第三線性流動反應(yīng)器，其中所述產(chǎn)物流具有至少20%殘余韌性的ESCR值。
8.權(quán)利要求7的方法，其中所述產(chǎn)物流具有為至少25%殘余韌性的ESCR值。
9.權(quán)利要求7的方法，其中所述產(chǎn)物流以低于10重量％橡膠含量具有至少20%殘余韌性的ESCR值。
10.權(quán)利要求8的方法，其中所述產(chǎn)物流以低于10重量％橡膠含量具有至少25%殘余韌性的ESCR值。
11.權(quán)利要求1的方法，其中產(chǎn)物流離開所述至少第三線性流動反應(yīng)器，具有大于5μπι 的 RPS。
12.制造高抗沖聚苯乙烯的方法，包括將至少一種乙烯基芳族單體、彈性體、和自由基引發(fā)劑進(jìn)料至混合罐以形成反應(yīng)混合物；將所述反應(yīng)混合物從所述混合罐進(jìn)料至第一線性流動反應(yīng)器； 使所述第一線性流動反應(yīng)器中的所述反應(yīng)混合物聚合至在相轉(zhuǎn)化發(fā)生的點(diǎn)之下的點(diǎn)以制造第一聚合混合物；將所述第一聚合混合物從所述第一線性流動反應(yīng)器進(jìn)料至第二線性流動反應(yīng)器； 使所述第二線性流動反應(yīng)器中的所述第一聚合混合物聚合至至少所述混合物的相轉(zhuǎn)化點(diǎn)以制造第二聚合混合物；和將所述第二聚合混合物從所述第二線性流動反應(yīng)器進(jìn)料至至少第三線性流動反應(yīng)器以進(jìn)行所述第二聚合混合物的后轉(zhuǎn)化聚合。
13.權(quán)利要求12的方法，其中所述方法包括至少三個(gè)串聯(lián)布置的線性流動反應(yīng)器。
14.權(quán)利要求12的方法，其中各線性流動反應(yīng)器是水平定位的。
15.權(quán)利要求12的方法，其中所述第二線性流動反應(yīng)器在高于230°F的溫度下運(yùn)行。
16.權(quán)利要求12的方法，其中所述混合罐不經(jīng)受熱源。
17.權(quán)利要求12的方法，其中將所述混合罐中的所述反應(yīng)混合物加熱至低于230°F 的溫度。
18.權(quán)利要求12的方法，其中產(chǎn)物流離開所述至少第三線性流動反應(yīng)器并且輸送至在低于470° F的溫度下運(yùn)行的脫揮器預(yù)熱器。
19.權(quán)利要求12的方法，進(jìn)一步包括產(chǎn)物流離開所述至少第三線性流動反應(yīng)器，其中所述產(chǎn)物流具有至少10%殘余韌性的ESCR值。
20.權(quán)利要求19的方法，其中所述產(chǎn)物流具有至少15%殘余韌性的ESCR值。
21.權(quán)利要求19的方法，其中所述產(chǎn)物流以低于10%橡膠含量具有至少10%殘余韌性的ESCR值。
22.權(quán)利要求20的方法，其中所述產(chǎn)物流以低于10%橡膠含量具有至少15%殘余韌性的ESCR值。
23.權(quán)利要求19的方法，其中所述產(chǎn)物流具有大于5μπι的RPS。
全文摘要
本發(fā)明涉及在高抗沖聚苯乙烯反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)高橡膠效率的方法。制造高抗沖聚苯乙烯的方法包括將至少一種乙烯基芳族單體、彈性體、和自由基引發(fā)劑進(jìn)料至第一線性流動反應(yīng)器以形成反應(yīng)混合物。使第一線性流動反應(yīng)器中的反應(yīng)混合物聚合至在相轉(zhuǎn)化發(fā)生的點(diǎn)以下的點(diǎn)以制造第一聚合混合物和將第一聚合混合物從第一線性流動反應(yīng)器進(jìn)料至第二線性流動反應(yīng)器。使第二線性流動反應(yīng)器中的反應(yīng)混合物聚合至至少混合物的相轉(zhuǎn)化點(diǎn)以制造第二聚合混合物和將第二聚合混合物從第二線性流動反應(yīng)器進(jìn)料至至少第三線性流動反應(yīng)器以進(jìn)行第二聚合混合物的后轉(zhuǎn)化聚合。產(chǎn)物流以低于10重量％的橡膠含量可具有至少10％殘余韌性的ESCR值。
文檔編號C08F212/08GK102504119SQ201110333600
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者C.科利托, J.索薩, L.森, S.伊昂, S.庫珀 申請人:菲納科技股份有限公司