CN103154056A - 通过在溶液中的自由基聚合制备含季铵基的（甲基）丙烯酸酯共聚物的方法 - Google Patents

通过在溶液中的自由基聚合制备含季铵基的（甲基）丙烯酸酯共聚物的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及由选自以下的单体混合物制备含季铵基的（甲基）丙烯酸酯共聚物的方法：a）80-99重量%的丙烯酸或甲基丙烯酸的C1-C4-烷基酯和b）20-1重量%的在烷基中含季铵基的丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯和c）0-10%的其它可共聚合的乙烯基单体，其中将一种或多种聚合引发剂，任选的一种或多种分子量调节剂和一种或多种溶剂或溶剂混合物添加到所述单体混合物中以获得聚合混合物，在30-120C的温度下使所述聚合混合物聚合2-24小时的时间，其中使所述聚合混合物聚合成为具有至少99重量%的单体向共聚物转化的转化率的聚合浆料，其中随后通过蒸馏或通过挤出使所述聚合浆料脱气并将经脱气的聚合浆料进一步粉碎成呈颗粒或粉末形式的共聚物制剂，和其中所述共聚物制剂的特征在于25.000-50.000的分子量（Mw），2.0-3.0的多分散指数和小于10.000wt ppm的残留溶剂浓度。

Description

通过在溶液中的自由基聚合制备含季铵基的(甲基)丙烯酸酯共聚物的方法
背景技术
US5,804,676描述了由包含75重量%或更多的甲基丙烯酸甲酯和25重量%或更少的丙烯酸烷基酯的单体混合物在均匀溶液状态下在聚合引发剂和链转移剂存在下制备聚合物的方法。聚合产物可以含有5-55重量%的单体和5-65重量%的溶剂。将含挥发性物质的聚合产物直接地供给具有料筒、螺杆和多个排气口的挤出机的进料开口且所述料筒在170-270℃的温度下。经由所述挤出机挤出所述聚合产物，同时将基本上全部挥发性物质分离出并经由所述挤出机的第一排气口回收并经由布置于所述第一排气口下游的至少一个其它排气口移除而分离剩余的挥发性物质。热分解率是3.0重量%或更低。
EP0694565A描述了含多于50重量%选自丙烯酸或甲基丙烯酸的C1-C18烷基酯、N-取代的丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺和它们的混合物的单体的水不溶性聚合物在基本上非水性溶液中的均相聚合的方法。使水溶性聚合引发剂例如过硫酸铵溶解在足够量的水中，其中水的量不超过所述总溶液的25重量%。通过这种方法制备的聚合物不含不合需要的引发剂分解副产物。
US4,737,357描述了在季铵单体和非离子单体之间形成的水可溶胀，但是水不溶性聚合物的水性分散体。所述共聚物可以为RS或
Figure BDA00003023565700012
RL类型。一般提及的是，这些种类的共聚物可以通过本体聚合或通过在有机溶剂中的溶液或沉淀聚合制备，然后将所形成的聚合物与溶剂分离。
WO2007/082868A1涉及在包含醇的溶液中通过自由基聚合制备聚合物的方法，该聚合物含有呈被共聚合形式的50-90重量%的至少一种（甲基）丙烯酸的酯、5-50重量%的至少一种烯属不饱和的可自由基聚合的阴离子产生化合物或阴离子化合物和其它的可自由基聚合的化合物，其中所使用的聚合引发剂是至少一种水溶性引发剂。
WO2007/113129A1涉及在溶液中通过自由基聚合制备聚合物的方法，其特征在于所使用的聚合引发剂是乙醇可溶性引发剂且所述溶液聚合在含5-50重量%水的醇类溶剂中进行。
CN101475662A涉及具有低成膜温度和适中渗透性的用于药物应用的聚甲基丙烯酰胺酯的制备方法。此种聚合物可以由丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸三甲基铵乙酯氯化物组成。将待聚合的单体组合物溶解在比较少量的溶剂（5-15重量%）中。
发明内容
问题和解决方案
例如从US4,737,357已知，含季铵基的（甲基）丙烯酸酯共聚物，特别是得自公知类型
Figure BDA00003023565700021
RS或
Figure BDA00003023565700022
RL的那些，可以在溶液中通过自由基聚合制备。然而，在过去，为了满足官方和用户要求的可靠持续的高药物标准，这些种类的共聚物长期不变地通过本体聚合制备。提供满足与可商购的产品相同的药物要求的共聚物产物的溶液聚合的细节至今还没被报道。因此，本发明的目的是提供通过在溶液中的自由基聚合制备含季铵基的（甲基）丙烯酸酯共聚物的方法，该含季铵基的（甲基）丙烯酸酯共聚物满足对于最终产品的实际的高药物标准，特别是例如在分子量范围、多分散指数范围和残留溶剂和单体浓度方面。因为在所述方法中采用相当不同类型的待聚合的单体，所以发明人必须同时调节和确定大量各个方法步骤以满足药物要求。因此，在此报道和要求保护的方法超出本领域技术人员的公知常识。
所述问题通过一种方法解决，该方法是由选自以下的单体混合物制备含季铵基的（甲基）丙烯酸酯共聚物的方法：
a）80-99重量%的丙烯酸或甲基丙烯酸的C1-C4-烷基酯和
b）20-1重量%的在烷基中含季铵基的丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯和
c）0-10%的其它可共聚合的乙烯基单体，
其中将一种或多种聚合引发剂，任选的一种或多种分子量调节剂和一种或多种溶剂或溶剂混合物添加到所述单体混合物中以获得聚合混合物，在30-120℃的温度下使所述聚合混合物聚合2-24小时，
其中对于所述聚合混合物，最终使用或消耗了以下各组分的总量的至少98重量%，
50-80重量%的所述单体混合物，
0.01-0.5重量%的一种或多种聚合引发剂
0-2重量%的一种或多种分子量调节剂，
50-20重量%的溶剂或溶剂混合物，在此所述单体混合物的单体、所述聚合引发剂和所述分子量调节剂溶解，
其中使所述聚合混合物聚合成具有至少99重量%的单体向共聚物转化的转化率的聚合浆料，其中随后通过蒸馏或通过挤出使所述聚合浆料脱气并将经脱气的聚合浆料进一步粉碎成呈颗粒或粉末形式的共聚物制剂，和
其中所述共聚物制剂的特征在于
25,000-50,000的分子量（Mw），
2.0-3.2的多分散指数，和
小于10,000wt ppm的残留溶剂浓度。
发明详述
本发明涉及
由选自以下的单体混合物制备含季铵基的（甲基）丙烯酸酯共聚物的方法:
a）80-99重量%，优选88-98重量%的丙烯酸或甲基丙烯酸的C1-C4-烷基酯和
b）20-1重量%，优选12-2重量%的在烷基中含季铵基的丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯，和
c）0-10重量%，优选1-5重量%或至多10重量%，至多5重量%，至多2重量%或任何的其它可共聚合的乙烯基单体，
其中将一种或多种聚合引发剂，一种或多种分子量调节剂和一种或多种溶剂或溶剂混合物添加到所述单体混合物中以获得聚合混合物，在30-120℃的温度下使所述聚合混合物聚合2-24小时，
其中对于所述聚合混合物，最终使用或消耗了以下各组分的总量的至少98重量%，
50-80重量%，优选55-70重量%的所述单体混合物，
0.01-5重量%，优选0.01-0.5重量%，优选0.05-0.2重量%的一种或多种聚合引发剂，
0-2重量%，优选0.1-2，优选0.5-1.5重量%的一种或多种分子量调节剂，
50-20重量%，优选25-35重量%的溶剂或溶剂混合物，其中所述单体混合物的单体、所述聚合引发剂和所述分子量调节剂溶解，
其中使所述聚合混合物聚合成具有至少99重量%的单体向共聚物转化的转化率的聚合浆料，其中随后通过蒸馏或通过挤出使所述聚合浆料脱气并将经脱气的聚合浆料进一步粉碎成呈颗粒或粉末形式的共聚物制剂，和
其中所述共聚物制剂的特征在于
25,000-50,000，优选28,000-40,000的分子量（Mw）
2.0-3.2，优选2.0-3.0的多分散指数和
小于10,000，优选小于8000wt ppm的残留（总）溶剂浓度。
单体混合物
单体混合物可以选自
a）80-99重量%，优选88-98重量%的丙烯酸或甲基丙烯酸的C1-C4-烷基酯和
b）20-1重量%，优选12-2重量%的在烷基中含季铵基的丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯，和
c）0-10重量%，优选1-5重量%或至多10重量%，至多5重量%，至多2重量%或任何的其它可共聚合的乙烯基单体。
所述共聚物可以优选包含以下物质或基本上或仅仅由以下物质组成：90、95或99至100重量%的在a）和b）下所提及的单体。
优选地，所述单体混合物由10-40重量%的甲基丙烯酸甲酯、10-40重量%的甲基丙烯酸丁酯和30-70重量%的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯组成。
单体a）
术语“丙烯酸或甲基丙烯酸的C1-C4-烷基酯”意于是指丙烯酸或甲基丙烯酸的一种或多种C1-C4-烷基酯。
丙烯酸或甲基丙烯酸的C1-C4-烷基酯是丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯和甲基丙烯酸丁酯。
单体b）
术语“在烷基中含季铵基的丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯”意于是指在烷基中含季铵基的丙烯酸或甲基丙烯酸的一种或多种烷基酯。
尤其优选的含季氨基的（甲基）丙烯酸酯单体是甲基丙烯酸2-三甲基铵乙酯氯化物。
任选的单体c）
术语“其它可共聚合的乙烯基单体”意于是指一种或多种其它可共聚合的乙烯基单体。
所述共聚物可以优选包含以下物质或基本上或仅仅由以下物质组成：90、95或99至100重量%的在a）和b）下所提及的单体。
然而，任选地，在这不必定导致主要性能损害的情况下，还可以额外存在在0-10重量%，1-5重量%或至多10，至多5，至多2重量%的范围内的少量的不同于在a）和b）下所提及的单体的能够乙烯基共聚的其它可共聚合的乙烯基单体c），例如丙烯酸，甲基丙烯酸，一般而言，具有酰胺或羟基官能团的（甲基）丙烯酸系化合物，例如甲基丙烯酰胺或甲基丙烯酸羟乙酯，乙烯基吡咯烷酮，乙烯基丙二酸，苯乙烯，乙烯醇，乙酸乙烯酯和/或它们的衍生物。最优选，无主要量，少于2重量%或根本无其它可共聚合的乙烯基单体存在于待聚合的共聚物中。
优选的单体混合物
用于合适的（甲基）丙烯酸酯共聚物的优选的适合单体混合物例如公开在EP-A181515或DE专利1617751中。它们是不管pH值如何而是可溶或可溶胀的并适合于药物包衣的聚合物。
优选地，单体混合物可以由85-98重量%的经自由基聚合的丙烯酸或甲基丙烯酸的C1-C4烷基酯和15-2重量%的在烷基中含季氨基的（甲基）丙烯酸酯单体构组成。
优选地，单体混合物可以由65重量%的甲基丙烯酸甲酯、30重量%的丙烯酸乙酯和5重量%的甲基丙烯酸2-三甲基铵乙酯氯化物（
Figure BDA00003023565700061
RS）组成。
优选地，单体混合物可以由60重量%的甲基丙烯酸甲酯、30重量%的丙烯酸乙酯和10重量%的甲基丙烯酸2-三甲基铵乙酯氯化物（
Figure BDA00003023565700062
RL）组成。
聚合混合物
将一种或多种聚合引发剂、任选的一种或多种分子量调节剂和一种或多种溶剂或溶剂混合物添加到单体混合物中以获得聚合混合物，其中对于所述聚合混合物（分别）使用或消耗了以下各组分的总量的至少98重量%，
50-80重量%，优选55-70重量%的所述单体混合物，
0-5重量%，优选0.01-0.5重量%，优选0.05-0.2重量%的一种或多种聚合引发剂，
0-2重量%，优选0.01-2重量%，优选0.5-1.5重量%的一种或多种分子量调节剂，
50-20重量%，优选25-35重量%的溶剂或溶剂混合物，其中所述单体混合物的单体、所述聚合引发剂和所述分子量调节剂溶解，
术语“使用”意于表示所述组分在整个聚合工艺过程中初始使用。所述一种或多种溶剂或溶剂混合物在聚合工艺结束时在除去挥发性物质之前仍然存在。然而，初始按指示量给予（使用）到聚合混合物中的主要量的单体、所述一种或多种聚合引发剂和所述一种或多种分子量调节剂在聚合工艺过程中已经反应并因此在聚合工艺结束后不再定量存在。使用的这些物质在聚合工艺过程中已经被消耗。
聚合混合物的组分通常合计为至少98重量%，优选至少99重量%。在这种情况下，可以存在至多2，优选至多1%的不同于明确提及的所述组分的附加物质，例如某种添加剂，如UV吸收剂、染料或着色剂。所述附加物质对于本发明不是关键的。然而，最优选，所述组分合计为100重量%。
溶剂
聚合混合物可以在聚合工艺结束时包含20-40重量%，优选25-35重量%的所述一种或多种溶剂或溶剂混合物。
所述溶剂或溶剂混合物可以包含或由以下物质组成：至少多于95重量%，优选至少多于98重量%，最优选至100重量%的溶剂或溶剂混合物，所述溶剂可以选自乙醇、甲醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、四氢呋喃、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、二
Figure BDA00003023565700071
烷、丙酮、乙酸乙酯或乙酸丁酯，和少于5重量%，优选少于2重量%的其它溶剂，例如水。
所述溶剂或溶剂混合物优选可以包含或由以下物质组成：至少98重量%的乙醇和/或甲醇，少于2重量%的水和少于1重量%的脂族溶剂。最优选地，乙醇和/或甲醇用作溶剂。
所述一种或多种溶剂或溶剂混合物优选按满足单体混合物的单体、聚合引发剂和分子量调节剂能够按在工艺期间使用它们时的浓度和条件分散或溶解在其中的方式选择。
本发明方法中采用的单体溶剂混合物能够实现经由沸腾组分（主要是溶剂）的蒸发和冷凝而冷却。
聚合引发剂
术语“聚合引发剂”是指能够通过热或通过光谱活化引发乙烯基类单体的自由基聚合的物质。
聚合混合物包含或含有一种或多种聚合引发剂。优选地，选择聚合引发剂，以致它们在所使用的溶剂的沸点附近分解。
优选地，可以使用的聚合引发剂是非水溶性的。水溶性的引发剂在20℃和1013毫巴下至少1g，优选至少10g可溶于1升水。
在本发明意义上的适合的聚合引发剂一般可以是过氧化物-或偶氮-类型的引发剂。在本发明意义上某些适合的聚合引发剂可以是偶氮二异丁腈（AIBN）、二甲基-2-2'-偶氮双异丁酸酯、过新戊酸叔丁酯或过-2-乙基己酸叔丁酯或它们的混合物。
分子量调节剂
聚合混合物可以任选地包含或含有一种或多种分子量调节剂（链转移剂）。
术语“分子量调节剂”是指能够在乙烯基类单体的自由基聚合过程中通过链转移反应限制聚合物分子量的物质。
适合的分子量调节剂是例如正丁基硫醇、正十二烷基硫醇、2-巯基乙醇或巯基乙酸2-乙基己酯，最优选的是十二烷基硫醇。
聚合
聚合混合物可以在30-120，优选40-100，更优选55-90℃的温度下聚合。
可以使所述聚合混合物聚合2-24，优选4-16或6-10小时的时间。
可以使用以下步骤进行聚合
通过添加惰性气体如氩气使聚合反应器，例如100升被搅拌的容器惰性化。搅拌可以是大约60-80rpm。
将优选添加了5-15重量%溶剂，优选乙醇与甲醇的混合物的单体混合物，例如大约50kg填充入反应器中。
将反应器的夹套温度优选提高到大约50-90℃，优选到大约70℃。
当反应器的内部温度达到大约35-45℃时，添加所述一种或多种分子量调节剂（链转移剂），例如大约0.4-0.8kg。
添加含所述一种或多种在溶剂混合物中的聚合引发剂的溶液。所述聚合引发剂溶剂混合物的溶剂含量可以是75-95重量%的溶剂。聚合引发剂溶剂混合物（供给的引发剂）的初始剂量可以是例如0.01至少于0.04kg/h。在一小时后，可以将供给的引发剂增加到0.04至少于0.1kg/h且在2-4小时后增加到0.1至0.3kg/h。
可以在3-5小时后按2-5kg/h（供给的溶剂）的剂量添加所述一种或多种溶剂或溶剂混合物，例如乙醇与甲醇。此时可以将夹套温度提高到大约大于70至90℃，优选大约80℃。
聚合反应可以在6-10，或7-9小时后，当聚合混合物已经变成具有至少99重量%的单体向共聚物转化的转化率的高粘性聚合浆料时，被认为是完成的。
聚合浆料
使所述聚合混合物最终聚合而获得具有至少99重量%的单体向共聚物转化的转化率的聚合浆料。
脱气步骤
随后通过蒸馏或通过挤出使聚合浆料脱气以除去挥发性物质。待除去的挥发性物质可以是溶剂，残留的痕量的没有聚合的单体，以及引发剂或分子量调节剂的剩余的痕迹和反应产物。
优选地，在具有一个或多个，优选至少两个处于100-200℃温度的脱气区的双螺杆挤出机中进行脱气步骤，其中将2-20重量%，优选3-12重量%的水作为夹带剂（载体）添加到聚合物浆料中。
所述双螺杆挤出机的螺杆可以是同向旋转或反向旋转的。
优选地，所述挤出机螺杆的表面没有铁或仅含低量的铁。
优选地，所述挤出机螺杆的表面是经精炼的。
优选地，所述挤出机螺杆的表面是经铬酸盐处理的或经铬-硝酸盐处理的或经钛-硝酸盐处理的。
这具有这样的优点或支持，即聚合物产物的泛黄指数（在420nm下消光）相当低，优选小于0.1，优选小于0.05。
夹带剂的使用具有优点，因为它使物料冷却并减少摩擦。因此，共聚物的降解与没有添加水作为夹带剂时的挤出相比更少。
共聚物制剂
可以进一步将经脱气的聚合浆料粉碎成呈颗粒或粉末形式的共聚物制剂。术语“颗粒”还意于包括多孔的泡沫状结构化的颗粒。
所述共聚物制剂可以通过已知的分析方法分析并可以由以下特征表征
25,000-50,000，优选25,000-40,000g/mol的分子量（Mw），
2.0-2.8的多分散指数，
小于10,000wt ppm，优选小于5,000wt ppm的残留溶剂浓度，
小于250wt ppm，优选小于100wt ppm的总残留单体含量。
分析方法
测定分子量（Mw=重均分子量）的分析方法是本领域技术人员熟知的。一般而言，分子量Mw可以通过凝胶渗透色谱法或通过光散射方法测定（参见，例如H.F.Mark等人，Encyclopedia of Polymer Scienceand Engineering(聚合物科学和工程大全)，第二版，第10卷，第1页及后续页，J.Wiley，1989）。
最优选，在此描述的聚合物的分子量（Mw=重均分子量）是利用尺寸排阻色谱（SEC）使用聚酯基包装作为静止相和二甲基乙酰胺（DMAC）作为静止相测定的，例如详细描述于Adler等人（2005）：Molar mass characterization of hydrophilic polymers,2Sizeexclusion chromatography of cationic（meth）acrylatecopolymers，e-Polymers,第057期,第1-11页（http:/www.e-polymers.org，ISSN1618-7229）中。
多分散指数（PDI）是本领域技术人员熟知的并通过计算Mw/Mn之比（重均分子量/数均分子量）测定。多分散性可以通过凝胶渗透色谱或尺寸排阻色谱、光散射测量、从基体辅助的激光解吸/电离（MALDI）的直接计算或由电喷涂质谱测定。
可以通过气相色谱（GC）测定残留溶剂浓度。通过GC测定残留溶剂浓度是本领域技术人员熟知的。
可以通过光谱测定法使用在异丙醇/丙酮（60:40w/w）中的12.5重量%聚合物溶液和1cm比色皿，测定在420nm的消光（泛黄指数）。可以根据Ph.Eur.2.2.25进行该试验。
优选可以通过高压液相色谱法（HPLC）测定总体和个体残留单体含量。总体和个体残留单体含量通过HPLC的测定是本领域技术人员熟知的。
可以根据Ph.Eur.2.2.20"电势滴定法"或USP<541>进行用于碱值AV测定的分析。在30分钟内在50℃下将1或2g聚合物（依赖于铵基甲基丙烯酸酯单体量）溶解在75ml冰乙酸中。在已经将该溶液冷却至室温后，添加25ml乙酸铜（II）溶液（在冰乙酸中的0.6%溶液）。使用0.1N高氯酸（相当于20.772mg铵基甲基丙烯酸酯单元）作为滴定剂。
AV（mg KOH/g DS）=铵基甲基丙烯酸酯单元（%）·2.701
具体实施方式
实施例
分析方法
如下测定单体向聚合物转化的转化率：计算在工艺开始时所使用的总单体与在聚合工艺结束时在除去挥发性物质之前样品中通过HPLC检测的残留单体之比。
在此描述的聚合物的分子量（Mw=重均分子量）利用尺寸排阻色谱（SEC）测定，如Adler等人（2005）,e-Polymers，第057期，第1-11页（http:/www.e-polymers.org,ISSN1618-7229）中详细描述那样。
通过计算Mw/Mn之比（重均分子量/数均分子量（通过SEC测定））测定多分散指数。
通过气相色谱（GC）测定残留溶剂浓度。
通过根据Karl Fischer的滴定测定残留水含量（参见例如EugenScholz：Karl-Fischer-Titration（Karl Fischer滴定），Springer-Verlag1984，ISBN3-540-12846-8，或K.
Figure BDA00003023565700121
DieWasserbestimmung mit Karl-Fischer-Titration（采用Karl Fischer滴定的水测定），在：Chemie in unserer Zeit2000中，34，170-175，摘要）。
可以通过光谱测定法使用在异丙醇/丙酮（60:40w/w）中的12.5重量%聚合物溶液和1cm比色皿测定在420nm的消光（泛黄指数）。可以根据Ph.Eur.2.2.25进行该试验。
通过高压液态NaClO4溶液（0.25mol/l）测定残留单体含量。使聚合物沉淀并使用校准用的单体的标准参比制剂通过HMPC分析上清液。
可以根据Ph.Eur.2.2.20"电势滴定法"或USP<541>进行用于碱值AV测定的分析。在30分钟内在50℃下将1或2g聚合物（依赖于铵基甲基丙烯酸酯单体量）溶解在75ml冰乙酸中。在已经将该溶液冷却至室温后，添加25ml乙酸铜（II）溶液（在冰乙酸中的0.6%溶液）。使用0.1N高氯酸（相当于20.772mg铵基甲基丙烯酸酯单元）作为滴定剂（DS=干物质）。
Figure BDA00003023565700131
AV（mg KOH/g DS）=铵基甲基丙烯酸酯单元（%）·2.701
实施例1：
以100升规模制备
Figure BDA00003023565700132
RS类型的（甲基）丙烯酸酯共聚物的方法
聚合工艺
在3.6m3容器中进行聚合，但是使用以下步骤对于100升反应器换算：
通过添加氩气使聚合反应器（100升被搅拌的容器）惰性化。搅拌是70rpm。
将如表1所示的单体混合物填充入反应器中。
将反应器的夹套温度提升到大约60℃。
当反应器的内部温度已经达到大约40℃时，添加0.575Kg分子量调节剂十二烷基硫醇。
添加如表2所示的在溶剂混合物中的聚合引发剂混合物过新戊酸叔丁酯和过-2-己酸叔丁酯。聚合引发剂溶剂混合物（供给的引发剂）的初始剂量是0.027kg/h。在一小时后，将供给的引发剂调节到0.051kg/h并在3小时后调节到0.158kg/h。在5.5小时后停止供给的引发剂。
在4小时后，按3.4kg/h的剂量（供给的溶剂）添加作为溶剂的乙醇。同时将反应器的夹套温度提升到80℃。
在8小时后停止供给的溶剂。
在8小时后认为聚合反应是完成的。
在工艺过程中使用或消耗的聚合混合物的总体组成示于表3中。
脱气步骤
将所得的聚合浆料供给具有四个脱气出口的具有同向旋转螺杆的双螺杆挤出机（制造商Berstorff ZE25，具有43D）。所述四个脱气出口包括一个向后脱气区和三个向前脱气区，其中区2和3合并成一个区。所述挤出机中的温度是大约115-135℃。在向后脱气出口和在向前脱气出口1，不施加真空。在脱气出口2和3，施加500毫巴的真空。作为夹带剂，将4.5重量%的水添加到在第一向前脱气区后的聚合浆料物料中。相关挤出参数概括在表4中。
共聚物
在挤出后，呈线料形式提取得自在所述3.6m3容器中进行的聚合的熔融物料，将其通过穿过水浴而进行冷却，随后粉碎成颗粒。
单体向共聚物转化的转化率是99.5重量%。
分子量（Mw）是28,400g/mol。
多分散指数是2.2。
乙醇的残留溶剂浓度是3,570wt ppm。
甲醇的残留溶剂浓度是100wt ppm。
残留水含量是1.56重量%。
甲基丙烯酸2-三甲基铵乙酯氯化物、丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸甲酯的残留单体含量是4/59和14wt ppm。
碱值AV mgKOH/g干物质是14.7。
表1-4
表1：单体混合物
单体 kg 重量%
甲基丙烯酸甲酯（MMA） 28.9 58.5
丙烯酸乙酯（EA） 13.4 27.1
甲基丙烯酸2-三甲基铵乙酯氯化物（TMAEMC） 2.4 4.9
乙醇 2.0 4.1
甲醇 2.6 5.3
总计 49.4 100
表2：聚合引发剂溶剂混合物（供给的引发剂）
引发剂/溶剂 kg 重量%
过新戊酸叔丁酯 0.08 15
过-2-乙基己酸叔丁酯 0.02 3
脂族化合物（Aliphates） 0.03 5
乙醇 0.42 77
总计 2.0 100
表3：使用的总聚合混合物
组分 kg 重量%
MMA 28.9 46.6
EA 13.4 21.6
TMAEMC 2.4 3.9
乙醇 14 22.6
甲醇 3 4.2
十二烷基硫醇 0.6 0.9
过新戊酸叔丁酯 0.1 0.9
过-2-乙基己酸叔丁酯 0.02 <0.1
脂族化合物 0.03 <0.1
总计 62 100
表4：挤出参数
TPWT/℃ 125-130
PPWT/毫巴 约15巴
T向后脱气/℃ 115
P向后脱气/毫巴 1.000
T向前脱气1-3/ 135
P向后脱气1/毫巴 1000
P向前脱气2+3/毫巴 500
共聚物流速g/h 6.400
夹带剂（H2O）重量% 4.5
转速/rpm 180
实施例2：
以3.6m3规模制备
Figure BDA00003023565700161
RS类型的（甲基）丙烯酸酯共聚物的方法
聚合工艺
在3.6m3反应器中使用以下步骤进行聚合
通过在50毫巴压力下添加氩气使聚合反应器，3.6m3被搅拌的容器（
Figure BDA00003023565700162
-搅拌器，
Figure BDA00003023565700163
1个叶轮）惰性化。搅拌是70rpm。
将如表5所示的单体混合物填充入反应器中。
用60rpm开始搅拌。
将反应器的夹套温度提升到80℃的设定值。
当反应器的温度已经达到大约55℃时，经由剂量加料导管添加19.5Kg分子量调节剂十二烷基硫醇。用30kg乙醇冲洗所述剂量加料导管。
随后添加如表6所示的在溶剂混合物中的聚合引发剂混合物过新戊酸叔丁酯和过-2-己酸叔丁酯。聚合引发剂溶剂混合物（供给的引发剂）的初始剂量是2.6kg/h。在一小时后，将供给的引发剂调节到4.8kg/h并在3小时后调节到14.8kg/h。在5.5小时后停止供给的引发剂。用大约20kg乙醇冲洗所述剂量加料导管。
在4.5小时后，按81.6kg/h的剂量添加作为溶剂的乙醇（供给的溶剂）。同时将反应器的夹套温度提升到80℃。
在8.5小时后停止供给的溶剂。
在8小时后认为聚合反应是完成的。
在工艺过程中使用或消耗的聚合混合物的总体组成示于表7中。
在脱气步骤之前添加340kg乙醇以降低粘度。
脱气步骤
将所得的聚合浆料供给具有四个脱气出口的具有同向旋转螺杆的双螺杆挤出机（制造商Berstorff ZE35，具有43D）。所述四个脱气出口包括一个向后脱气区和三个向前脱气区，其中区2和3合并成一个区。所述挤出机中的温度是大约115-125℃。在脱气区不施加真空。作为夹带剂，将9.6重量%的水添加到在第一向前脱气区后的聚合浆料物料中。
表5-7
表5：单体混合物
Figure BDA00003023565700171
表6：聚合引发剂溶剂混合物（供给的引发剂）
引发剂/溶剂 kg 重量%
过新戊酸叔丁酯 2.3 4.7
过-2-乙基己酸叔丁酯 0.4 0.8
脂族化合物 0.8 1.6
乙醇 46.5 93
总计 50 100
表7：使用的总聚合混合物
组分 kg 重量%
MMA 872 46.0
EA 402 21.2
TMAEMC 73 3.8
乙醇 450 23.7
甲醇 76 4.0
十二烷基硫醇 20 1.0
过新戊酸叔丁酯 2.3 0.1
过-2-乙基己酸叔丁酯 0.4 <0.1
脂族化合物 0.8 <0.1
总计 62 100
共聚物
在挤出后，以线料形式提取熔融物料，将其通过穿过水浴而冷却并随后粉碎成颗粒。
单体向共聚物转化的转化率是99.5重量%。
分子量（Mw）是28,600g/mol
多分散指数是2.3。
乙醇的残留溶剂浓度是4,100wt ppm。
甲醇的残留溶剂浓度是120wt ppm。
残留水含量是0.23重量%。
甲基丙烯酸2-三甲基铵乙酯氯化物、丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸甲酯的残留单体含量是5/50和12wt ppm。
碱值AV mgKOH/g干物质是15.0。
实施例3：
以100升规模制备RL类型的（甲基）丙烯酸酯共聚物的方法
聚合工艺
在100升反应器中使用以下步骤进行聚合
通过添加氩气使聚合反应器（100升被搅拌的容器）惰性化。搅拌是70rpm。
将如表8所示的单体混合物填充入反应器。
将反应器的夹套温度提升到大约60℃。
当反应器的内部温度已经达到大约40℃时，添加0.450kg分子量调节剂十二烷基硫醇。
随后添加如表9所示的在溶剂混合物中的聚合引发剂混合物，过新戊酸叔丁酯和过-2-己酸叔丁酯。聚合引发剂溶剂混合物（供给的引发剂）的初始剂量是0.069kg/h。在一小时后，将供给的引发剂调节到0.103kg/h并在3小时后调节到0.240kg/h。在5.5小时后停止供给的引发剂。
在4小时后，按3.3kg/h的剂量添加作为溶剂的乙醇（供给的溶剂）。同时将反应器的夹套温度提升到80℃。
在8小时后停止供给的溶剂。
在8小时后认为聚合反应是完成的。
在工艺过程中使用或消耗的聚合混合物的总体组成示于表10中。
脱气步骤
将所得的聚合浆料供给具有四个脱气出口、一个向后圆顶和三个向前圆顶的具有同向旋转螺杆的双螺杆挤出机（制造商BerstorffZE35，具有43D）。所述挤出机中的温度是大约125-130℃。在向前脱气出口1处，不施加真空。在向前脱气出口2和3处，施加500毫巴的真空。作为夹带剂，将4.5重量%的水添加到在第一向前脱气区后的聚合浆料物料中。相关挤出参数概括在表11中。
共聚物
在挤出后，以线料形式提取熔融物料，将其通过穿过水浴而冷却并随后粉碎成颗粒。
单体向共聚物转化的转化率是99.8重量%。
分子量（Mw）是32,600g/mol。
多分散指数是2.9。
乙醇的残留溶剂浓度是6,725wt ppm。
甲醇的残留溶剂浓度是445wt ppm。
残留水含量是1.4重量%。
甲基丙烯酸2-三甲基铵乙酯氯化物、丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸甲酯的残留单体含量是6/25和27wt ppm。
碱值AV mgKOH/g干物质是27.9。
表8-11
表8：单体混合物
Figure BDA00003023565700201
表9：聚合引发剂溶剂混合物（供给的引发剂）
引发剂/溶剂 kg 重量%
过新戊酸叔丁酯 0.21 15
过-2-乙基己酸叔丁酯 0.04 3
脂族化合物 0.07 3
乙醇 1.08 77
总计 1.40 100
表10：使用的总聚合混合物
组分 kg 重量%
MMA 24.9 40.2
EA 12.7 20.5
TMAEMC 4.4 7.1
乙醇 14 23.1
甲醇 5 7.8
十二烷基硫醇 0.6 0.9
过新戊酸叔丁酯 0.1 0.2
过-2-乙基己酸叔丁酯 0.02 <0.1
脂族化合物 0.04 <0.1
总计 62 100
表11：挤出参数
Figure BDA00003023565700211

Claims (9)

1.制备含季铵基的（甲基）丙烯酸酯共聚物的方法，由选自以下的单体混合物制备：
a）80-99重量%的丙烯酸或甲基丙烯酸的C1-C4-烷基酯和
b）20-1重量%的在烷基中含季铵基的丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯和
c）0-10%的其它可共聚合的乙烯基单体
其中将一种或多种聚合引发剂，任选的一种或多种分子量调节剂和一种或多种溶剂或溶剂混合物添加到所述单体混合物中以获得聚合混合物，在30-120℃的温度下使所述聚合混合物聚合2-24小时的时间，
其中对于所述聚合混合物，最终使用或消耗了以下各组分的总量的至少98重量%，
50-80重量%的所述单体混合物，
0.01-5重量%的一种或多种聚合引发剂
0-2重量%的一种或多种分子量调节剂，
50-20重量%的溶剂或溶剂混合物，在此所述单体混合物的单体、所述聚合引发剂和所述分子量调节剂溶解，
其中使所述聚合混合物聚合成为具有至少99重量%的单体向共聚物转化的转化率的聚合浆料，其中随后通过蒸馏或通过挤出使所述聚合浆料脱气并将经脱气的聚合浆料进一步粉碎成呈颗粒或粉末形式的共聚物制剂，和
其中所述共聚物制剂的特征在于
25,000-50,000的分子量（Mw），
2.0-3.2的多分散指数和
小于10,000wt ppm的残留溶剂浓度。
2.根据权利要求1的方法，其中所述单体混合物由50-70重量%的甲基丙烯酸甲酯、20-40重量%的丙烯酸乙酯和7-2重量%的甲基丙烯酸2-三甲基铵乙酯氯化物组成，其中所述单体合计为100%。
3.根据权利要求1的方法，其中所述单体混合物由50-70重量%的甲基丙烯酸甲酯、20-40重量%的丙烯酸乙酯和多于7至15重量%的甲基丙烯酸2-三甲基铵乙酯氯化物组成，其中所述单体合计为100%。
4.根据权利要求1-3中一项或多项的方法，其中所述溶剂或溶剂混合物包含至少大于95重量%的选自乙醇、甲醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、四氢呋喃、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、二
Figure FDA00003023565600021
烷、丙酮、乙酸乙酯或乙酸丁酯的溶剂或溶剂混合物，和少于5重量%的其它溶剂。
5.根据权利要求4的方法，其中所述溶剂或溶剂混合物包含至少多于95重量%的乙醇或甲醇或这两者和少于5重量%的其它溶剂。
6.根据权利要求5的方法，其中所述溶剂混合物以至少98重量%的程度包含50-70重量%的乙醇和50-30重量%的甲醇，包含少于5重量%的水和少于1重量%的脂族溶剂。
7.根据权利要求1-6中一项或多项的方法，其中所述聚合引发剂是过新戊酸叔丁酯或过-2-乙基己酸叔丁酯。
8.根据权利要求1-7中一项或多项的方法，其中所述分子量调节剂是十二烷基硫醇。
9.根据权利要求1-8中一项或多项的方法，其中在具有两个脱气区的双螺杆挤出机中在100-200℃的温度下进行脱气步骤，其中将2-20重量%的水作为夹带剂添加到聚合物浆料中。
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