CN100579991C - 制备聚合物材料的连续方法 - Google Patents

制备聚合物材料的连续方法 Download PDF

Info

Publication number
CN100579991C
CN100579991C CN200680006874A CN200680006874A CN100579991C CN 100579991 C CN100579991 C CN 100579991C CN 200680006874 A CN200680006874 A CN 200680006874A CN 200680006874 A CN200680006874 A CN 200680006874A CN 100579991 C CN100579991 C CN 100579991C
Authority
CN
China
Prior art keywords
total
polymerization
reactant
polymerization reactor
reactor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN200680006874A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101133086A (zh
Inventor
B·G·德夫林
T·V·霍兰德
D·A·史密斯
A·阿扎维
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Novartis AG
Original Assignee
Novartis AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Novartis AG filed Critical Novartis AG
Publication of CN101133086A publication Critical patent/CN101133086A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100579991C publication Critical patent/CN100579991C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0093—Microreactors, e.g. miniaturised or microfabricated reactors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00—Processes of polymerisation
    • C08F2/01—Processes of polymerisation characterised by special features of the polymerisation apparatus used
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00—Processes of polymerisation
    • C08F2/04—Polymerisation in solution
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08—Processes
    • C08G18/0895—Manufacture of polymers by continuous processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40—High-molecular-weight compounds
    • C08G18/48—Polyethers
    • C08G18/50—Polyethers having heteroatoms other than oxygen
    • C08G18/5021—Polyethers having heteroatoms other than oxygen having nitrogen
    • C08G18/5024—Polyethers having heteroatoms other than oxygen having nitrogen containing primary and/or secondary amino groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/65—Low-molecular-weight compounds having active hydrogen with high-molecular-weight compounds having active hydrogen
    • C08G18/66—Compounds of groups C08G18/42, C08G18/48, or C08G18/52
    • C08G18/6666—Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52
    • C08G18/667—Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38
    • C08G18/6681—Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38 with compounds of group C08G18/32 or C08G18/3271 and/or polyamines of C08G18/38
    • C08G18/6685—Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38 with compounds of group C08G18/32 or C08G18/3271 and/or polyamines of C08G18/38 with compounds of group C08G18/3225 or polyamines of C08G18/38
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002—Chemical plants
    • B01J2219/00004—Scale aspects
    • B01J2219/00006—Large-scale industrial plants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002—Chemical plants
    • B01J2219/00027—Process aspects
    • B01J2219/0004—Processes in series
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00819—Materials of construction
    • B01J2219/00835—Comprising catalytically active material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00873—Heat exchange
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00889—Mixing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00925—Irradiation
    • B01J2219/00932—Sonic or ultrasonic vibrations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/0095—Control aspects
    • B01J2219/00984—Residence time

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Other Resins Obtained By Reactions Not Involving Carbon-To-Carbon Unsaturated Bonds (AREA)
  • Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

本发明涉及一种制备聚合物材料，优选可聚合/可交联的聚合物材料的连续方法，包括如下步骤：将至少两种各自包含一种或多种选自由单体、引发剂、偶联剂、增链剂、预聚物、大分子单体组成的组的反应物的溶液引入到微型反应器中以混合该两种溶液形成反应溶液；并将该反应溶液连续地加入到旋管形式的直通型聚合反应器中，该反应器浸入在超声浴中并能够提供足够使反应物(共)聚合的停留时间以形成具有所需的多分散性的(共)聚合物并且最小化或基本消除了有害的高分子量(共)聚合物部分。

Description

制备聚合物材料的连续方法
本发明涉及一种制备聚合物材料、优选可聚合/可交联的聚合物材料的连续方法，包括如下步骤：将至少两种各自包含一种或多种选自由单体、引发剂、偶联剂、增链剂、预聚物、大分子单体组成的组的反应物的溶液引入到微型反应器中以混合该两种溶液形成反应溶液；并将反应溶液连续地加入到旋管形式的直通型聚合反应器中，该反应器浸入在超声浴中，能够提供足够使反应物(共)聚合的停留时间以形成具有所需的多分散性的(共)聚合物并且最小化或基本消除了有害的高分子量(共)聚合物部分。
在由包含至少一种可聚合/可交联的聚合物材料的透镜形成组合物大量制备接触透镜方面有着日益增长的兴趣。例如，已经开发了各种水溶性、可光化交联的预聚物(例如US 5508317、US 5583163、US 5665840、US5712356、US 5789464、US 5849841、US 5849810、US 6165408、US 6221303、US 6303687、US 6479587、US 2004/0082680A1、EP 0932635、和WO2000/031150中所公开)作为根据快速、高效的接触透镜制备方法用于以低成本制备接触透镜的原料。聚合物材料的其他例子包括大分子单体作为制备硅氧烷水凝胶接触透镜(例如，Iotrafilicon A、Iotrafilcon B、balafilcon A、galyfilcon A、senofilcon A等)的原料。
至今为止，这些可聚合/可交联的聚合物材料的制备是以间歇或半间歇的方法手工或半手工进行。然而，由于使用了相对大量的高毒性化学物质，那些可聚合/可交联的聚合物材料的合成可构成对于人和环境相当大的危险。另外，那些聚合物材料的合成要求严格坚持许多反应条件(例如，温度、反应物浓度、反应物均匀的局部浓度分布、在反应器中的反应时间、压力、反应介质等)。间歇或半间歇聚合技术在保证均匀的产品质量和各批制备物之间产品质量的一致性方面本身具有极大困难。
因此，需要一种以简单、可再现且高度可控的方式制备可聚合/可交联聚合物材料的连续方法，同时对人和环境具有提高的安全性并具有良好的产率。
一方面，本发明提供一种用于制备聚合物材料的连续流方法，该方法包括如下步骤：将至少两种各自包含一种或多种反应物的溶液引入到至少一个微型反应器中以混合该两种溶液形成反应溶液，其中每种反应物选自单体、引发剂、偶联剂、增链剂、预聚物、大分子单体和它们的混合物；将反应溶液连续地加入到旋管形式的直通型聚合反应器中，其中该直通型聚合反应器浸入在超声浴中并且能够提供足够使反应物(共)聚合的停留时间以形成具有所需的多分散性的聚合物。
另一方面，本发明提供一种用于以连续流方式制备聚合物材料的系统，该系统包括：至少一种微型反应器，在该反应器中可以导入至少两种各自包含一种或多种反应物的溶液并进行混合以形成反应溶液，其中每种反应物选自单体、引发剂、偶联剂、增链剂、预聚物、大分子单体和它们的混合物；直通型聚合反应器，其呈旋管形式并且与该微型反应器流动连通，使得反应溶液可以被连续地加入到该直通型聚合反应器中，其中该直通型聚合反应器浸入在超声浴中并且能够提供使反应物(共)聚合的停留时间以形成具有所需的多分散性的聚合物。
附图简述
图1显示根据本发明一个优选的实施方案用于生产适合于制备水凝胶接触透镜的预聚物的连续流动法的流程图。
图2显示根据本发明一个优选的实施方案用于进行(共)聚合的系统的流程图。
图3显示根据本发明一个优选的实施方案用于进行丙烯酸化反应的系统的流程图。
“预聚物”指的是这样的原料聚合物：其包含可交联基团并且可以被光化固化或热固化或化学固化(例如，交联和/或聚合)以得到具有的分子量比原料聚合物高得多的、交联的和/或聚合的聚合物。
“可光化交联的预聚物”指的是这样的原料聚合物：其含有烯属不饱和基团并且当受到光化辐射时可以交联而得到具有的分子量比原料聚合物高得多的交联聚合物。示例性的烯属不饱和基团包括丙烯酰基、甲基丙烯酰基、烯丙基、乙烯基或苯乙烯基。光化辐射的例子是UV辐射、电离辐射(例如，γ射线或X-射线辐射)和微波辐射。
术语“可交联的基团”在本文中作广义使用，且意图包括，例如，官能团和可光致交联或可热交联的基团，这对于本领域技术人员来说是熟知的。本领域众所周知的是一对匹配的可交联基团在已知的反应条件，如氧化-还原条件、缩合条件、加成条件、取代(或置换)条件、自由基聚合条件、2+2环加成条件、Diels-Alder反应条件、ROMP(开环易位聚合)条件、硫化条件、阳离子交联条件和环氧固化条件下可以形成共价键。例如，氨基可与醛共价键合(由醛基和氨基形成的席夫碱可进一步被还原)；羟基和氨基可与羧基共价键合；羧基和磺基可与羟基共价键合；巯基可与氨基共价键合；或碳碳双键可与另一个碳碳双键共价键合。
示例性的可交联基团包括羟基、氨基、酰胺基、硫氢基、-COOR(R和R′是氢或C1-C8烷基或环烷基)、卤化物(氯化物、溴化物、碘化物)、羰酰卤(x＝Cl、Br或I)、异硫氰酸酯、异氰酸酯、一氯三嗪、二氯三嗪、单-或二-卤素取代的吡啶、单-或二-卤素取代的二嗪、亚磷酰胺、顺丁烯二酰亚胺、氮丙啶、磺酰卤、羟基琥珀酰亚胺酯、酸酐、羟基磺基琥珀酰亚胺酯、亚氨酸酯、肼、叠氮基硝基苯基(axidonitrophenyl)、氮化物、3-(2-吡啶基二硫代)丙酰胺、乙二醛、醛、环氧和烯属不饱和基团。
“大分子单体”指的是含有能够进行进一步聚合/交联反应的可交联基团的中等或高分子量的化合物或聚合物。中等和高分子量一般是指平均分子量大于700道尔顿。优选地，大分子单体含有烯属不饱和基团并且可以光化聚合或热聚合。
“聚合物”是指通过聚合/交联一种或多种单体、预聚物、大分子单体或其结合形成的材料。
Mn是聚合物的数均分子量。Mw是聚合物的重均分子量。
“水凝胶”是指具有大约10-90wt％的平衡水含量的交联聚合物。
“硅氧烷水凝胶”是指通过包含至少一种含硅氧烷的单体或至少一种含硅氧烷的大分子单体的可聚合组合物共聚而得到的水凝胶。
“单体”是指低分子量化合物，该化合物包含一个或多个可交联基团并且可以光化或热或化学地交联和/或聚合，得到交联的和/或聚合的聚合物。低分子量通常是指平均分子量低于700道尔顿。
“引发剂”是指本领域技术人员通常已知的引发交联、聚合或共聚反应的化学品。
本文所用的术语“微型反应器”是要描述通过至少部分使用微技术和精密工程的方法制造的微型化反应系统，如本领域所熟知(W.Ehrfeld，V.Hessel，H.Lowe，“Microreactors”，WILEY-VCH：Weiheim(德意志联邦共和国，2000)。微型反应器内部结构的特征尺寸，就像流体通道，通常在从亚微米到亚毫米的范围内。
通常，微型反应器由为不同任务设计的各个加工模块(单元或微型装置)构成。各个加工模块的例子包括混合器、换热器、分离器、过滤器、气相反应器、液相反应器、气体/液体反应器、传感器、检测器、调节器等。各个加工模块必须彼此流体连通。
微型混合器是要描述这样的微型化装置：其进行目的在于在短时间内实现混合物中不同的各组分均匀分布的混合加工。由于微型混合器小的通道尺寸，几乎所有的微型混合器均依靠层流体制以将两种或多种流体混合称为一相。通常，微型混合器被构造成具有基于如下混合概念之一的流动排布：两个或多个子流接触，两个或多个子流碰撞，一种组分的许多小的子流注入到另一组分的主流中，注入两种组分的许多子流，通过提高流速降低垂直于流动方向的扩散程，歧管分流和再结合，以及周期性注入小的流体片断。
微型反应器可有利地用于在连续合成条件下进行加工合成。反应的热方面可以通过至今无法与之相比的精确度进行控制，因为输送反应介质和热交换介质的通道之间的壁常常可以制造得非常薄。其中非常少量的物料可以彼此反应的小体积使得可以进行非常安全的工艺控制，特别是当进行临界或危险的合成时。
一方面，本发明提供一种制备聚合物材料的连续流方法，该方法包括如下步骤：将至少两种各自包含一种或多种反应物的溶液引入到至少一个微型反应器中以混合该两种溶液形成反应溶液，其中每种反应物选自单体、引发剂、偶联剂、增链剂、预聚物、大分子单体和它们的混合物；将反应溶液连续地加入到旋管形式的直通型聚合反应器中，其中该直通型聚合反应器浸入在超声浴中并且能够提供足够使反应物(共)聚合的停留时间以形成具有所需的多分散性的聚合物。
根据本发明，根据本发明方法制备的聚合物材料可以是包含通过在已知反应条件，如氧化还原条件、缩合条件、加成条件、取代(或置换)条件、自由基聚合条件、2+2环加成条件、Diels-Alder反应条件、ROMP(开环易位聚合)条件、硫化条件、阳离子交联条件、和环氧固化条件下形成的共价键共价连接在一起的聚合物结构单元(即：衍生自各个反应物)的任何聚合物或共聚物。在聚合物中的单体单元对之间形成的、示例性的共价键包括烷(碳碳单键)、烯(碳碳双键)、酯、醚、缩醛、缩酮、乙烯基醚、氨基甲酸酯、脲、氨基甲酸乙酯、胺、酰胺、烯胺、亚胺、酰亚胺、肟、脒、亚氨酸酯、碳酸酯、原酸酯、膦酸酯、次膦酸酯、磺酸酯、亚磺酸酯、硫化物、硫酸酯、二硫化物、亚磺酰胺、氨磺酰、硫代酸酯、芳基、硅烷、硅氧烷、杂环、硫代碳酸酯、硫代氨基甲酸酯和磷酰胺。优选地，根据本发明制备的聚合物材料是适合用于制备水凝胶接触透镜或硅氧烷-水凝胶接触透镜的预聚物或大分子单体。
本发明的方法可适用于逐步反应(共)聚合、逐步缩聚反应、离子链式(共)聚合(ionic chain-reaction (co)polymerizations)、配位(complexcoordinative)(共)聚合和自由基链式(共)聚合。优选地，本发明的方法适用于逐步反应(共)聚合。更优选地，本发明的方法适用于包括第一类的一种或多种反应物和第二类的一种或多种反应物的反应溶液的逐步反应共聚，其中第一类反应物中的每一种包含两种或多种第一可交联基团而第二类反应物中的每一种包含两种或多种可与第一交联基团共反应以形成共价键的第二可交联基团。
根据本发明，反应物可以是上述(共)聚合中要求的任何化合物。例如，反应物可以是引发剂或偶联剂或(共)聚合物-结构单元，该结构单元可以是单体、预聚物、增链剂或大分子单体。
任何已知适合的引发剂都可用于本发明。本领域技术人员将非常知道如何选择用于引发(共)聚合的引发剂。
任何已知适合的偶联剂都可用于本发明。本领域技术人员将非常知道如何选择偶联剂以使两种(共)聚合结构单元交联。例如，碳二亚胺可以用于羧基与氨基的偶合而在偶合的分子之间不形成交联。碳二亚胺有利于酰胺形成。碳二亚胺的例子是1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺(EDC)、N，N′-二环己基碳二亚胺(DCC)、1-环己基-3-(2-吗啉基乙基)碳二亚胺、二异丙基碳二亚胺、或它们的混合物。在碳二亚胺(例如，EDC)作为介质的偶联反应中可以理想地包括N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)或N-羟基磺基琥珀酰亚胺以提高偶合(共轭)效率。EDC使NHS与羧基偶合，在分子上产生NHS活化点。形成的NHS酯可以与胺反应以形成酰胺。
优选地，使用与树脂结合的(resin-bound)碳二亚胺使羧基与胺偶合。结合树脂的试剂通过过滤或滗析容易地除去，这样，反应产物的纯化被简化。优选结合树脂的1-羟基苯并三唑催化剂与结合树脂的碳二亚胺一起使用用于制备本发明胺封端的含聚(烯化氧)的聚酰胺。
可以使用任何已知的合适(共)聚合物结构单元(即：单体、预聚物、大分子单体或它们的混合物)，只要它们中的每一个都含有至少一个可交联的基团，优选至少两个可交联的基团。本领域技术人员将知道如何选择一种或多种(共)聚合物结构单元。
根据本发明，包含一种或多种反应物的溶液可以通过将该反应物溶解于适合的溶剂中而制备。溶剂可以是水、任何合适的有机溶剂、水和一种或多种水溶性或水可溶混的有机溶剂的混合物、或几种有机溶剂的混合物。可以使用任何已知的合适溶剂，只要它们可以溶解单体和/或引发剂。示例性溶剂包括水、丙酮、醇(例如，甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇等)、二醇、酮、酯、环戊酮、环己酮、四氢呋喃(THF)、丙酮、甲基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、苯乙酮、二氯甲烷、二甲基亚砜、γ-丁内酯、二氯乙烷、异佛尔酮、邻-二氯苯、四氢呋喃、双丙酮醇、甲基乙基酮、丙酮、2-硝基丙烷、乙二醇单乙基醚、碳酸亚丙酯、环己醇、氯仿、三氯乙烯、1，4-二噁烷、乙酸乙酯、乙二醇单丁基醚、氯苯、硝基乙烷、乙二醇单甲基醚、乙酸丁酯、1-丁醇、甲基异丁基酮、硝基甲烷、甲苯、乙醇、二甘醇、苯、乙醚、乙醇胺、四氯化碳、丙二醇、己烷、乙二醇和甲酰胺。
水溶性或水可溶混的有机组分的例子包括乙二醇、丙二醇、二甘醇、甘油、二丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、酰胺、醚、脲、取代的脲、羧酸及其盐、酯、醇、有机硫化物、有机亚砜、砜(如环丁砜)、醇衍生物、卡必醇、丁基卡必醇、溶纤剂、三丙二醇单甲基醚、醚衍生物、氨基醇、酮、N-甲基吡咯烷酮、2-吡咯烷酮、环己基吡咯烷酮、羟基醚、亚砜、内酯、聚电介质、甲基磺酰基乙醇、四氢呋喃(THF)、咪唑、甜菜碱和其他水溶性或水可溶混材料，以及它们的混合物。
要导入到微型反应器中的每种溶液通常包含一种或多种彼此不反应的反应物。如果有两种可彼此反应的反应物，它们应该单独地包含在两种独立的溶液中，即：一种在第一溶液中而另一种在第二溶液中。
根据本发明，可以使用任何已知适合的微型反应器。优选地，微型反应器是由W.Ehrfeld在Chimia 56(2002)，598-604(尤其是图7)中描述的那些，其各自由各个加工模块组成。各个加工模块经连接系统装有连接元件。连接元件在组装过程中不是必定相连，以这样的方式使得从一个加工模块通到下一个模块的流体通道彼此连接以形成对外部的密封。当连接元件代表模块的主要部分时被认为是紧密连接的。优选将各个加工模块安置在基础板上，两个模块之间的流体连通用密封板密封并用夹持机构将模块夹在一起。
本领域技术人员将非常知道如何选择各个加工模决并将它们组装成本发明中使用的微型反应器。根据本发明，微型反应器包括至少一个微型混合器。任何类型的微型混合器可以用于本发明。
微型反应器优选包括一个或多个微型换热器，所述换热器控制要加入到微型混合器中的一种或多种溶液的温度和要加入到旋管形式的直通型聚合反应器中的反应溶液的温度。
任选地，微型反应器可进一步包括微型过滤器、压力传感器、检测器和/或调节器。
在本发明中微型反应器用来在将反应溶液加入到直通型聚合反应器中之前充分混合反应溶液中的反应物。因此，有利的和理想的是将要加入到微型混合器中的溶液的温度保持在相对低的温度下，在该温度下微型反应器内部没有明显的(共)聚合可以发生。如本文所用的“没有明显的(共)聚合”要描述的是在微型反应器内凝胶化最小或没有凝胶化。
应当理解的是也可以通过稀释一种或多种反应物的浓度，优选同时保持反应物总的化学计量来减慢微型反应器中的(共)聚合速率。例如，对于反应溶液的逐步反应共聚，可以稀释要加入到微型反应器中的两种溶液中的一种或两种以形成反应溶液。如果仅仅稀释一种溶液，可以相应按比例地增加该溶液的流动速率，使得所有反应物的总体表观化学计量保持不变。本领域技术人员将非常知道如何选择每种反应物的合适浓度以减慢反应物的(共)聚合，使得微型反应器中没有明显的(共)聚合发生，以及如何调节流动速率以保持总的化学计量不变。
在一个优选的实施方案中，通过将要加入到微型混合器中的至少一种溶液的温度维持在相对较低和/或将至少一种反应物的浓度稀释同时将反应物的所需总体化学计量保持恒定而保证微型反应器中没有明显的(共)聚合发生。微型反应器可精确地控制反应物的浓度比(或化学计量)并且可以通过它在微型混合器之后的换热器单元有效地控制要加入到直通型聚合反应器中的反应溶液的温度。
如本文使用的旋管形式的直通型聚合反应器是要描述具有所需长度的紧凑装置。直通型聚合反应器的长度可以进行选择以提供足够使反应物(共)聚合的停留时间以形成具有所需的多分散性的聚合物。根据本发明，直通型聚合反应器的长度优选为0.5m-100m，更优选为2m-100m。
根据本发明，直通型聚合反应器可以是一个单独的管，一簇(或多个)彼此相连形成直通隧道的管、一个或多个静态混合器或反应器，旋管或它们的结合。
静态混合器和反应器的例子包括Sulzer混合器和Sulzer反应器以及EP 1 184 159 A2中描述的装置。示例性的Sulzer混合器和反应器是来自Sulzer Chemtech的Sulzer SMX混合器、Sulzer SMI混合器、Sulzer SMR混合器-反应器、Sulzer SMXL直流混合器-换热器、Sulzer混合器SMV。
在一个优选的实施方案中，直通型聚合反应器是由一个或多个管，例如钢管或金属管制成的旋管。旋管有利地具有小的紧凑尺寸同时提供(共)聚合可在其中发生的具有相对较长长度的隧道。通过使用钢管或金属管制成旋管形式的反应器，热交换可以更有效率。应当理解的是也可以使用由导热塑料制成的管用于制造旋管形式的聚合反应器。
用于制造旋管形式的直通型反应器的管的直径和长度会影响对于聚合反应器的停留时间。可以使用直径和长度的任意结合，只要停留时间长度足以消耗至少一种类型的反应物。如果直径太小和/或长度太长，就可能在反应器中产生较大的压力。用于制造旋管形式的直通型反应器的每根管的直径最多100mm，优选最多20mm，更优选最多5mm和最优选为0.5mm-2.5mm。用于制造旋管形式的直通型反应器的一根或多根管的总长度优选为5m-100m，更优选为10m-65m。
如果需要催化剂促进(共)聚合，旋管形式的直通型聚合反应器的隧道可以用任何形式的催化剂填充，或者，旋管形式的直通型聚合反应器的隧道壁可以用催化剂涂敷。
还应当理解旋管形式的直通型聚合反应器的隧道可以用任何不同的填料包括试剂进行填充。在某些实施方案中，这些填料可用于进行有用的化学和/或生物反应。例如，具有共价结合的碳二亚胺的珠粒可以填充直通型聚合反应器，其中(共)聚合物可以通过单体、预聚物、增链剂和/或大分子单体的羧基和胺偶合而形成。
据发现，尽管直通型反应器可以延长有机二胺和/或多胺(即：具有两个或多个氨基的单体和预聚物)与二异氰酸酯和/或聚异氰酸酯逐步反应(共)聚合的停留时间并且可以制备聚合物材料，但是在聚合反应器中会形成小部分高分子量聚合物，其不溶于反应溶液(或流体)中所用的溶剂中。据信由于反应物和形成的中间体不均匀的局部浓度分布，此高分子量部分可以，特别是横跨基本与流动方向垂直的横截面。众所周知当流体流过管或隧道时，根据流体到隧道壁或管壁的距离，流体的局部流动速率有差异。在壁上或在壁附近，流动速率最慢(即：层流或死体积)。流体离壁越远，流体速率越快。由于这种局部流动速率的差异，反应物(单体和反应性中间体聚合物)在与管壁或隧道壁接触的薄层中具有比在“本体”流体中长得多的停留时间，因为扩散通常是相对缓慢的过程，尤其是对于形成并要进一步反应的中间体聚合物来说。这里术语“本体”是用来描述不是直接地临近管壁或隧道壁的流体或溶液部分。该停留时间上的差异可导致形成具有非常高的聚合度的大分子，其已知在自由基聚合或共聚，或逐步聚合或共聚的情况下形成。这些高分子量部分可能是所不希望的，降低产品质量或至少导致摩尔质量分布显著变宽(例如， M w M n ≥ 6 )。这也可能造成在反应器系统中形成有害的沉积物并且反应器系统中有害的沉积物形成可导致系统堵塞和不能进行长期运行。
本申请人通过将聚合反应器浸到超声浴中已经解决了此问题。由此，聚合物有害的高分子量部分的形成可以最小化或基本消除。如这里所用的“聚合物有害的高分子量部分”是要描述具有高分子量和/或不溶于反应(聚合)溶液起始溶剂中的聚合物部分。据信超声波可以加速扩散，使得聚合反应器内可以保持反应物(例如，单体、引发剂和/或反应性中间体聚合物)基本均匀的横截面浓度分布(或者使层流或死体积最小化)。术语“横截面浓度分布”指的是反应物在基本垂直于流动方向的横截面上的浓度分布。通过最小化或消除聚合物有害的高分子量部分的形成，产物质量可以显著提高，可以实现窄的多分散性(例如，小于6.0，优选小于5.0，更优选小于4.0，再更优选小于3.0)，并可避免由于沉积物引起的反应器系统的潜在堵塞。
任何合适的超声浴可以用于本发明。应当理解如果超声浴具有温度控制能力，它也可以用来控制(共)聚合温度，如本领域技术人员所熟知。通过控制要加入到直通型聚合反应器中的反应溶液的温度和直通型聚合反应器内的(共)聚合温度，人们可控制直通型聚合反应器内的(共)聚合速率。
如果(共)聚合太快，微型反应器中可能产生凝胶化，并且由于其内部结构的特征性的小尺寸，凝胶化可能堵塞整个系统，尤其是微型反应器。如果(共)聚合太慢，则可能需要极长的停留时间以完成(共)聚合。至少一个微型反应器和至少一个浸入在超声浴中的直通型聚合反应器结合可以确保(共)聚合的可控制性和可重复性。
应当理解可以使用其他强制的物质运输，例如，搅拌或振荡以加速扩散，使得在聚合反应器内可以保持反应物(例如，单体、引发剂和/或反应性中间体聚合物)基本均匀的横截面浓度分布(即：在微观水平上保持停留时间基本均匀分布和/或使直通型聚合反应器中的死体积最小化)。
例如，直通型聚合反应器中可以建立混合室，例如微型混合器。每个混合室含有磁性珠粒。每个混合室中的混合可以通过刺激珠粒运动而被外力驱动。
在一个优选的实施方案中，本发明的方法进一步包括由聚合反应器收集的(共)聚合物与一种或多种反应物反应的步骤，所述反应物的每一种选自单体、引发剂、偶联剂、增链剂、预聚物、大分子单体和它们的混合物。此步骤可以在反应器或微型反应器或包括至少一个微型反应器和至少一个直通型聚合反应器的系统中进行。通过该额外的反应步骤，可以用连续法制备嵌段共聚物。
在另一个优选的实施方案中，本发明的方法进一步包括由聚合反应器收集的(共)聚合物与一种或多种反应物反应以将烯属不饱和基团引入所得聚合物的步骤。作为说明性实施例，由直通型聚合反应器收集的所得聚合物是聚氨酯、聚脲、聚酰胺、聚醚或带有端部官能团，例如异氰酸根、羟基、羧基、环氧基、氨基或羰基卤等的聚酯。在此情况下，该聚合物材料可以与具有至少一个烯属不饱和基团和可与该聚合物材料的端部官能团共反应的官能团的化合物，如本领域技术人员所已知。
在另一个实施方案中，本发明的方法可以任选地包括一个或多个如下步骤：将反应溶液中使用的溶剂与水或水溶性或水溶混的溶剂交换；在(共)聚合之前或之后调节聚合反应器中反应溶液的pH；(共)聚合之后部分或全部除去聚合反应器中反应溶液中使用的有机溶剂(例如，通过刮膜式蒸馏等)；过滤所得的(共)聚合物；从反应溶液中分离所得的(共)聚合物；纯化所得的(共)聚合物。
图1示意性说明了用于制备可光化交联的聚脲预聚物90的连续流方法100。
在混合槽10中通过将试剂1溶解于溶剂(例如，水-THF混合物)中而制备第一溶液，在混合槽10中通过加热/或制冷循环器12将温度控制和保持在所需的温度(例如，0-5℃)。试剂1可以包含，例如聚(烯化氧)二胺(例如，
Figure C20068000687400151
XTJ501和
Figure C20068000687400152
XTJ502)和三胺(例如，双-六亚甲基三胺)。
在混合槽20中通过将试剂2溶解于溶剂(例如，四氢呋喃(THF))中而制备第二溶液，试剂2可以包含，例如二异氰酸酯(例如，来自AldrichChemicals的异佛尔酮二异氰酸酯)和三异氰酸酯(例如，来自DegussaChemicals的
Figure C20068000687400153
T1890/100)。
将第一和第二溶液(通过泵14、24)分别泵入存贮槽16和18中，然后可通过使用计量泵17和18(或等效物)将其泵入包括微型混合模块31和换热器模决32的微型反应器30中。微型反应器30将第一和第二溶液混合，形成反应溶液，将该反应溶液加入到浸入在超声浴中的直通型聚合反应器40(例如，由钢管制成的旋管)中。试剂1和试剂2共聚，形成氨基封端的聚脲聚合物，其被收集在槽50中，随后经由泵51被加入到间歇式反应器60中。通过计量泵64将丙烯酰氯62加入到间歇式反应器60中，在该反应器中将其与氨基封端的聚脲聚合物混合以形成反应混合物，其pH通过由计量泵65加入NaOH溶液63进行调节。间歇式反应器60的温度通过循环制冷器61进行控制。反应之后，在反应混合物中形成丙烯酸化的聚脲预聚物，将其收集在槽70中，然后通过计量泵71将其导入蒸馏器80中，在其中有机溶剂83(例如，THF)由产物90(即：丙烯酸化的聚脲预聚物)中除去。蒸馏器80可以是带有循环加热器81和循环制冷器82的刮膜式蒸馏器。本领域技术人员将理解产物90可以进一步被纯化，例如，通过超滤纯化。
应当理解，在间歇式反应器60中进行的丙烯酸化反应可以另外在微型反应器中进行，其中的一个例子示于图3中。将含有氨基封端的聚脲聚合物的反应混合物由槽50通过微型反应器300的进口加入到微型反应器300中。在微型混合器303中与丙烯酰氯62混合之前，在微型混合器301中将含有氨基封端的聚脲聚合物的反应混合物与NaOH溶液63混合以调节pH，然后用换热器320将其加热或冷却。微型反应器模块340结合在微型混合器303的下游以提供用于丙烯酸化反应的足够的停留时间。反应之后，将反应混合物加入到槽70中。
另一方面，本发明提供一种以连续流方式制备聚合物材料的系统，该系统包括：至少一个微型反应器，至少两种各自包含一种或多种反应物的溶液可以引入其中并进行混合以形成反应溶液，其中每种反应物选自单体、引发剂、偶联剂、增链剂、预聚物、大分子单体和它们的混合物；直通型聚合反应器，其呈旋管形式并与微型反应器流体连通，使得该反应溶液可以被连续加入到直通型聚合反应器中，其中直通型聚合反应器浸入在超声浴中并能够提供用于使反应物(共)聚合的停留时间以形成具有所需多分散性的聚合物。
在另一个优选的实施方案中，本发明的系统可进一步包括一个或多个另外的微型反应器、溶剂交换装置、蒸馏装置、过滤器、传感器、检测器、分离装置等。
在一个优选的实施方案中，本发明的系统进一步包括嵌入的质量控制系统。
图2显示根据一个优选实施方案的本发明的系统200。系统200包括微型反应器和浸入在超声浴中并与该微型反应器流体连通的直通型聚合反应器240(由钢管制成的旋管)。如图2所示的微型反应器包括3个换热器模块(201、202和203)、温度传感器模块205、压力传感器模块212和微型混合器模块220。换热器模块(201、202)可以是板型换热器(例如，来自HRFELD Mikrotechnik BTS GmbH)。换热器模块(203)可以是同轴换热器(例如，来自EHRFELD Mikrotechnik BTS GmbH)。微型混合器模块220可以是来自EHRFELD Mikrotechnik BTS GmbH的狭缝式板式混合器LH25。所有模块如图2所示进行组装。溶液1通过微型反应器的进口导入并在导入微型混合器220之前用换热器模块201加热或冷却。类似地，溶液2通过微型反应器的进口导入并在导入微型混合器220之前用换热器模块202加热或冷却。将溶液1和2混合以形成反应溶液，在从微型反应器的出口出来之前用换热器模块203将其加热或冷却。有利的是压力传感器模块212包括在微型反应器中以帮助控制系统200中的压力。
伴随着本发明有多种优点。
首先，本发明方法的可靠性和可重复性相对较高，因为其易于控制多个反应条件(例如，温度、反应物浓度、反应物均匀的局部浓度分布、反应器中的反应时间、压力、反应介质等)。使用至少一个微型反应器和至少一个旋管形式的直通型聚合反应器的结合使得非常精确地控制流动速率。这种对流动速率的精细控制以及对反应器中停留时间的准确控制提供了高度可控的反应系统。本发明方法的精细流体控制还具有使得输入的试剂能够与反应的正确化学计量相匹配的优点。这样可导致更有效率和成本有效的方法，该方法留下很少或不留下另外将降低主产物收率的未反应的试剂。这也减少，并且可能完全消除了需要对产物进一步纯化的程序。
反应的启动可以通过使用外部影响如热、光、或电作用进行诱导，如常规化学合成中所进行。
可以通过利用外部影响或者除去影响使用另外的措施停止反应。作为例子可以使用加热器来引发反应和使用冷却元件来停止反应。
本发明方法中改进的反应控制允许时间在高度限定的条件下制备试剂。这种控制将允许生产和控制危险的试剂，使得它们保持在安全的方式。在导入流路或微型通道或直通型聚合反应器内以及在微型反应器本身内减少的试剂量降低了与处理危险或爆炸性试剂相关的潜在风险。
第二，可快速可靠地筛检聚合物合成方法的稳健性。
第三并且最重要的是，通过本发明人们可以通过数量增加的途径而不是通过增加规模来提高聚合物材料制备中的生产量。只是通过多次重复本发明反应器系统的功能单元，例如，微型反应器和聚合反应器，就可以提高生产量。数量增加可以保证当增加总的系统尺寸时能够保持基本单元的所需特征。这将为制造商提供对市场需求更柔性的回应。
本发明的方法和系统在制备适合制造水凝胶接触透镜和用于制造硅氧烷水凝胶接触透镜的大分子单体的水溶性、可光化交联的预聚物方面可以发现特别的用途。
实施例
实施例1
制备胺溶液(溶液A)
在带夹套的1L反应器中通过将XTJ502(HunstmanChemicals)和双-六亚甲基三胺(Aldrich Chemicals)溶解在四氢呋喃(THF)-水混合物(以400g THF：250g水的比率)中而制备溶液A，并在搅拌下将其冷却到内部温度为0-5℃。
Figure C20068000687400182
XTJ501的浓度基于XTJ501(来自Hunstman Chemicals)的胺基团为大约84毫当量(meq)，XTJ502的浓度基于胺基团为50meq，双-六亚甲基三胺的浓度基于胺基团为26.8meq。
制备异氰酸酯溶液(溶液B)
通过将异佛尔酮二异氰酸酯(Aldrich Chemicals)和
Figure C20068000687400185
T1890/100(来自Degussa Chemicals)溶解于四氢呋喃(THF)中到具有100异氰酸酯基meq的异佛尔酮二异氰酸酯和26.8异氰酸酯基meq的
Figure C20068000687400186
T1890/100来制备溶液B。
实施例2
1.在不用直通型聚合反应器情况下共聚。
在一系列实验中，使用如图2所示没有聚合反应器240的反应器系统由溶液A和B制备具有端氨基的聚脲聚合物。来自EHRFELDMikrotechnik BTS GmbH的板式换热器用于换热器模块(201，202)。换热器模块203是来自EHRFELD Mikrotechnik BTS GmbH的同轴换热器。微型混合器模块220是来自EHRFELD Mikrotechnik BTS GmbH的狭缝式板式混合器LH 25。温度传感器模块205和压力传感器模块212来自EHRFELD Mikrotechnik BTS GmbH。将溶液A与溶液B的流动速率之比保持为大约7∶6。作为溶液A和溶液B的流动速率总和的总流动速率，从2ml/分钟到15ml/分钟变化。微型换热器模块(201，202)的温度几乎相同，且设定在15℃或20℃。在微型混合器220中测定的温度根据总的流动速率从7℃到39℃变化。总的流动速率越高，微型混合器中的温度越高。微型换热器模块203的温度设定在-8、0、5、25、30、35、40、50或60℃、据观察在温度传感器模块205之后立即收集的所有溶液是/变得混浊/乳状，和/或在收集容器中发生凝胶化。收集容器的凝胶化可以通过搅拌消除。这一系列实验的结果表明微型反应器单独不适合用于制备基于二胺或多胺与二异氰酸酯或聚异氰酸酯之间的逐步增长(逐步反应)共聚的聚脲预聚物。
2.用未浸入在超声浴中的直通型聚合反应器共聚。
在另一个实验中，将旋管形式的直通型聚合反应器与上述微型反应器的温度传感器模块205相连。该直通型聚合反应器是沿着圆柱缠绕的Teflon管(I.D.＝4.35mm和长度＝3.4m)。此系统用来由溶液A和B制备具有端氨基的聚脲聚合物。溶液A的流动速率为大约8.8ml/分钟，溶液B的流动速率为大约1.16ml/分钟。微型换热器模块(201，202)的温度几乎相同，且设定在15℃或20℃。在微型混合器220中测定的温度为大约23℃。微型换热器模块203的温度设定在35℃。在旋管中的停留时间可以通过下面的方程式进行计算：
Figure C20068000687400201
在直通型聚合反应器之后立即收集的溶液是澄清的但含有絮片体。该系列实验的结果表明未浸入在超声浴中的直通型聚合反应器不适合用于制备基于二胺或多胺与二异氰酸酯或聚异氰酸酯之间的逐步增长(或逐步反应)共聚的聚脲聚合物。
3.用浸入在超声浴中的直通型聚合反应器共聚。
A)在另一系列实验中使用由一根或多根钢管制成的旋管代替上述Teflon管。该旋管具有的I.D.(内径)为2.1mm和长度为14.5或58m。溶液A的流动速率为12.8、13.26或51.28ml/分钟，而溶液B的流动速率为1.74或2.18或8.74ml/分钟。微型换热器模块(201，202)的温度几乎相同，且设定在20℃。在微型混合器220中测定的温度为23+-1℃。微型换热器模块203的温度设定在30℃。在直通型聚合反应器之后立即收集的溶液是澄清的并用于通过实施例3中具有端氨基的所得聚脲聚合物的丙烯酸化来制备可光化交联的聚脲预聚物。
B)进行一些列实验以检验温度和反应物浓度(或反应物的化学计量)对逐步增长共聚的影响。设定不同的微型加热模块(201，202，205)温度以检验在微型混合器中混合之前和混合之后温度对共聚可重复性的影响。异氰酸酯浓度如表1所示变化，同时保持化学计量基本恒定。
表1中所示的结果表明对于基于异氰酸酯和氨基之间的反应的共聚，微型加热模块(201，202，205)的温度将有利地设定在相对较低的温度下以显著降低共聚速率，使得微型反应器和直通型聚合反应器中的凝胶化可以在超声下消除。类似地，通过稀释异氰酸酯的浓度同时基本保持化学计量，即使在相对较高的温度下凝胶化也可以最小化或消除。因此，优选微型加热模块(201，202，205)的温度和/或胺与异氰酸酯的化学计量结合可以调节以确保微型反应器中没有明显的共聚发生，大部分共聚发生在旋管形式的直通型聚合反应器中。
Figure C20068000687400211
另外，这一系列的实验结果表明后面连接着浸入在超声浴中的直通型聚合反应器的微型反应器适合于制备基于二胺或多胺与二异氰酸酯或聚异氰酸酯之间逐步增长(或逐步反应)共聚的聚脲聚合物。
实施例3
制备可光化交联的预聚物
将几种含有来自实施例2的氨基封端的聚脲聚合物的所得反应混合物(3种溶液来自3A和6种溶液(试验5-10)来自3B)用来如下制备可光化交联的聚脲预聚物。将反应混合物搅拌30分钟同时保持内部温度为0-5℃。三次添加22g碳酸钠(20％水溶液)，接着添加3g丙烯酰氯(来自AldrichChemicals)，其中每次添加之间大概30分钟，同时保持内部温度低于10℃。第3次添加之后，将反应混合物进一步搅拌30分钟，同时允许内部温度达到环境温度。将反应混合物在17μm的烧结玻璃滤器上过滤。然后将产物在旋转蒸发器上浓缩以提供基本不合THF的溶液。将溶液在1kD的膜上进行超滤，直到测定的渗透导电率低于30μS/cm。通过使溶液在压力下通过0.45μm的Teflon膜将该溶液进一步纯化。将该溶液用20-200ppm的羟基TEMPO稳定。
这一系列的实验结果表明由后面连接着浸入在超声浴中的直通型聚合反应器的微型反应器得到的可光化交联的聚脲预聚物适合用于制备水凝胶接触透镜和用于制备硅氧烷水凝胶接触透镜的大分子单体。

Claims (12)

1.一种用于制备聚合物材料的连续流方法，包括如下步骤：
a)将至少两种各自包含一种或多种反应物的溶液引入到微型反应器中以混合该两种溶液形成反应溶液，其中每种反应物选自单体、偶联剂、增链剂、预聚物、大分子单体和它们的混合物，其中所述单体包含一个或多个选自以下的可交联基团：羟基、氨基、酰胺基、硫氢基、羧基、卤化物、羰酰卤、异硫氰酸酯、异氰酸酯、一氯三嗪、二氯三嗪、单-或二-卤素取代的吡啶、单-或二-卤素取代的二嗪、亚磷酰胺、氮丙啶、磺酰卤、羟基琥珀酰亚胺酯、酸酐、羟基磺基琥珀酰亚胺酯、亚氨酸酯、肼、叠氮基硝基苯基、氮化物、3-(2-吡啶基二硫代)丙酰胺、、醛、环氧和烯属不饱和基团，其中所述单体在逐步反应(共)聚合、离子链式(共)聚合、配位(共)聚合或自由基链式(共)聚合中能够光化、热或化学地聚合；和
b)将反应溶液连续地加入到旋管形式的直通型聚合反应器中，其中该直通型聚合反应器浸入在超声浴中并能够提供足够使反应物(共)聚合的停留时间以形成具有所需的多分散性的(共)聚合物。
2.权利要求1的方法，其中所述单体包含一个或多个选自乙二醛的可交联基团。
3.权利要求1的方法，其中所述单体包含一个或多个选自顺丁烯二酰亚胺的可交联基团。
4.权利要求1的方法，其中所述单体在逐步缩聚反应中能够光化、热或化学地聚合。
5.权利要求1-3中任一项的方法，其中直通型聚合反应器中发生的反应物(共)聚合是逐步反应(共)聚合。
6.权利要求1-4中任一项的方法，其中直通型聚合反应器中发生的反应物(共)聚合是逐步缩聚反应。
7.权利要求1-3中任一项的方法，其中直通型聚合反应器中发生的反应物(共)聚合是离子链式(共)聚合、配位(共)聚合、或自由基链式(共)聚合。
8.权利要求1-3中任一项的方法，其中直通型聚合反应器是由一根或多根长度为2m-100m的管制成的旋管，每根管具有的直径为0.5mm-5mm。
9.权利要求8的方法，其中每根管用一种或多种催化剂填充，或其中每根管的管壁用一种或多种催化剂涂敷。
10.权利要求1-4中任一项的方法，其中形成的(共)聚合物具有的多分散性
Figure C2006800068740003C1
为5.0或更小。
11.权利要求1-4中任一项的方法，其在步骤b)之后进一步包括使由聚合反应器收集的(共)聚合物与一种或多种另外的反应物反应的步骤(c)，所述另外的反应物各自选自单体、引发剂、偶联剂、增链剂、预聚物、大分子单体和它们的混合物。
12.权利要求11的方法，其中步骤(c)将烯属不饱和基团引入到步骤(b)中获得的(共)聚合物中，其中步骤(b)中获得的(共)聚合物包含端部官能团，其中所述一种或多种另外的反应物各自包含至少一种烯属不饱和基团和可与(共)聚合物的端部官能团共反应的官能团。
CN200680006874A 2005-03-04 2006-03-02 制备聚合物材料的连续方法 Expired - Fee Related CN100579991C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US65893005P 2005-03-04 2005-03-04
US60/658,930 2005-03-04

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101133086A CN101133086A (zh) 2008-02-27
CN100579991C true CN100579991C (zh) 2010-01-13

Family

ID=36282935

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200680006874A Expired - Fee Related CN100579991C (zh) 2005-03-04 2006-03-02 制备聚合物材料的连续方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7795359B2 (zh)
EP (1) EP1861428B1 (zh)
CN (1) CN100579991C (zh)
AT (1) ATE472559T1 (zh)
DE (1) DE602006015171D1 (zh)
MY (1) MY141986A (zh)
WO (1) WO2006094706A1 (zh)

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2557822C (en) * 2004-03-02 2010-06-15 Velocys, Inc. Microchannel polymerization reactor
US7641860B2 (en) * 2006-06-01 2010-01-05 Nanotek, Llc Modular and reconfigurable multi-stage microreactor cartridge apparatus
DE102006061966A1 (de) * 2006-12-21 2008-06-26 Bayer Technology Services Gmbh Verfahren zur Darstellung von Thiophenen
DE102006061967A1 (de) * 2006-12-21 2008-06-26 Bayer Technology Services Gmbh Verfahren zur Darstellung von oligomeren Thiophenen
US8283384B2 (en) 2008-01-24 2012-10-09 University Of Utah Research Foundation Adhesive complex coacervates and methods of making and using thereof
KR101540752B1 (ko) 2008-01-24 2015-07-31 유타대학연구재단 접착성 복합 코아세르베이트 및 그 제조 방법 및 사용 방법
FR2929612B1 (fr) * 2008-04-03 2011-02-04 Rhodia Operations Procede d'oligomerisation des isocyanates en continu
RU2507214C2 (ru) * 2008-05-02 2014-02-20 Басф Се Способ и устройство для непрерывного получения полимеризатов методом радикальной полимеризации
DE102008034473A1 (de) * 2008-07-24 2010-01-28 Bayer Technology Services Gmbh Verfahren zur Herstellung von strahlungshärtbaren, Urethangruppen enthaltenden Präpolymeren
CN101392064B (zh) * 2008-11-07 2011-02-09 东华大学 一种单分散聚乳酸微球的制备方法
WO2010132166A1 (en) 2009-05-13 2010-11-18 Dow Corning Corporation Continuous process for polymerization and emulsification of siloxane
US7943687B2 (en) * 2009-07-14 2011-05-17 Xerox Corporation Continuous microreactor process for the production of polyester emulsions
US8763623B2 (en) * 2009-11-06 2014-07-01 Massachusetts Institute Of Technology Methods for handling solids in microfluidic systems
WO2011106595A1 (en) * 2010-02-26 2011-09-01 University Of Utah Research Foundation Adhesive complex coacervates produced from electrostatically associated block copolymers and methods for making and using the same
CN103025360A (zh) 2010-05-24 2013-04-03 犹他大学研究基金会 增强的粘合剂复合物凝聚层和其制备和使用方法
US9173971B2 (en) 2010-11-12 2015-11-03 University Of Utah Research Foundation Simple adhesive coacervates and methods of making and using thereof
CN102504254A (zh) * 2011-10-25 2012-06-20 珠海彩珠实业有限公司 一种高效液晶取向剂的制备方法及其设备
CN109970950A (zh) 2011-11-30 2019-07-05 科思创德国股份有限公司 用于连续异氰酸酯改性的方法
WO2014123665A1 (en) 2013-02-06 2014-08-14 Kci Licensing, Inc. Polymers, preparation and use thereof
WO2014205252A2 (en) * 2013-06-20 2014-12-24 Mercy Medical Research Institute Extended release drug-delivery contact lenses and methods of making
EP3632478B1 (en) 2014-07-14 2022-09-28 University of Utah Research Foundation In situ solidifying solution and methods of making and using thereof
US9902706B2 (en) 2014-10-27 2018-02-27 Cytec Industries Inc. Process for making benzoxazines
US9481764B1 (en) * 2015-10-13 2016-11-01 The Boeing Company Flow reactor synthesis of polymers
JP7071351B2 (ja) * 2016-11-07 2022-05-18 オルネクス ネザーランズ ビー．ヴイ． チキソトロピー組成物の調製方法
US11896234B2 (en) 2018-01-26 2024-02-13 Fluidx Medical Technology, Llc Apparatus and method of using in situ solidifying complex coacervates for vascular occlusion
EP3947495B1 (de) 2019-04-01 2023-06-14 Basf Se Kontinuierliche herstellung von polyurethan-prepolymeren
CN111777700B (zh) * 2019-04-03 2021-10-12 中国科学院化学研究所 微反应器中配位聚合制备聚烯烃的方法
CN113248642B (zh) * 2021-05-13 2022-07-26 浙江大学 一种基于微通道反应器技术制备聚烯烃弹性体的方法及产品
EP4101530A1 (de) * 2021-06-10 2022-12-14 Evonik Operations GmbH Semi-kontinuierliche suspensionspolymerisation von polyacrylaten im kapillarreaktor
US11572324B1 (en) * 2021-09-09 2023-02-07 Chevron Phillips Chemical Company, Lp Methods for operating ethylene oligomerization reactor systems with an integrated ultrasonic flow meter
EP4386025A1 (de) 2022-12-15 2024-06-19 Aurotec GmbH Verfahren und modularer reaktor zur herstellung eines prepolymers
CN116655841B (zh) * 2023-06-06 2024-04-19 中国石油天然气股份有限公司 一种连续溶液聚合方法及系统

Family Cites Families (59)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2549372C2 (de) 1975-11-04 1984-08-09 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Polyurethan-Elastomeren
DE2719970A1 (de) * 1977-05-04 1978-11-16 Bayer Ag Verfahren zur herstellung von polyisocyanat-polyadditionsprodukten
US5034461A (en) * 1989-06-07 1991-07-23 Bausch & Lomb Incorporated Novel prepolymers useful in biomedical devices
DE4027594A1 (de) * 1990-08-31 1992-03-05 Herberts Gmbh Wasserverduennbares copolymerisat, dessen herstellung und verwendung, sowie waessrige ueberzugsmittel
TW272976B (zh) 1993-08-06 1996-03-21 Ciba Geigy Ag
US5712356A (en) 1993-11-26 1998-01-27 Ciba Vision Corporation Cross-linkable copolymers and hydrogels
US5580523A (en) 1994-04-01 1996-12-03 Bard; Allen J. Integrated chemical synthesizers
US6030917A (en) * 1996-07-23 2000-02-29 Symyx Technologies, Inc. Combinatorial synthesis and analysis of organometallic compounds and catalysts
CN1088385C (zh) 1994-10-22 2002-07-31 研究中心实验室(有限) 用于在不混溶流体之间进行扩散传递的方法与设备
DE69530101T2 (de) 1994-10-22 2004-03-11 Central Research Laboratories Ltd., Hayes Verfahren und vorichtung fur diffusionsaustausch zwischen nicht mischbare flüssigkeiten
US5665840A (en) 1994-11-18 1997-09-09 Novartis Corporation Polymeric networks from water-soluble prepolymers
TW349967B (en) 1995-02-03 1999-01-11 Novartis Ag Process for producing contact lenses and a cross-linkable polyvinylalcohol used therefor
ATE178414T1 (de) 1995-02-03 1999-04-15 Novartis Ag Vernetzte polymere enthaltend ester- oder amidgruppen
DE19511603A1 (de) 1995-03-30 1996-10-02 Norbert Dr Ing Schwesinger Vorrichtung zum Mischen kleiner Flüssigkeitsmengen
FR2735480B1 (fr) * 1995-06-15 1997-07-18 Atochem Elf Sa Procede de polymerisation anionique en continu d'au moins un monomere (meth)acrylique pour l'obtention de polymeres a haut taux de solide
US6524532B1 (en) * 1995-06-20 2003-02-25 The Regents Of The University Of California Microfabricated sleeve devices for chemical reactions
WO1998017704A1 (en) 1996-10-21 1998-04-30 Novartis Ag Crosslinkable polymers
TW425403B (en) 1997-02-04 2001-03-11 Novartis Ag Branched polyurethane (meth)acrylate prepolymers, opthal-mic mouldings derived therefrom and processes for their manufacture
JP4144902B2 (ja) 1997-02-21 2008-09-03 ノバルティス アクチエンゲゼルシャフト 眼用成形品
AU9743298A (en) 1997-09-16 1999-04-05 Novartis Ag Crosslinkable polyurea polymers
GB9723260D0 (en) * 1997-11-05 1998-01-07 British Nuclear Fuels Plc A method of performing a chemical reaction
WO1999044736A1 (de) 1998-03-04 1999-09-10 INSTITUT FüR MIKROTECHNIK MAINZ GMBH Verfahren zur durchführung chemischer umsetzungen in einem mikroreaktor und solch ein mikroreaktor
DE19816886C2 (de) * 1998-04-17 2001-06-07 Axiva Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Polymerisaten
US6306658B1 (en) * 1998-08-13 2001-10-23 Symyx Technologies Parallel reactor with internal sensing
US6528026B2 (en) * 1998-08-13 2003-03-04 Symyx Technologies, Inc. Multi-temperature modular reactor and method of using same
US6890492B1 (en) * 1998-08-13 2005-05-10 Symyx Technologies, Inc. Parallel reactor with internal sensing and method of using same
US6759014B2 (en) * 2001-01-26 2004-07-06 Symyx Technologies, Inc. Apparatus and methods for parallel processing of multiple reaction mixtures
EP1002807A1 (en) 1998-11-20 2000-05-24 Novartis AG Functionalized resin derived from polyallylamine
DE19917148C2 (de) 1999-04-16 2002-01-10 Inst Mikrotechnik Mainz Gmbh Verfahren und Mikrovermischer zur Herstellung einer Dispersion
DE19917330B4 (de) 1999-04-16 2004-08-26 INSTITUT FüR MIKROTECHNIK MAINZ GMBH Mikroreaktormodul
US6977145B2 (en) * 1999-07-28 2005-12-20 Serono Genetics Institute S.A. Method for carrying out a biochemical protocol in continuous flow in a microreactor
US6485290B2 (en) * 1999-08-10 2002-11-26 The Coleman Company, Inc. Portable lantern
US6770245B2 (en) * 1999-12-15 2004-08-03 Uop Llc Multiple parallel processing assembly
US6776963B1 (en) * 1999-12-15 2004-08-17 Uop Llc Multiple parallel catalytic reactor assembly
DE19961257C2 (de) * 1999-12-18 2002-12-19 Inst Mikrotechnik Mainz Gmbh Mikrovermischer
GB2359765B (en) * 2000-03-02 2003-03-05 Univ Newcastle Capillary reactor distribution device and method
US7485454B1 (en) * 2000-03-10 2009-02-03 Bioprocessors Corp. Microreactor
JP5460939B2 (ja) * 2000-03-13 2014-04-02 バイオコンパティブルズ ユーケー リミテッド ヒドロゲル生物医学用製品
DE10020632A1 (de) * 2000-04-27 2001-10-31 Merck Patent Gmbh Verfahren zur Expodierung von Olefinen
DE10026645A1 (de) * 2000-05-29 2001-12-06 Merck Patent Gmbh Verfahren zur Formylierung organischer Verbindungen
DE10043517A1 (de) 2000-09-01 2002-03-14 Winkler & Duennebier Ag Verfahren und Vorrichtung zum formatabhängigen Einrichten von mindestens einem Werkzeug auf einem Werkzeugträger
US6436720B1 (en) * 2000-09-15 2002-08-20 Cellular Process Chemistry, Inc. Residence time providing module/apparatus
DE10063027A1 (de) 2000-12-18 2002-06-20 Merck Patent Gmbh Verwendung eines Mikroreaktionskanals mit Piezoelement
DE10109589A1 (de) * 2001-02-28 2002-09-12 Merck Patent Gmbh Mikroreaktor
US20040058407A1 (en) 2001-04-10 2004-03-25 Miller Scott E. Reactor systems having a light-interacting component
US6729352B2 (en) * 2001-06-07 2004-05-04 Nanostream, Inc. Microfluidic synthesis devices and methods
DE10143189A1 (de) * 2001-09-04 2003-03-20 Clariant Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur prozeßbegleitenden Reinigung von Mikro-und Minireaktoren
DE10155010A1 (de) * 2001-11-06 2003-05-15 Cpc Cellular Process Chemistry Mikroreaktorsystem
GB0203653D0 (en) * 2002-02-15 2002-04-03 Syrris Ltd A microreactor
GB0203661D0 (en) * 2002-02-15 2002-04-03 Syrris Ltd A microreactor
AU2003222279C1 (en) * 2002-03-11 2009-04-09 Battelle Memorial Institute Microchannel reactors with temperature control
US20050026134A1 (en) * 2002-04-10 2005-02-03 Bioprocessors Corp. Systems and methods for control of pH and other reactor environment conditions
US7600301B2 (en) * 2002-06-19 2009-10-13 Telezygology, Inc. Fixing and release systems and fastener networks
AU2003258609A1 (en) 2002-08-14 2004-03-03 Novartis Ag Radiation-curable prepolymers
US20040181172A1 (en) * 2003-03-12 2004-09-16 Carney Fiona Patricia Devices for collecting analytes of interest in tears
JP4431857B2 (ja) * 2003-05-30 2010-03-17 富士フイルム株式会社 マイクロデバイス
US20040256241A1 (en) * 2003-06-19 2004-12-23 Agency For Science Technology And Research Method and apparatus for reacting fluids
US7465771B2 (en) 2003-07-25 2008-12-16 Idemitsu Kosan Co., Ltd. Process for producing radical polymer and microapparatus for chemical reaction
EP1676632A1 (de) * 2004-12-28 2006-07-05 Covion Organic Semiconductors GmbH Verfahren zur Herstellung von Polymeren

Also Published As

Publication number Publication date
EP1861428B1 (en) 2010-06-30
EP1861428A1 (en) 2007-12-05
ATE472559T1 (de) 2010-07-15
DE602006015171D1 (de) 2010-08-12
US7795359B2 (en) 2010-09-14
CN101133086A (zh) 2008-02-27
US20060241242A1 (en) 2006-10-26
MY141986A (en) 2010-08-16
WO2006094706A1 (en) 2006-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100579991C (zh) 制备聚合物材料的连续方法
Su et al. Continuous-flow microreactors for polymer synthesis: engineering principles and applications
US20100130634A1 (en) Production of polymers with inherent microporosity
Fan et al. Two-dimensional controlled syntheses of polypeptide molecular brushes via N-carboxyanhydride ring-opening polymerization and ring-opening metathesis polymerization
CN1852931B (zh) 具有形状记忆性能的非定形的聚酯型氨基甲酸酯网络
CN1902259A (zh) 高度支化的高官能度聚脲
Chen et al. Postpolymerization modification: a powerful tool for the synthesis and function tuning of stimuli‐responsive polymers
Azuma et al. Precision synthesis of imine-functionalized reversible microgel star polymers via dynamic covalent cross-linking of hydrogen-bonding block copolymer micelles
Hoang et al. Droplet synthesis of well-defined block copolymers using solvent-resistant microfluidic device
Li et al. Protecting-group-free iterative exponential growth method for synthesizing sequence-defined polymers
JPWO2017026424A1 (ja) 多孔性粒子、多孔性粒子の製造方法およびブロックコポリマー
Zhu et al. Organocatalytic synthesis of polysulfonamides with well-defined linear and brush architectures from a designed/synthesized Bis (N-sulfonyl aziridine)
Zhao et al. Facile synthesis and properties of multifunctionalized polyesters by passerini reaction as thermosensitive, biocompatible, and triggerable drug release carriers
Xing et al. In-depth analysis of supramolecular interfacial polymerization via a computer simulation strategy
CN101591428B (zh) 一种聚酯树枝状大分子的制备方法
Lopez de Pariza et al. Synthesis of tailored segmented polyurethanes utilizing continuous-flow reactors and real-time process monitoring
Yang et al. Photo‐responsive block copolymer containing azobenzene group: Synthesis by reversible addition‐fragmentation chain transfer polymerization and characterization
Hoogenboom et al. Asymmetrical supramolecular interactions as basis for complex responsive macromolecular architectures
US20190315916A1 (en) Continuous flow process for the polymerization of an alkylene oxide
US20160090447A1 (en) Continuous Process For The Preparation Of Polyoxazolines
Xin et al. AIE-Enabled In Situ and Real-Time Visualization of Polymer Growth during Interfacial Polymerization
Hooker et al. Photoresponsive emulsion-templated porous materials via orthogonal photoclick chemistry
CN106366277A (zh) 一种紫外光交联固化水性聚氨酯的制备方法及应用
Chu et al. Uni‐molecular nanoparticles of poly (2‐oxazoline) showing tunable thermoresponsive behaviors
EP3347402B1 (en) Defined monomer sequence polymers

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C56 Change in the name or address of the patentee

Owner name: NOVARTIS CO., LTD.

Free format text: FORMER NAME: NOVARTIS AG

CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Basel

Patentee after: Novartis Ag

Address before: Basel

Patentee before: Novartis AG

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20100113

Termination date: 20180302