CN102481535B - 聚合物-胶乳-树脂-粉末制备装置和采用该装置制备聚合物胶乳树脂粉末的方法 - Google Patents

聚合物-胶乳-树脂-粉末制备装置和采用该装置制备聚合物胶乳树脂粉末的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于制备聚合物-胶乳-树脂-粉末的具有新设计的结构的装置，其中该装置具有在一体式反应器中包括凝固浴和老化浴的结构，且该反应器的长度与直径之比为5～20。通过使用本发明的装置，凝固和老化工艺不仅可以在一个步骤中进行，而且在淤浆的制备过程中通过使用少量的促凝剂和蒸汽，凝固可以在高固体含量的状态下进行。因此，由于用于温度提高的蒸汽的用量少，能量消耗可以降低。另外，可以获得具有低含水量和低细粒子含量的淤浆，通过另外应用机械力可以调整聚合物胶乳淤浆的含水量，并且可以调整表观比重。

Description

聚合物-胶乳-树脂-粉末制备装置和采用该装置制备聚合物胶乳树脂粉末的方法
技术领域
本申请要求于2009年8月7日提交的韩国专利申请No.10-2009-0072597的优先权，由此该韩国专利申请通过引用的方式全部并入本申请。
此处公开的本发明涉及一种在具有高固体含量的乳液聚合胶乳的聚合物胶乳树脂粉末的制备中用于聚合物胶乳的凝固的新制备装置，以及涉及一种采用上述装置制备聚合物胶乳树脂粉末的方法，更具体而言，通过改变反应器结构以在一体式反应器中包括凝固浴和老化浴而基本上同时进行凝固和老化工艺，因此，与常规工艺相比，具有高固体含量的聚合物胶乳树脂粉末可以以非常短的滞留时间制得。
背景技术
乳液聚合的聚合物胶乳的凝固，是通过使用各种促凝剂的化学方法或应用强剪切应力的机械力来破坏利用乳化剂稳定的每个胶乳粒子的稳定性而进行的。使用促凝剂的化学方法根据用于确保胶乳稳定性的乳化剂的类型而使用不同的促凝剂来破坏稳定性，使用机械力破坏稳定性的方法是利用强剪切应力来克服乳化剂之间的排斥力使得胶乳粒子彼此凝聚而进行的。
快速凝固被提出作为在乳液聚合方法中以粉末状制备聚合物胶乳的方法。该方法通过引入过量促凝剂(例如无机盐和酸)的水溶液来破坏乳化剂的稳定性，使得胶乳中的聚合物快速凝聚。胶乳中聚合物粒子的凝聚被称为凝固，凝聚的聚合物粒子被称为淤浆。由于该凝聚的聚合物粒子处于物理弱结合状态，所以可能出现通过由搅拌器等引起的外部剪切而导致的易于解散的现象。因此，对初步凝聚的淤浆进行加热以经过老化工序，即一种借助于链之间的互相渗入来增强结合力的方法。由此形成的淤浆经历脱水和干燥工序，最终得到粉末相。
对于上述使用过量促凝剂的快速凝固，因为胶乳的稳定性被非常快地破坏，所以聚合物胶乳粒子的凝聚过程非常快地且以无序方式发生。表观比重由于上述无序凝固而可能减小，且最终粒子的粒度分布可能变得非常宽。
在典型的聚合物胶乳树脂粉末中，平均粒径为约75μm或小于75μm的小粒子被称为“细粒子”，而平均粒径为约1400μm或大于1400μm的大粒子被称为“粗粒子”。细粒子可能降低用于胶乳树脂粉末的脱水器和干燥器的性能，并且因为细粒子在空气中易于分散，所以该细粒子可能是在处理过程中在粉末的转移和包装方面导致许多缺陷的原因。粗粒子在转移和储存中可能存在缺陷，并且可能与其它聚合物树脂具有低相容性。
同时，图1是图示说明根据相关技术用于制备聚合物胶乳树脂粉末的凝固工序的装置的示意图。该装置具有包括胶乳储存槽1、凝固浴2、老化浴3、脱水器4和干燥器5的构造。
当参考图1探讨制备聚合物胶乳树脂粉末的工艺时，胶乳储存槽1中储存的聚合物胶乳首先通过聚合物胶乳供入管线11加入到凝固浴2中，然后促凝剂(例如无机盐或者酸)的水溶液通过促凝剂供入管线12加入到聚合物胶乳中，且水通过水供给管线13加入到凝固浴2中以调整固体浓度。所加入的促凝剂水溶液破坏了借助于乳化剂的静电稳定性，然后通过使胶乳中的聚合物粒子凝聚的凝固过程可以得到聚合物淤浆。该凝固的聚合物淤浆被转移到老化浴3中，通过在高温下保持40分钟～90分钟而进行老化处理。最终得到的淤浆在脱水器4中进行脱水处理和在干燥器中被干燥，然后得到最终的聚合物粉末15。大部分加入的促凝剂溶解在脱水器4中的水中并从14排出。
当使用上述装置时，具有高粘度的淤浆不仅在具有高固体含量的淤浆制备过程中难以搅拌，而且因为当该淤浆被老化时由于高温而促进了凝聚现象，所以转移也是不可能的。因此，因为以粉末形式收集非常困难，所以上述操作仅在低固体含量下是可能的。
为了解决上述缺陷，提出了多阶段连续凝固和老化的方法。该方法的优点在于具有低固体含量的聚合物淤浆可以被有效地老化，但是该方法可能也不能应用于具有高固体含量的淤浆，并且因为必须通过多个阶段而在方法效率方面可能有些差。
因此，提出了一种缓慢凝固方法作为另一种方法，该缓慢凝固方法改进了由通过促凝剂的分流供入来控制凝固速度而产生的最终粒子的粉末特性。在上述方法中由于凝固在具有能垒的第二阱区(second well region)中发生，所以凝固速度缓慢且存在用于完成粒子再分布的空间。因此，通过有规律的填充制备球形粒子是可能的。但是，促凝剂的总用量与快速凝固的总用量相似，并且该方法是一种通过仅只采用分流供入进行凝固的方法。因此，由于过量的促凝剂而导致的废水产生是不可避免的，并且对于第一凝固浴，与快速凝固相比由于引入少量的促凝剂，所以淤浆的粘度增加。因此，与快速凝固相比必须加入更多的水以保证流动性，因而与快速凝固相比含水量可能高。
在所有的上述方法中，所制得的聚合物胶乳淤浆的流动性受固体含量、该淤浆的粒度分布和所包含的含水量影响。特别是，其流动性极大地受固体含量影响。当淤浆的固体含量大于一定量时，因为淤浆的流动性快速劣化而该淤浆变得成团聚的，结果，操作不可能进行。因此，为了改善淤浆的流动性，在凝固过程中可能另外加入大量的水。这大量被加入的水增加了用于将淤浆加热至凝固温度和老化温度而产生的能量成本，并且由于在脱水工序中产生大量的废水也增加了后处理成本。另外，因为不使用直接蒸汽，而通过使作为介质的水冷凝而将能量转移至淤浆，所以其效率可能降低。
作为从乳液聚合的胶乳中收集粉末的另一种方法，利用气相喷雾系统收集聚合物胶乳粉末。这是一种通过使用喷雾器将树脂喷射到具有过量促凝剂流动的表面上，而以球形粉末收集具有高固体含量的聚合物胶乳树脂的方法。在这种情况下，由于保持高固体含量的聚合物胶乳与促凝剂接触，所以在与该促凝剂接触的瞬间完成了快速凝固，因此可以得到高表观比重，并且在缓慢凝固方法中所要求的球形粉末的收集是可能的。然而，由于为了防止未反应胶乳的产生而必须使用过量的促凝剂，所以大量废水的产生是不可避免的，并且由于喷雾器经常出现堵塞现象，所以上述方法在工艺稳定性方面不利。
另外，在有机溶剂存在下控制粉末的粒度和改善表观比重方面存在大量的研究，但在这些情况下，只有使用过量的有机溶剂才可以保证上述粉末特性。
作为另一种方法是剪切凝固，其中在应用由强机械力产生的剪切应力的情况下，通过胶乳粒子之间的凝聚而制备淤浆。不使用促凝剂，而通过应用由4000rpm或大于4000rpm的高速旋转产生的剪切应力来制备聚合物胶乳淤浆。然而，对于具有由使用乳化剂而确保的稳定性的乳液聚合的聚合物胶乳，剩余的乳化剂残留在所收集的粉末中，因此，可能在处理过程中不利地影响热稳定性和颜色。
发明内容
为了解决相关技术的多种缺陷，本发明提供一种制备聚合物胶乳粉末的方法，该聚合物胶乳粉末具有高固体含量，以及具有在采用各种方法通过使用用于乳液聚合的聚合物胶乳树脂粉末的常规制备装置制备聚合物胶乳粉末过程中被保持的工艺特性，所述常规制备装置包括凝固浴、老化浴、脱水浴和干燥器。
本发明基于观察，其中凝固和老化所需的滞留时间增加至约30分钟～1小时，这是因为常规的凝固浴和老化浴具有分开和独立的构造，因此产生了多种缺陷。根据本发明，通过使用一种用于聚合物胶乳凝固的新制备装置，其中凝固浴和老化浴二者均被包括在一体式反应器中，并且一个或多个销钉(barrel pin)连接在该一体式反应器上，不仅可以在一个反应器中基本上同时和以非常短的滞留时间进行凝固和老化工序，而且使用少量的促凝剂和直接蒸汽可以保证优异的粉末性能。对于上述聚合物胶乳树脂粉末，可以将各种性能，例如高固体含量、低含水量、高表观比重和优异的加工性，控制到所需水平。
本发明的实施方案提供一种用于聚合物胶乳凝固的新制备装置，其能够用来制备具有所需高水平的物理性能的聚合物胶乳树脂粉末。
在本发明的其它实施方案中，提供一种通过使用上述用于聚合物胶乳凝固的新制备装置，制备具有高固体含量的聚合物胶乳树脂粉末的方法。
根据本发明，由于具有高于常规方法的固体含量的淤浆可以使用用于聚合物胶乳凝固的新制备装置来制备，并且在乳液聚合的聚合物胶乳的凝固和老化过程中水的用量可以减少到最少，所以能量消耗可以降低且产生的废水的量可以减少。此外，由于在凝固过程中使用的促凝剂的量可以减少，所以可以达到成本降低和质量改善。另外，由于聚合物树脂粉末中细粒子的去除和表观比重的增加，具有降低物流成本(例如包装成本和运输成本)的效果。此外，通过简化常规的凝固和老化工艺以及在30分钟至1小时或更长的长滞留时间缩短的情况下凝固，而开发了一种凝固和老化的一体化方法，通过工艺的简化和有效可以达到运行和投资成本的降低。
附图说明
图1是图示说明用于凝固工序的常规装置的示意图；和
图2是图示说明根据本发明用于制备聚合物胶乳淤浆的新设计的装置的一体式反应器的示意图。
具体实施方式
下面将参考附图更详细地描述本发明的优选实施方案。然而，本发明可以以不同的形式来具体体现，而不应该解释为限于此处所阐述的实施方案。相反，提供这些实施方案使得本公开内容详尽且完全，并将向本领域技术人员更充分地传达本发明的范围。
本发明的用于制备聚合物胶乳树脂粉末的装置包括胶乳槽、凝固浴、老化浴、脱水器和干燥器，其中所述用于制备聚合物胶乳树脂粉末的装置具有在一体式反应器中包括凝固浴和老化浴的结构，且该反应器的长度与直径之比为5～20。
另外，本发明的制备聚合物胶乳树脂粉末的方法的特征在于，通过使用用于聚合物胶乳凝固的新制备装置，凝固和老化不在两个分开的步骤中进行，而是在一个反应器中同时进行。
下文，将参考附图更详细地描述本发明。
本发明涉及一种通过使用一种新设计的装置，其中凝固和老化工艺这两个步骤减为一个步骤，通过具有高固体含量的淤浆的有效凝固和老化，而制备具有低含量细粒子和改善的表观比重的粉末的方法。
图2是图示说明在根据本发明的用于制备聚合物胶乳淤浆的新设计的装置中包括凝固浴和老化浴二者的一体式反应器的示意图，其中所述新设计的装置具有在一体式反应器100中包括凝固浴和老化浴的结构，且该一体式反应器100的长度L与直径D之比为5～20。
通常，所述凝固浴和老化浴被包括在分开的反应器中，因此，通过向聚合物胶乳中加入促凝剂和适量的水而凝固的聚合物淤浆，被转移到老化浴以在预定的温度下进行老化处理到预定的时间。
然而，在本发明中，凝固和老化在一体式反应器100中同时进行。具体而言，聚合物胶乳通过聚合物胶乳供入管线110加入到反应器100中，且少量的促凝剂和直接蒸汽分别通过促凝剂供入管线120和蒸汽供入管线130加入到反应器100那里。
在根据本发明的一体式反应器100中，插入到反应器内的销钉在该反应器的外面固定，且一个或多个搅拌器150在该反应器中旋转。具体而言，一个或多个销钉140a和140b从一体式反应器100的外面被包括在该反应器内的上部或下部的任一个表面中。另外，由于内部搅拌器150在聚合物淤浆中连续旋转，所以当在制备过程中的聚合物淤浆与内部搅拌器150以及销钉140a和140b接触时，可以引起该聚合物淤浆很好地分散而不凝聚。
对销钉的形状不作特别限制，且可以使用具有任何形状的销钉，例如圆形、三角形、圆锥形、椭圆形、菱形或四边形的销钉。对搅拌器150的样式不作特别限制，且可以使用具有任何样式的搅拌器，例如桨式、螺旋式、双螺旋式或销(pin)式的搅拌器。
本发明的装置可以通过销钉和内部搅拌器的作用以及一体式反应器的结构来调整聚合物淤浆的粘度，并且在制备具有高粘度的淤浆之后可以通过使用机械力来调整其含水量。
在具有上述结构的一体式反应器100中，凝固反应在靠近聚合物胶乳、促凝剂和蒸汽被引入的位置处发生，老化反应在该反应器的后部发生。因此，凝固和老化可以在同一反应器中基本上同时进行。
特别是，所述一体式反应器100可以具有5～20的长度与直径之比以同时进行凝固和老化，且在通过分散控制粒度方面具有上述范围的比例是所希望的。另外，由于使水的用量最小化且使用直接蒸汽，所以可以通过引起蒸汽冷凝来有效提供热量。
同时，通过使用上述用于聚合物胶乳凝固的新制备装置制备本发明的具有高固体含量的聚合物胶乳树脂粉末的方法，其特征在于，凝固和老化不在两个分开的步骤中进行，而在一个反应器中同时进行。
在本发明中所使用的聚合物胶乳是固体含量为10wt％～90wt％的乳液聚合的聚合物胶乳，并且可以是由乙烯基氰化合物、共轭二烯化合物和芳族乙烯基化合物组成的接枝共聚物。该接枝共聚物是通过使芳族乙烯基化合物和乙烯基氰化合物单体的混合物与共轭二烯化合物聚合而制备的。
上述共轭二烯化合物选自丁二烯橡胶(BR)、乙烯-丙烯-二烯单体橡胶(EPDM)、卤化丁基橡胶、丁基橡胶、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)和苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)中。
另外，上述乙烯基氰化合物选自丙烯腈、甲基丙烯腈、乙基丙烯腈及其衍生物中。
上述芳族乙烯基化合物选自苯乙烯、α-甲基苯乙烯、α-乙基苯乙烯、对甲基苯乙烯、乙烯基甲苯及其衍生物中。
上述接枝共聚物的固体含量为25wt％～60wt％，且其固体含量可以包含40～70wt％的丁二烯、5～20wt％的丙烯腈和10～40wt％的苯乙烯。
本发明的聚合物胶乳不限于由乙烯基氰化合物、共轭二烯化合物和芳族乙烯基化合物组成的接枝共聚物，且可以使用包含乳化剂以保持其稳定性的其它聚合物胶乳。
上述包含乳化剂以保持其稳定性的其它聚合物胶乳的实例可以是苯乙烯聚合物、丁二烯聚合物、苯乙烯-丁二烯共聚物、丙烯酸烷基酯聚合物、甲基丙烯酸烷基酯聚合物、丙烯酸烷基酯-丙烯腈共聚物、丙烯腈-丁二烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙烯腈-丙烯酸烷基酯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸烷基酯-丁二烯-苯乙烯共聚物或丙烯酸烷基酯-甲基丙烯酸烷基酯共聚物等。
所述促凝剂的实例可以是水溶性无机酸，例如硫酸、磷酸和盐酸，或者可以是无机盐，例如硫酸盐和钙盐。一般而言，可以引入多于凝固所需的理论值的促凝剂，且在本发明中，基于100重量份的聚合物胶乳，该促凝剂以0.5～5.0重量份的量使用，可以以0.5～3.0重量份的量使用，例如，可以以0.5～2.0重量份的量使用。也就是说，在本发明中，仅微量的促凝剂可以使聚合物胶乳有效凝固。
本发明通过向聚合物胶乳中加入促凝剂和直接蒸汽，经过凝固来制备聚合物胶乳淤浆，并且当所使用的聚合物胶乳的固体含量高于要制备的聚合物淤浆的固体含量时，可以选择性地加入液相的水来调整固体含量。此时，为了达到适当的固体含量，基于100重量份的聚合物胶乳，所加入的水的含量可以在5～500重量份的范围内选择。
因此，凝固和老化通过向图2所示的一体式反应器中加入聚合物胶乳、少量的促凝剂、直接蒸汽以及如果需要液相的水来进行。此时，凝固和老化温度可以为60℃～100℃。在具有图2结构的一体式反应器中，凝固反应在靠近聚合物胶乳、促凝剂和蒸汽被引入的位置处发生，老化反应在该反应器的后部发生。因此，凝固和老化可以在同一反应器中基本上同时进行。
同时，存在于一体式反应器中的聚合物淤浆的滞留时间为0.5分钟～30分钟，可以为0.5分钟～10分钟，例如，可以为0.5～5分钟。与当使用图1所示的常规制备装置分开进行凝固和老化工艺时需要约30分钟～1小时的长滞留时间的情况不同，使用本发明中新设计的装置可以以非常短的滞留时间制备具有优异的粉末性能的淤浆。在滞留时间期间凝固过程基本上在数秒至1分钟内完成，老化在凝固过程完成之后立即进行并持续进行到该聚合物淤浆被排出到一体式反应器外。
在本发明中，反应可以以聚合物淤浆在凝固和老化过程中的滞留时间超过30分钟的方式来进行，但因为该装置的尺寸将变大，所以上述情况不经济。
使用上述方法制得的本发明的聚合物胶乳淤浆的固体含量随聚合物胶乳的固体含量不同而不同，但该聚合物胶乳淤浆的固体含量通常可以为25wt％～60wt％。当所述固体含量小于25wt％时，因为淤浆的流动性太高，所以该淤浆的滞留时间可能不能得到保证，而当所述固体含量高于60wt％时，因为淤浆的进给力降低而导致淤浆堵塞装置的内部，所以可能不能进行运行。
所述聚合物淤浆，其中凝固和老化同时进行，该聚合物淤浆从一体式反应器排出，并转移至淤浆储存槽中。经凝固和老化的淤浆通过常规的脱水和干燥工序以粉末状被收集。
尽管在常规工艺中对于聚合物链之间的互相渗入要求在高温下进行老化，但在本发明中具有高固体含量的聚合物淤浆可以以短的滞留时间通过凝固和老化工艺来制备。对于通过脱水和干燥制得的粉末，因为上述凝固特性，所以可以得到高表观比重，并且细粒子的含量可以非常小。另外，由于具有高粘度的淤浆可以根据选择性地包括液相的水来制备，所以可以利用搅拌器的机械力来调整含水量，并且可以制得具有低含水量的粉末。
根据本发明最终制得的聚合物胶乳树脂粉末的含水量可以为30wt％或小于30wt％，就增加表观比重而言这可能是所希望的。
此外，在根据本发明最终制得的聚合物胶乳树脂粉末中，平均粒径为75μm或小于75μm的细粒子的含量可以为1.5wt％或小于1.5wt％，就粉末收集过程中使飞散现象最小化和使产物回收效率最大化而言这可能是所希望的。
下文，为了更清楚地理解本发明而提供了实施例，但是给出以下实施例只是用于举例说明本发明，而本发明的范围不限于以下实施例。
实施例1
本发明的由乙烯基氰化合物、共轭二烯化合物和芳族乙烯基化合物组成的接枝共聚物是丙烯腈(AN)-丁二烯(BD)-苯乙烯(SM)共聚物，该共聚物的AN∶BD∶SM的重量百分比为13∶60∶27，以及固体含量为44％。
上述胶乳以12kg/hr的流速引入图2所示的新的一体式反应器中，且基于100重量份的总聚合物含量，稀硫酸(H2SO4)以1.0重量份的量用作促凝剂。在引入直接蒸汽时，对应于淤浆的固体含量，将液相的水另外与硫酸混合，然后被引入以将聚合物胶乳淤浆的固体含量调整为30％。
在新设计的一体式反应器中的滞留时间平均为1.5分钟，且凝固和老化温度为75℃。在凝固过程完成之后老化过程立即开始并持续进行到淤浆被排出到一体式反应器外。经凝固的淤浆通过新设计的搅拌器排出到一体式反应器外，并转移至淤浆储存槽。经凝固和老化的淤浆通过脱水和干燥工序以聚合物树脂粉末状被收集。
实施例2
除了聚合物胶乳淤浆的固体含量为35％之外，按照与实施例1相同的方式制备聚合物树脂粉末。
实施例3
除了聚合物胶乳淤浆的固体含量为44％之外，按照与实施例1相同的方式制备聚合物树脂粉末。
实施例4
除了基于100重量份的聚合物胶乳，使用的促凝剂的供入量是0.7重量份之外，按照与实施例1相同的方式制备聚合物树脂粉末。
实施例5
除了基于100重量份的聚合物胶乳，使用的促凝剂的供入量是1.5重量份之外，按照与实施例1相同的方式制备聚合物树脂粉末。
对比例1
采用图1的常规装置制备乳液聚合的胶乳。引入与实施例1相同的胶乳，并且基于100重量份的总聚合物含量，10％稀硫酸以1.0重量份的量用作促凝剂。通过另外加入水将总淤浆的固体含量调整至27％以保持该淤浆的流动性，滞留时间为10分钟，以及凝固温度保持在75℃。经凝固的淤浆通过溢流法转移到老化浴中，在老化浴中的滞留时间为60分钟，其温度保持在90℃。后续工序与实施例1的相同。
对比例2
除了基于100重量份的聚合物含量，对比例1中的促凝剂以1.5重量份的量使用之外，按照与对比例1相同的方式制备乳液聚合的胶乳。
对比例3
除了基于100重量份的聚合物含量，对比例1中的促凝剂以2.0重量份的量使用之外，按照与对比例1相同的方式制备乳液聚合的胶乳。
使用以下方法测量了实施例和对比例的聚合物胶乳树脂粉末的含水量、表观比重、粒度分布和白度值，其结果示于表1中。
1)含水量：在150℃完全干燥之后使用湿度计(Mettler Toledo HR83-P)测量重量变化。
2)表观比重：根据ASTM D1985测量。
3)粒度分布：使用标准筛测量粒径，并测定粒径为75μm或小于75μm的细粒子的含量和粒径为1400μm或大于1400μm的粗粒子的含量。
4)粉末的白度：使用色度计(Hunter Lab Co.Color Quest II)测量L、a和b值。L、a和b分别是指表示固有颜色的坐标轴的值。L的值可以为0～100，且当值接近0时L表示黑色，而当值接近100时L表示白色。a相对于0可以为正数或负数，且当值大于0时a表示红色，而当值小于0时a表示绿色。b相对于0可以为正数或负数，且当值大于0时b表示黄色，而当值小于0时b表示蓝色。
[表1]
Figure BDA0000134304830000111
如表1所示，在本发明的实施例中使用用于聚合物胶乳淤浆的新制备装置制备聚合物胶乳淤浆，根据本发明实施例的结果，可以证实，当使用相同的促凝剂时，具有比对比例3高的固体含量的凝固的淤浆具有更加低的含水量，细粒子的含量减小，且白度增加。
对于具有高固体含量的淤浆的凝固，细粒子的含量显著降低以及表观比重增加。因此，由于便于后处理(例如聚合物胶乳树脂粉末的转移和产品的包装)和细粒子的飞散现象消失，工作环境可以得到改善且生产率可以提高。另外，可以理解固体含量越高，表观比粘度越大且细粒子的含量越小。此外，由于加入的水被最小化，废水的产生(即一种环境问题)减少以及获得了节能效果，因此后处理成本可以降低。
另外，在对比例的方法中，通过通常需要1小时或多于1小时的分开的凝固和老化工艺来制备粉末，当与所述对比例的方法相比时，使用具有高固体含量的淤浆的新凝固方法仅使用5分钟或少于5分钟的短的滞留时间，可以制备具有与常规粉末的物理性能相当的粉末。
此外，为了确定根据本发明的聚合物淤浆粉末的物理性能，将1wt％润滑剂和0.5wt％抗氧化剂加入到26wt％所制得的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物干粉末和74wt％苯乙烯-丙烯腈共聚物(作为硬基质)(LG Chemical，Ltd.92HR)中并混合。使用40Φ挤出捏合机在220℃的料筒温度下将上述混合物制成颗粒形式，并通过对该颗粒进行注塑模制而制备物理性能样品。使用上述样品如下测量物理性能，其结果示于下面表2中。
1)悬臂梁式冲击强度(在23℃下1/4”缺口，kg·cm/cm)-根据ASTMD256测量。
2)悬臂梁式冲击强度(在23℃下1/8”缺口，kg·cm/cm)-根据ASTMD256测量。
3)抗拉强度(50mm/min，kg/cm2)-根据ASTM D638测量。
4)光泽度(45°角)-根据ASTM D523测量。
5)流动指数(220℃/10kg，g/10min)-根据ASTM D1238测量。
6)挠曲强度(50mm/min，kg/cm2)-根据ASTM D790测量。
[表2]
Figure BDA0000134304830000121
如由表2的结果所证实，当将使用根据本发明制备的实施例1的粉末的物理性能测量结果与对比例1的结果相比时，可以证实，尽管所用的促凝剂的含量相同但冲击强度稍微增加，而流动指数、抗拉强度、挠曲强度和光泽度与使用常规方法制得的那些粉末差别不大。另外，根据本发明的粉末的物理性能等同于或好于对比例的粉末，因此，证实使用根据本发明的用于聚合物胶乳凝固的新制备装置可以有效地制得聚合物胶乳粉末。
上述公开的主题要认为是举例说明性的，而非限制性的，且所附权利要求书旨在覆盖所有这些落入本发明的实质精神和范围内的改变、增加和其它实施方案。因此，为了法律认可的最大范围，本发明的范围要由后面的权利要求书及其等同物的最宽可允许的解释来确定，而不应该被上述详细描述所限制或局限。
本发明使用用于聚合物胶乳凝固的新制备装置，能够制备具有高于常规方法的固体含量的淤浆，并且在乳液聚合的聚合物胶乳的凝固和老化过程中水的用量可以减少到最少，所以能量消耗可以降低且产生的废水量可以减少，此外，由于在凝固过程中使用的促凝剂的量可以减少，所以可以达到成本降低和质量改善的效果。

Claims (11)

1.一种用于制备聚合物胶乳树脂粉末的装置，包括：
胶乳槽；
凝固浴；
老化浴；
脱水器；和
干燥器，
其中，所述用于制备聚合物胶乳树脂粉末的装置具有在一体式反应器中包括凝固浴和老化浴的结构，且该反应器的长度与直径之比为5～20；
一个或多个销钉从所述包括凝固浴和老化浴的一体式反应器的外面被包括在该反应器内的上部或下部的至少一个表面中；
一个或多个内部搅拌器被包括在所述包括凝固浴和老化浴的一体式反应器中；以及
聚合物的凝固和老化在所述包括凝固浴和老化浴的一体式反应器中基本上同时进行。
2.根据权利要求1所述的用于制备聚合物胶乳树脂粉末的装置，其中，所述包括凝固浴和老化浴的一体式反应器包括聚合物胶乳供入管线、促凝剂供入管线和蒸汽供入管线。
3.一种使用权利要求1的制备装置制备聚合物胶乳树脂粉末的方法，其特征在于，凝固和老化不在两个分开的步骤中进行，而在一个反应器中同时进行。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述凝固和老化过程中聚合物淤浆的滞留时间为0.5分钟～30分钟。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，聚合物淤浆的固体含量为25wt%～60wt%。
6.根据权利要求3所述的方法，其中，基于100重量份的聚合物胶乳，所述凝固通过加入0.5～5重量份促凝剂和直接蒸汽来进行。
7.根据权利要求3所述的方法，其中，所述聚合物胶乳的固体含量为10wt%～90wt%。
8.根据权利要求3所述的方法，其中，所述聚合物胶乳是由乙烯基氰化合物、共轭二烯化合物和芳族乙烯基化合物组成的接枝共聚物。
9.根据权利要求3所述的方法，其中，所述聚合物胶乳选自苯乙烯聚合物胶乳、丁二烯聚合物胶乳、苯乙烯-丁二烯共聚物胶乳、丙烯酸烷基酯聚合物胶乳、甲基丙烯酸烷基酯聚合物胶乳、丙烯酸烷基酯-丙烯腈共聚物胶乳、丙烯腈-丁二烯共聚物胶乳、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物胶乳、丙烯腈-丙烯酸烷基酯-苯乙烯共聚物胶乳、甲基丙烯酸烷基酯-丁二烯-苯乙烯共聚物胶乳和丙烯酸烷基酯-甲基丙烯酸烷基酯共聚物胶乳中。
10.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述聚合物胶乳树脂粉末中，平均粒径为75μm或小于75μm的细粒子的含量为1.5wt%或小于1.5wt%。
11.根据权利要求3所述的方法，其中，所述聚合物胶乳树脂粉末的含水量为30wt%或小于30wt%。
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