CN104540854A - 用于制备聚合物胶乳树脂粉末的装置以及使用该装置制备聚合物胶乳树脂粉末的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于制备聚合物胶乳树脂粉末的装置以及使用该装置制备聚合物胶乳树脂粉末的方法，在所述装置中，通过向进行凝固和老化的反应器中引入非连续螺杆而提高了蒸汽、胶乳和促凝剂的混合效率，并由此降低了淤浆的含水量，因此可以提高干燥效率，并可以使用减少量的促凝剂制备出具有优异颜色和粉末特性的聚合物胶乳树脂粉末。

Description

用于制备聚合物胶乳树脂粉末的装置以及使用该装置制备聚合物胶乳树脂粉末的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制备聚合物胶乳树脂粉末的装置以及使用该装置制备聚合物胶乳树脂粉末的方法，更具体而言，涉及一种用于制备聚合物胶乳树脂粉末的装置以及使用该装置制备聚合物胶乳树脂粉末的方法，所述装置包括胶乳槽、凝固浴、老化浴、脱水器和干燥器，其中，通过向进行凝固和老化的反应器中引入非连续螺杆而提高了蒸汽、胶乳和促凝剂的混合效率，并由此降低了淤浆的含水量，因此可以提高干燥效率，并可以使用减少量的促凝剂制备出具有优异颜色和粉末特性的聚合物胶乳树脂粉末。
背景技术
为了减小体积、进行各种应用以及易于操作，可以将通过乳液聚合形成的聚合物材料加工成粉末。为了将通过乳液聚合形成的聚合物材料制成粉末，需要对经乳液聚合而形成的胶乳进行凝固、脱水和干燥。
乳液聚合的聚合物胶乳的凝固，可以采用使用各种促凝剂的化学方法或经施加强剪切应力而利用机械力的机械方法，通过破坏由乳液聚合过程中加入的乳化剂所稳定的胶乳粒子的稳定性来进行。在化学方法中，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。在机械方法中，对胶乳施加强剪切应力，使得胶乳粒子通过克服乳化剂之间的排斥力而彼此凝聚。
快速凝固法作为一种制备聚合物胶乳粉末的方法而被提出。快速凝固是一个通过加入过量的促凝剂(例如无机盐或酸等)水溶液来破坏乳化剂的稳定性，使得胶乳中的聚合物粒子彼此快速凝聚的过程。这种胶乳中聚合物粒子的凝聚被称为凝固，而这些凝聚的聚合物粒子的悬浮液被称为淤浆。这些聚合物粒子彼此较弱地物理结合，因此易于使用搅拌器等通过外部剪切应力来解散。由此，通过升高温度对初步凝固的淤浆进行老化，经由链的交联而使结合力得到增强。对所得的淤浆进行脱水和干燥，从而完成粉末型聚合物胶乳的制备。
在上述使用过量促凝剂进行凝固的快速凝固中，胶乳的稳定性被非常快地破坏，因此聚合物胶乳粒子的凝固发生得非常迅速和无序。由于这种无序的凝固，使得表观比重减小，且最终制得的粒子的粒度分布非常宽。
图1为示出了常规的用于制备聚合物胶乳树脂粉末的装置的视图。所述装置包括：胶乳储存槽1、凝固浴2、老化浴3、脱水器4和干燥器5。
首先，将储存在胶乳储存槽1中的聚合物胶乳通过聚合物胶乳引入管线11引入到凝固浴2中，然后将促凝剂水溶液和用于调节固含量浓度的水通过促凝剂引入管线12和水供应管线13分别加入到凝固浴2中的聚合物胶乳中。所加入的促凝剂水溶液用于破坏通过乳化剂获得的静电稳定性，由此使得胶乳中的聚合物粒子彼此凝聚，从而制得聚合物淤浆。该凝固的聚合物淤浆被转移至老化浴3中，然后在高温下经40至90分钟停留时间进行老化。将最终制得的淤浆在脱水器4中进行脱水并在干燥器5中干燥，制得聚合物粉末，然后将所制的聚合物粉末通过聚合物粉末排出管线15排出。加入脱水器4中的促凝剂通过促凝剂排出管线14排出。
然而，当使用这种装置时，难以搅拌和转移具有高粘度的淤浆，由此使得加工成粉末的效率劣化。因此，在该装置中难以为提高脱水和/或干燥效率而采用具有高固含量的淤浆，而只能使用具有低固含量的淤浆，从而导致随后的脱水和干燥过程较为耗时，并需要付出大量的努力和能量。
为了解决上述问题，提出了多步骤连续凝固和老化的方法。这种方法的优点在于具有低固含量的聚合物淤浆可以被有效老化。然而，该方法不能应用于具有高固含量的淤浆，并且需要多个步骤而导致制备效率稍低。
另外，提出了缓慢凝固法，该方法通过分流供入促凝剂来调节凝固速率，从而使最终所得粒子的粉末特性得到增强。在这种方法中，凝固在具有能垒的第二阱区(secondary well region)中发生，因此凝固速率较慢且存在用于粒子再分布的空间，结果是，可以通过有规律的填充来制备球形粒子。然而，该方法所使用促凝剂的总量与快速凝固法使用的促凝剂总量接近，缓慢凝固与快速凝固之间的差异仅在于缓慢凝固是通过促凝剂的分流供入来进行。因此，由于过量促凝剂而造成的废水产生是不可避免的，并且由于将比快速凝固中更少量的促凝剂引入到第一凝固浴中，使得淤浆的粘度增大，因此，为了确保流动性，需要加入比快速凝固中更多的水。另外，缓慢凝固需要比快速凝固更高的含水量。
在快速凝固和缓慢凝固两者中，凝固后所制得的聚合物胶乳淤浆的流动性受到固含量、淤浆粒度分布和淤浆含水量等的影响，特别是受到固含量的极大影响。当淤浆的固含量达到特定程度以上时，该淤浆的流动性显著发生劣化并由此形成团块，从而使得装置无法运转。因此，为了实现淤浆的顺畅流动，在凝固中需要再加入过量的水。过量水的加入提高了将淤浆加热至凝固温度和老化温度时所产生的能量成本，并导致在脱水过程中产生过量的废水，造成后处理成本的增加。另外，不能直接利用蒸汽而要将蒸汽冷凝成水来作为向淤浆传递能量的介质，这导致了效率的下降。
作为另一种从乳液聚合胶乳中回收粉末的方法，利用气相喷雾系统回收聚合物胶乳粉末的方法得到了采用。这是一种使用喷雾器将具有高固含量的聚合物胶乳喷射到具有过量促凝剂流动的表面上，使聚合物胶乳凝固并以粉末回收该凝固的聚合物胶乳的方法。在这种情况下，聚合物胶乳在保持高固含量的同时与促凝剂接触，从而在与促凝剂接触时发生快速凝固，因此，得到了较高的表观比重，并可以回收在缓慢凝固中可制得的球形粉末。然而，该方法必须使用过量的促凝剂以充分反应，因此过量废水的产生是不可避免的，而且频繁地发生喷雾器的堵塞，导致制备过程的稳定性较低。
另外，关于在有机溶剂的存在下调节粉末粒度和改善表观比重方面存在大量的研究，但是只有在使用过量的有机溶剂时才可以得到如上所述的粉末特性。
另一种方法为剪切凝固，在该方法中，通过施加剪切应力作为强机械力而使胶乳中的粒子凝聚来制备淤浆。这种方法不需要促凝剂，在剪切凝固中，通过施加由4,000rpm或大于4,000rpm的高速旋转所产生的剪切应力来制备聚合物胶乳淤浆。然而，在因使用乳化剂而确保稳定性的乳液聚合的聚合物胶乳中，乳化剂会残留在回收的粉末中，这会在加工中不利地影响热稳定性和颜色。
因此，仍然需要开发一种用于制备聚合物胶乳树脂粉末的装置以及使用该装置制备聚合物胶乳树脂粉末的方法，在所述装置中，可以通过降低淤浆的含水量而提高干燥效率，并可以通过减少促凝剂的量而制备具有优异颜色和粉末特性的聚合物胶乳树脂粉末。
发明内容
技术问题
因此，鉴于上述问题而作出了本发明，本发明的目的是提供一种用于制备聚合物胶乳树脂粉末的装置以及使用上述装置制备聚合物胶乳树脂粉末的方法，其中，通过向进行凝固和老化的反应器中引入非连续螺杆而提高了混合蒸汽、胶乳和促凝剂的效率，并由此降低了淤浆的含水量，因此可以提高干燥效率，并可以使用减少量的促凝剂制备出具有优异颜色和粉末特性的聚合物胶乳树脂粉末。
本发明的以上目的可以通过下文所述的本发明的实施方案来实现。
技术方案
根据本发明的一方面，以上和其它目的可以通过提供一种用于制备聚合物胶乳树脂粉末的装置来实现，所述装置包括用于聚合物胶乳凝固的反应器，其中，所述反应器包括胶乳通过的中空反应管，至少一个从所述反应管的内壁向该反应管的内侧突起的销钉(barrel pin)，沿所述反应管的纵向上的中心轴延伸的旋转轴，以及一个或多个从所述旋转轴的外表面朝向所述反应管的内壁突起的搅拌器，其中一个或多个所述搅拌器包括非连续螺杆。
所述装置可以包括脱水器和干燥器中的至少一个。
所述一个或多个搅拌器的数量可以为1至20。
所述非连续螺杆可以包括一个或多个开口(opening)。
所述一个或多个开口的总面积相对于旋翼的总面积可以在0.05至1的范围内。
在所述非连续螺杆中，旋翼相对于垂直于所述旋转轴的轴的倾斜角α可以为0.1°至10°。
所述反应器的反应管可以包括至少一个从该反应管的外部向该反应管的内部延伸的销钉。
所述反应器可以包括聚合物胶乳引入管线、促凝剂引入管线和蒸汽引入管线。
所述反应器可以是用于所述聚合物胶乳凝固和老化的一体化反应器。
根据本发明的另一方面，提供一种使用上述装置制备聚合物胶乳树脂粉末的方法。
所述聚合物胶乳树脂粉末可以具有25％或小于25％的含水量。
聚合物淤浆在凝固和老化中的停留时间可以为0.5分钟至30分钟。
聚合物树脂可以为乙烯基氰化合物-共轭二烯类化合物-芳族乙烯基化合物的接枝共聚物。
根据本发明的又一方面，提供一种采用上述方法制备的聚合物胶乳树脂粉末。
有益效果
根据本发明，通过向进行凝固和老化的反应器中引入扰乱未冷凝蒸汽和胶乳流体的流动的非连续螺杆而诱导胶乳的湍流，从而提高了胶乳和促凝剂的混合效率；通过降低淤浆的含水量而简化了诸如脱水和干燥等后处理过程，由此提高了能量减少的效果；并通过在凝固中使用减少量的促凝剂而改善了制得聚合物粉末的颜色，从而产生了提高质量的效果。
另外，通过提高蒸汽的冷凝效率而降低未冷凝蒸汽的体积和压力，从而确保了淤浆在用于制备聚合物胶乳树脂粉末的装置中的停留时间；并且，通过增加淤浆的碰撞次数而提高了粉末特性(去除粗粒子并增大表观比重)，由此增强了后处理的制备稳定性，获得了能量减少的效果，并获得了降低物流成本，例如包装成本和运输成本等的效果。
附图说明
图1为示出了常规用于制备聚合物胶乳树脂粉末的装置的结构的视图；
图2为根据本发明的实施方案的用于制备聚合物胶乳树脂粉末的装置(包括进行凝固和老化的反应器)的截面图；
图3为示出了引入图2的反应器中的非连续螺杆的一个实例的正视图；
图4为图3的非连续螺杆的侧视图；
图5示出了说明引入图2的反应器中的非连续螺杆的其它实例的正视图。
[附图标记说明]
100：反应器   110,11：聚合物胶乳引入管线
120,12：促凝剂引入管线   130：蒸汽引入管线
140：销钉   150：搅拌器
210：非连续螺杆
1：胶乳储存槽   2：凝固浴
3：老化浴   4：脱水器
5：干燥器   13：水供应管线
14：促凝剂的排出   15：最终聚合物粉末
具体实施方式
本发明的发明人对由乳液聚合的胶乳高效制备聚合物胶乳树脂粉末的方法进行了研究，并证实：与分别进行凝固和老化的现有方法不同，通过向实施凝固和老化的反应器中引入非连续螺杆，提高了蒸汽、胶乳和促凝剂的混合效率，因此，可以降低淤浆的含水量而提高干燥效率，并可以使用减少量的促凝剂制备出具有优异的颜色和粉末特性的聚合物胶乳树脂粉末。
为了实现上述目的，如图2中所示，本发明提供一种用于制备聚合物胶乳树脂粉末的装置，该装置包括：胶乳槽、用于胶乳凝固和老化的反应器100、脱水器和干燥器，其中，所述反应器100包括胶乳通过的中空反应管160，至少一个从反应管160的内壁朝向反应管160的内侧突起的销钉140，沿反应管160的纵向上的中心轴延伸的旋转轴170，以及至少一个从旋转轴170的外表面朝向反应管160的内壁突起的搅拌器150，其中所述搅拌器150为非连续螺杆210。也就是说，本发明的特征在于：通过用非连续螺杆210替代在用于胶乳凝固和老化的反应器100中的多个搅拌器150中的至少一个，来诱导胶乳的湍流，由此提高胶乳与促凝剂的混合效率，利用淤浆含水量的降低获得对后处理过程例如脱水和干燥等的简化和能量减少效果的提高，并通过在凝固中使用减量的促凝剂而改善制得聚合物粉末的颜色，从而获得质量提高的效果。所述反应管160可以具有多边形截面或圆形截面，优选为圆形截面。
所述搅拌器可以，例如，包括连续旋翼或连续螺杆。
所述反应器100配置为同时进行凝固和老化，并且包括胶乳通过的中空反应管160，从反应管160的内壁朝向反应管160的内侧突起的销钉140，沿反应管160的纵向上的中心轴延伸的旋转轴170，以及从旋转轴170的外表面朝向反应管160的内壁突起的搅拌器150。胶乳引入管线110、促凝剂引入管线120和蒸汽引入管线130与反应管160相连，以便向反应管160供应胶乳、促凝剂和蒸汽。
在具体的实施方案中，反应器100中所包括非连续螺杆210的数量可以为1至20，优选为4至16，最优选为8至12。当非连续螺杆210的数量在上述范围内时，使得流体(未冷凝的蒸汽和胶乳)的流动受阻并诱导胶乳发生湍流，因此获得提高蒸汽、胶乳和促凝剂混合效率的效果，但本发明的实施方案并不局限于此。也就是说，对于本领域的普通技术人员显而易见的是，可以根据反应器100的长度L来设置非连续螺杆210的合适数量。另外，所述非连续螺杆210可以为双螺杆，本发明中所使用的非连续螺杆210在图3和4中更为详细地示出。
如图3中所示，所述非连续螺杆210具有至少一个开口214，该开口214是通过从螺杆轴211的外表面突起并基于该螺杆轴211螺旋延伸的旋翼212的至少一部分的非连续性而形成的。所述开口214具有如下结构，其中，在通过在非连续螺杆210的旋转方向(图2中示出的旋转方向，即基于螺杆轴211的逆时针方向)上旋转来进行传输的胶乳的前进方向上，即沿螺杆轴211的纵向轴延伸的方向上，部分地不形成旋翼212。可以形成一个或多个开口214。例如，如图5中所示，可以形成单一的开口214(见图5a)、三个开口214(见图5b)或四个开口214(见图5c)，并且如图3中所示，可以形成两个开口214，但本发明的实施方案并不局限于此。也就是说，可以形成更多个开口214。所述开口214的数量可以为1至6个，优选为1至5个，最优选为2至4个。当开口214的数量在上述范围内时，使得流体(未冷凝的蒸汽和胶乳)的流动受阻并诱导胶乳发生湍流，因此在蒸汽、胶乳和促凝剂的混合效率方面获得优异的提高效果。所述开口214可以以偶数(例如2、4、6或8)而不是奇数(例如1、3、5或7)来形成，在这种情况下，产生较少的噪音或振动。在图4中，附图标记213表示对应于旋翼212端部的侧表面。
所述开口214与非连续螺杆210的面积比(即，开口214的总面积/旋翼212的总面积)可以为0.05至1，优选为0.1至0.4，最优选为0.2至0.3。将胶乳的流速合适地保持在上述范围内，使得流体(未冷凝的蒸汽和胶乳)的流动受阻并诱导胶乳发生湍流，因此在蒸汽、胶乳和促凝剂的混合效率方面获得优异的提高效果。
上述旋翼212的面积可以是指旋翼212一侧表面的面积；而开口214的面积可以是指开口214一侧表面的面积。
所述开口214可以是指其中部分地不形成旋翼212的空的空间。
在所述非连续螺杆210中，当旋翼212相对于垂直于螺杆轴211的轴的倾斜角α减小时，即，当倾斜角α相对于螺杆轴211接近90度时，与传输方向相反的背压(back pressure)增大，并由此诱导了湍流，因而使得蒸汽、胶乳和促凝剂的混合效率提高并确保了停留时间。另一方面，当倾斜角α过小时，难以对胶乳进行传输并发生胶乳的累积。因此，通过选择合适的斜率来设计旋翼212是很重要的。倾斜度，即倾斜角α，可以为0.1°至10°，优选为0.2°至4°，最优选为0.4°至2°。
从反应管160外部向内部延伸的所述销钉140固定在反应器100上，所述搅拌器150和/或非连续螺杆210可旋转地固定在反应管160中。特别是，反应器100的反应管160包括一个或多个从该反应管160外部向内部延伸的销钉140。这样，在反应管160中，当搅拌器150和/或非连续螺杆210在固定于该反应管160上的销钉140间旋转时，引入该反应管160中的胶乳在图2的传输方向上被传输，结果是，胶乳与搅拌器150和/或非连续螺杆210的旋翼212接触，由其接收到机械力，并受到因胶乳被传输时与销钉140撞击而产生的强机械力，即剪切应力，通过机械方法破坏了由乳液聚合中加入的乳化剂所稳定的胶乳稳定性并由此凝固，然后在反应管160的后部进行老化。
所述销钉140可以具有任意形状，例如圆形、三角形、倾斜形、椭圆形、菱形或四边形等，所述搅拌器150可以为桨式搅拌器、螺旋式搅拌器、双螺旋式搅拌器或销式搅拌器等。
包括上述非连续螺杆210的反应器100可以通过对利用乳液聚合制得的胶乳施加由销钉140和搅拌器150和/或非连续螺杆210的作用而产生的机械力来调节聚合物淤浆的粘度，并可以通过制备高粘度的淤浆，利用机械力来调节含水量。
所述反应器100包括聚合物胶乳引入管线110、促凝剂引入管线120和蒸汽引入管线130，凝固在反应器100中接近引入聚合物胶乳、促凝剂和蒸汽的位置的部分处发生，而老化在反应器100的后部进行。因此，凝固和老化可以在同一反应器中大体上同时进行。
本发明还提供一种使用上述装置制备聚合物胶乳树脂粉末的方法。
本发明中使用的聚合物胶乳是固含量为10wt％至90wt％的乳液聚合的聚合物胶乳，并且可以是乙烯基氰化合物-共轭二烯类化合物-芳族乙烯基化合物的接枝共聚物。所述接枝共聚物通过使共轭二烯类化合物与芳族乙烯基化合物和乙烯基氰化合物的单体混合物进行聚合来制备。
所述共轭二烯类化合物可以为选自丁二烯类橡胶、乙烯-丙烯-二烯单体(EPDM)橡胶、乙烯丙烯橡胶(EPR)、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)中的一种。特别是，采用丁二烯类橡胶。
所述乙烯基氰化合物可以为丙烯腈、甲基丙烯腈、乙基丙烯腈或其衍生物，特别为丙烯腈。
所述芳族乙烯基化合物可以为苯乙烯、α-甲基苯乙烯、α-乙基苯乙烯、对甲基苯乙烯、乙烯基甲苯或其衍生物，特别为苯乙烯。
作为所述促凝剂，可以使用水溶性无机酸如硫酸、磷酸或盐酸等，或者可以使用无机盐如硫酸盐等。通常而言，加入凝固所需的理论量以上的促凝剂。在本发明中，基于100重量份的聚合物胶乳，促凝剂的量可以为0.5至5重量份，优选为0.5至3.0重量份，最优选为0.5至2.0重量份。也就是说，仅使用非常少量的促凝剂就可以使聚合物胶乳有效地凝固。因此，可以使用减量的促凝剂而获得颜色改善的效果和热稳定性增强的效果。
所述聚合物胶乳树脂粉末可以具有例如25％或小于25％，优选为10％至20％的含水量。
在所述凝固和老化的过程中，聚合物淤浆在反应器100中的停留时间可以为0.5至30分钟，例如0.5至10分钟，例如0.5至5分钟。在现有装置中，蒸汽的冷凝效率非常低，无法确保停留时间。然而在本发明中，停留时间可以通过引入所述非连续螺杆210而得以确保。
所述凝固和老化的温度可以为60℃至100℃，例如65℃至85℃。当凝固和老化的温度在上述范围内时，凝固和老化的效果较为显著。
常规的独立进行凝固和老化的装置需要约30分钟至约1小时的较长停留时间，而根据本发明的装置包括非连续螺杆并由此提高了蒸汽的冷凝效率，因此，可以仅经过非常短的停留时间，根据压力差的下降而制备出具有优异粉末特性的淤浆。在停留时间内，凝固期基本上在几秒钟至1分钟内完成，而老化在于上述时间段内完成凝固过程后立即进行，并持续至将聚合物淤浆排出至外部。
在本发明中，可以将凝固和老化的过程进行多于30分钟的聚合物淤浆停留时间。在这种情况下，装置的尺寸增大，而这是不经济的。
采用上述方法制备的聚合物胶乳淤浆的固含量根据聚合物胶乳的固含量而变化，但通常为25wt％至60wt％。当聚合物胶乳淤浆的固含量小于25wt％时，淤浆的流动性过高，因此不能确保淤浆的停留时间。另一方面，当聚合物胶乳树脂淤浆的固含量超过60wt％时，对淤浆的传输较为困难，由此导致装置被淤浆所堵塞，而这会使装置停止运行。
将已经过凝固和老化的聚合物淤浆排出至反应器110外部，并转移至淤浆储存槽。通过常规的脱水和干燥过程，以粉末回收该凝固和老化的淤浆。
下文中，将参照下面的实施例描述本发明的示例性实施方案。然而，提供这些实施例仅用于举例说明的目的，并且对于本领域的普通技术人员显而易见的是，可以在不背离本发明的精神和范围的情况下作出各种变化和修改，并且这些变化和修改也在所附权利要求的范围内。
[实施例]
实施例1
使用丙烯腈(AN)-丁二烯(BD)-苯乙烯(SM)共聚物胶乳(AN:BD:SM的比例为13:60:27，固含量为44％)，作为由乙烯基氰化合物、共轭二烯类化合物和芳族乙烯基化合物组成的接枝共聚物胶乳。
将上述胶乳以12kg/hr的流速引入到如图2中所示的包括8个非连续螺杆(A2/A1＝0.33，α＝3.60°)的反应器中，并且基于100重量份的聚合物，使用1.0重量份的稀硫酸(H2SO4)作为促凝剂。在向其中直接加入蒸汽的同时，再将与对应于淤浆固含量的液态水进行混合的硫酸加入该胶乳中，从而将聚合物胶乳淤浆的固含量设为30wt％。
所述反应器的停留时间为1.5分钟(平均)，且凝固和老化温度为75℃。老化期在凝固后立即开始，并持续至淤浆被排出至外部之前。通过搅拌器将凝固的淤浆排出至外部并转移到淤浆储存槽中。对凝固和老化的淤浆进行脱水和干燥，由此完成对成为聚合物树脂粉末的淤浆的回收。
实施例2
除了聚合物胶乳淤浆的固含量为35wt％以外，以与实施例1中所述的相同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含量为44wt％以外，以与实施例1中所述的相同方式制备聚合物树脂粉末。
实施例4
除了基于100重量份的聚合物加入0.7重量份的促凝剂以外，以与实施例1中所述的相同方式制备聚合物树脂粉末。
实施例5
除了基于100重量份的聚合物加入0.6重量份的促凝剂以外，以与实施例1中所述的相同方式制备聚合物树脂粉末。
比较例1
使用比例为13:60:27(AN:BD:SM)且固含量为44％的AN-BD-SM共聚物胶乳，作为由乙烯基氰化合物、共轭二烯类化合物和芳族乙烯基化合物组成的接枝共聚物胶乳。
将上述胶乳以12kg/hr的流速引入到如图2中所示的不包括非连续螺杆的反应器中，并且基于100重量份的聚合物，使用1.0重量份的稀硫酸(H2SO4)作为促凝剂。在向其中直接加入蒸汽的同时，再将与对应于淤浆固含量的液态水进行混合的硫酸加入该胶乳中，从而将聚合物胶乳淤浆的固含量设为30wt％。
所述反应器的停留时间为1.5分钟(平均)，且凝固和老化温度为75℃。老化期在凝固后立即开始，并持续至淤浆被排出至外部之前。通过搅拌器将凝固的淤浆排出至外部并转移到淤浆储存槽中。对凝固和老化的淤浆进行脱水和干燥，由此完成对成为聚合物树脂粉末的淤浆的回收。
比较例2
除了聚合物胶乳淤浆的固含量为35wt％以外，以与比较例1中所述的相同方式制备聚合物树脂粉末。
比较例3
除了聚合物胶乳淤浆的固含量为44wt％以外，以与比较例1中所述的相同方式制备聚合物树脂粉末。
比较例4
除了基于100重量份的聚合物加入0.7重量份的促凝剂以外，以与比较例1中所述的相同方式制备聚合物树脂粉末。
比较例5
除了基于100重量份的聚合物加入0.6重量份的促凝剂以外，以与比较例1中所述的相同方式制备聚合物树脂粉末。
[实验例]
采用下述方法，测量根据实施例1至5和比较例1至5制备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，测量结果示于下表1中。
*含水量：使用METTLER/TOLEDO HR83-P作为水分计测量重量的变化，直至样品的重量因水分完全蒸发而不再变化(残留含水量：0.5wt％或小于0.5wt％)。
*表观比重：按照ASTM D1985进行测量。
*粒度分布：使用标准筛测量每个样品的粒径，并测量尺寸为1400μm或大于1400μm的粒子(粗粒子)的量。
*粉末的白度：使用色度计(由Hunter Lab Co.制造的Color Quest II)测量聚合物胶乳树脂粉末的b值。所述b值基于0可以为正数和负数。就此而言，b值大于0表示黄色，b值小于0表示蓝色。
[表1]
如表1中所示，可以证实，与比较例1至5的聚合物胶乳树脂粉末相比，使用根据本发明的装置制备的实施例1至5的聚合物胶乳树脂粉末具有改善的含水量和色度(b值)、增大的表观比重和显著下降的粗粒子(即平均粒径为约1400μm或大于1400μm的粒子)量，并且可以用减量的促凝剂来制备，因此改善了颜色特性。
实施例6
为了检验根据本发明的非连续螺杆的结构特性，通过改变开口214与图2中所示的非连续螺杆的面积比(例如，开口214的总面积/旋翼212的总面积)，对含水量、表观比重、粗粒子的量和色度(b值)进行测量，测量结果示于下表2中。就此而言，使用色度计(由Hunter Lab Co.制造的Color Quest II)测量b值。在此实验中，旋翼相对于垂直于螺杆轴的轴的倾斜角α为3.6°。
[表2]
如表2中所示，可以证实，通过将胶乳的移动速率合适地保持在开口214与非连续螺杆的面积比(即开口214的总面积/旋翼的总面积)为0.05至1，优选为0.1至0.4，最优选为0.2至0.3的范围内，提高蒸汽、胶乳和促凝剂的混合效率、阻碍流体(例如未冷凝的蒸汽和胶乳)流动以及诱导胶乳湍流的效果是较为优异的。
实施例7
为了检验根据本发明的非连续螺杆的结构特性，通过改变旋翼相对于垂直于图2中所示非连续螺杆的螺杆轴的轴的倾斜角α，对含水量、表观比重、粗粒子的量和色度(b值)进行测量，测量结果示于下表3中。就此而言，使用色度计(由Hunter Lab Co.制造的Color Quest II)测量b值。在此实验中，开口214与非连续螺杆的面积比为0.33。
[表3]
如表3中所示，可以证实，通过将胶乳的移动速率合适地保持在旋翼相对于垂直于非连续螺杆的螺杆轴的轴的倾斜角α为0.1°至10°，优选为0.2°至4°，最优选为0.4°至2°的范围内，提高蒸汽、胶乳和促凝剂的混合效率、阻碍流体(例如未冷凝的蒸汽和胶乳)流动以及诱导胶乳湍流的效果是较为优异的。特别是，可以证实，当倾斜角α减小时，即当倾斜角α相对于螺杆轴211接近90度时，与传输方向相反的背压增大，并由此诱导了湍流，因而使得蒸汽、胶乳和促凝剂的混合效率提高并确保了停留时间。因此，通过选择合适的斜率来设计旋翼是很重要的。

Claims (14)

1.一种用于制备聚合物胶乳树脂粉末的装置，包括用于聚合物胶乳凝固的反应器，其中，所述反应器包括胶乳通过的中空反应管，至少一个从所述反应管的内壁向该反应管的内侧突起的销钉，沿所述反应管的纵向上的中心轴延伸的旋转轴，以及一个或多个从所述旋转轴的外表面朝向所述反应管的内壁突起的搅拌器，其中所述一个或多个搅拌器包括非连续螺杆。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，该装置包括脱水器和干燥器中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个搅拌器的数量为1至20。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述非连续螺杆包括一个或多个开口。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述一个或多个开口的总面积相对于旋翼的总面积在0.05至1的范围内。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，在所述非连续螺杆中，旋翼相对于垂直于所述旋转轴的轴的倾斜角α为0.1°至10°。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述反应器的反应管包括至少一个从该反应管的外部向该反应管的内部延伸的销钉。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述反应器包括聚合物胶乳引入管线、促凝剂引入管线和蒸汽引入管线。
9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述反应器为用于所述聚合物胶乳凝固和老化的一体化反应器。
10.一种制备聚合物胶乳树脂粉末的方法，该方法使用根据权利要求1至9中任意一项所述的装置。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述聚合物胶乳树脂粉末具有25％或小于25％的含水量。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，聚合物淤浆在凝固和老化中的停留时间为0.5分钟至30分钟。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，聚合物树脂为乙烯基氰化合物-共轭二烯类化合物-芳族乙烯基化合物的接枝共聚物。
14.一种聚合物胶乳树脂粉末，该聚合物胶乳树脂粉末采用根据权利要求10所述的方法制备。
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