CN109851696B - 一种降低含叔氨基(甲基)丙烯酸酯共聚物残留单体和溶剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种降低含叔氨基(甲基)丙烯酸酯共聚物残留溶剂和单体的方法。步骤包括:将聚合完成含有溶剂的共聚物料液,经常压或减压蒸馏或闪蒸浓缩部分脱挥后,再加压挤出在水下拉条或切粒、水洗浸泡,使所得共聚物料液脱除部分溶剂,随后用气流、真空、微波加热或其组合方式进行干燥,除去绝大部分溶剂和残留单体;再进一步粉碎成颗粒或粉末形式的共聚物制剂,并可以进一步真空干燥。本发明方法的产品近乎无色并基本无有机胺臭,以异丙醇—丙酮(3:2)混合溶剂配制12.5重量%的溶液,用1cm比色皿在420nm处测得的吸收度不超过0.030,单个残留单体小于500重量ppm,使该含叔氨基(甲基)丙烯酸酯共聚物更加满足日趋严格的药品用途高标准。
Description
技术领域
本发明属于药用辅料、化妆品等功能高分子化工技术领域,具体涉及将经本体聚合或溶液聚合的含叔氨基(甲基)丙烯酸酯共聚物料液,通过水洗浸泡显著降低残留溶剂和单体,得到类白色或近无色的颗粒或粉末的方法。
背景技术
含叔氨基(甲基)丙烯酸酯共聚物常被应用于口服药物制剂的防潮、掩味、隔离、胃溶、包衣以及皮科等领域,并得到各国药品法规机关的广泛认可和各国药典的收载。这些共聚物单体的配方比例也早已被各国药典和法规标准公开。特别是公知类型药用辅料如聚丙烯酸树脂IV,也称氨基甲基丙烯酸酯共聚物(USP/NF-Amino Methacrylate Copolymer)、碱性丁基化甲基丙烯酸酯共聚物(Ph.Eur-BASIC BUTYLATED METHACRYLATE COPOLYMER)或甲基丙烯酸氨基烷基酯共聚物E(JPE-Aminoalkyl Methacrylate Copolymer E)等,对应已上市的商品如德国赢创罗姆公司的E,据其部分公开的生产工艺,早期采用本体聚合,后改为溶液聚合方式生产;还有如德国BASF公司采用乳液聚合生产的Smartseal 30D—为甲基丙烯酸二乙氨基乙酯—甲基丙烯酸甲酯(3:7摩尔比)共聚物30%水分散体。
US5804676公开了含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均质混合溶液,用甲醇作为溶剂,在脂溶性引发剂和链转移剂(硫醇类)作用下聚合的方法。聚合产物可含有5-55重量%的单体和5-65重量%的溶剂。将聚合产物直接在170-270℃的温度下加热挤出,并通过挤出机的排气口脱除挥发性物质。
CN101405304A(WO2007/082868A1)公开了在含水25-50%的含醇溶液中通过自由基聚合制备聚合物的方法,该聚合物含有共聚合形式的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0-30重量%其它的可自由基聚合的化合物,涉及含叔氨基(甲基)丙烯酸酯单体的应用,但产物干燥直接采用喷雾、喷雾流化床、转鼓和带式等模式进行,也提及可用冷冻干燥和冷冻浓缩法等进行。事实上当含溶剂的聚合产物分子量大黏度较高时,这些描述的干燥模式都不适用于商业化生产。
CN101410418B(WO2007/113129A1)公开了在含水5-50%含醇溶剂中通过自由基聚合制备聚合物的方法,所述聚合物以共聚形式包含至少50重量%的选自(甲基)丙烯酸C1-C18烷基酯的烯属不饱和化合物,以及不饱和丙烯酰胺类、叔氨基(甲基)丙烯酸酯等,其特征在于所使用的聚合引发剂是乙醇可溶性引发剂(有机过氧化物及其他偶氮类引发剂。)且所述溶液聚合在含5-50重量%水的醇类溶剂中进行。聚合产物通过蒸馏的模式尽可能除去溶剂,但事实上当含溶剂的聚合产物分子量大黏度较高时,仅靠蒸馏残留单体和溶剂并不能被有效除去,其效果远不如通过螺杆加热挤出脱除单体和溶剂的模式。
CN103154041B公布了在溶液中的自由基聚合制备含叔氨基的(甲基)丙烯酸酯共聚物的方法。以脂溶性的过新戊酸叔丁酯等作为聚合引发剂,在异丙醇等溶剂里共聚制得,用含硫化合物(如:十二硫醇)为分子量控制剂,将待聚合的单体组合物溶解在少于单体量的溶剂或溶剂混合物。聚合完成后,通过100-200℃螺杆挤出脱挥后造粒,辅以真空脱除挥发性溶剂和单体。使用占地面积大造价高的双螺杆热熔挤出造粒设备,当物料在100-200℃高温热熔挤出时,会不可避免地会产生不期望的降解和黄变问题,对溶剂和单体的去除效果却因为熔融聚合物的包裹作用不理想,最终产品颜色微黄,并残存有令人不快的有机胺特臭。根据该专利持有人德国赢创罗姆公司E100商业批产品所公开的验证报告中的检测数据:其中4个批次(B130401503/B130401504/B130501505/B130501506)甲基丙烯酸二甲氨基乙酯单体的残留量,分别高达(267/251/268/451)重量ppm,虽符合其内控质量标准和各国药典单个单体残留不超过1000重量ppm的限度标准,但相比其他药品用途的(甲基)丙烯酸酯共聚物单个单体残留常小于300重量ppm的限度标准,明显偏高,这样高的单体残留量可能会对药品用途带来安全性隐患。
CN101314052A公开了一种丙烯酸基粘合剂组合物,所述丙烯酸基粘合剂所用聚合单体包括含叔胺或叔氨基的(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯,所用聚合方法包括溶液聚合、乳液聚合或接枝聚合,并未详细公开这些聚合和后续干燥所用的工艺细节,也未讨论最终产品的单体残留和溶剂残留,所用溶剂包括乙醇和异丙醇,或丙酮、乙酸乙酯等,在溶液聚合的实施例中采用AIBN(偶氮二异丁腈)为引发剂,以醋酸乙酯为溶剂。而AIBN相对毒性较大,其热分解产物四甲基丁二腈为剧毒且难以除去,实际并不适合药品用途。
专利CN101778870B公开了基于甲基丙烯酸N,N—二乙基氨基乙酯的聚合物水分散体制备方法,使用过硫酸盐为引发剂、非离子表活剂脂肪醇烷氧基化物为乳化剂,在水中进行自由基乳液聚合。该方法得到的是的水分散体,在储存、运输和使用都有诸多的不便。如果希望得到干品,常需要喷雾干燥或破乳洗涤后干燥,得到的干品颜色呈浅棕黄色,且有明显的令人不快的有机胺特臭,同时还留有药品用途有时不期望存在的表面活性剂。
CN104558388B公开了药用聚丙烯酸树脂IV的连续本体聚合方法,使用脂溶性的偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化苯甲酰等为聚合引发剂,十二烷基硫醇为分子量控制剂,先在50-80℃预聚到转化率5-30%,后升温至160-200℃分段连续本体聚合到转化率达到98%以上,然后脱挥、造粒;然而,该专利持有人湖州展望药业的聚丙烯酸树脂IV实际上市商品除色度较差(呈浅黄棕色)外,其上市某批次的甲基丙烯酸丁酯单体残留量实测值还高达近3000ppm,同时有明显令人不快的有机胺特臭。
CN102924652B公开了聚丙烯酸树脂IV的精制方法,将聚丙烯酸树脂IV粗品原料加5-20份有机溶剂溶解,经活性炭脱色后加水析出,然后过滤、干燥;或加水5-15份混悬,用酸调节pH<5使溶解,经过活性炭脱色后再用碱调节pH>11,使产物析出,然后过滤、洗涤、干燥,虽然最终也能得到单个单体残留量不超过1000重量ppm的产品,但这类方法工艺复杂、成本高昂、有巨量三废(废活性炭、含高浓度废酸碱盐废水)等缺点,实际并不适合商业化生产。
发明内容
基于上述现有技术的缺点和不足,本发明的目标是提供一套设备相对简单、安全有效、低成本环保的商业化生产方法,获得低残留单体、溶剂和水溶性杂质,尽可能纯的含叔氨基(甲基)丙烯酸酯共聚物。
将含叔氨基(甲基)丙烯酸酯共聚物的粗品,通常是采用本体聚合或溶液聚合制备的含溶剂的共聚物料液,经蒸馏浓缩后使用本发明独特的水洗浸泡工艺处理,将反应后的残留单体、溶剂及水溶性杂质尽可能去除,并随后在较低温度下干燥;还可以将经干燥的共聚物制剂颗粒,通过气流粉碎微粉化后再进一步真空干燥以进一步降低残留单体、溶剂的水平。
本发明水洗浸泡工艺制得的中间产物具有独特优势的微孔结构,这种微孔结构非常利于残留单体、溶剂和水溶性杂质(含部分颜色)的去除,在后续较低温度(通常低于70℃)下就能实现气流和/或真空干燥,将最终产品的色度、水溶性杂质、单体残留、溶剂残留控制在更低水平。同已上市商品化产品均呈浅黄色或浅棕黄色颗粒或粉末并有令人不快的有机胺特臭相比,本发明得到最终产品近无色并基本无有机胺臭,使该含叔氨基(甲基)丙烯酸酯共聚物更加满足日趋严格的药品用途高标准。
为实现上述发明目的,本发明采用如下技术方案:将聚合完成含有溶剂的共聚物料液,或本体聚合完成的料液添加溶剂混匀后,又或者是单体残留偏高的共聚物固体制剂添加溶剂加热溶解后,经常压或减压蒸馏或闪蒸浓缩部分脱挥,再通过加压挤出在水下拉条或切粒、水洗浸泡,并进一步通过气流干燥、真空干燥、微波干燥的方式或它们的组合进行干燥除去水分、溶剂和残留单体;然后进一步粉碎成颗粒或粉末形式的共聚物制剂;
其中,所述含叔氨基(甲基)丙烯酸酯共聚物的单体组成配比如下:
a)10-90重量%的丙烯酸或甲基丙烯酸的C1-C4烷基酯,优选20-80重量%,“丙烯酸或甲基丙烯酸的C1-C4烷基酯”是指丙烯酸或甲基丙烯酸的一种或多种C1-C4烷基酯,优选的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、丙烯酸异丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯;
b)10-90重量%的在烷基中含叔氨基的丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯,优选20-80重量%,“在烷基中含叔氨基的丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯”是指在烷基中含叔氨基的丙烯酸或甲基丙烯酸的一种或多种烷基酯,优选的含叔氨基的(甲基)丙烯酸酯单体是:甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲氨基丙酯、甲基丙烯酸二乙氨基乙酯、甲基丙烯酸二乙氨基丙酯、丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酸二甲氨基丙酯、丙烯酸二乙氨基乙酯、丙烯酸二乙氨基丙酯。
优选的共聚物单体组成配比
优选地,单体可以由25-75重量%的能经自由基聚合的丙烯酸或甲基丙烯酸的C1-C4烷基酯和25-75重量%的在烷基中含叔氨基的(甲基)丙烯酸酯单体组成。
更优选地,单体可以由约25重量%的甲基丙烯酸甲酯、约25重量%的甲基丙烯酸丁酯和约50重量%的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯组成,用于生产符合中国、美国、欧洲药典标准的聚丙烯酸树脂IV。
共聚物料液
共聚物料液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,可以存在最多5%,优选最多2%的不同于明确提及的所述组分的添加剂,如增塑剂、香料、矫味剂、UV吸收剂、色素或着色剂。所述添加剂对于本发明是非关键的。然而,最优选,所述组分合计为100重量%。
溶剂
共聚物料液可以在聚合工艺结束时,或通过后期添加包含20-75重量%的所述溶剂。
所述溶剂可以包含75-100重量%、最优选至100重量%的选自甲醇、乙醇、异丙醇、四氢呋喃、二氧六环、丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、乙腈、乙酸乙酯的一种或多种的混合物,和0-25重量%的其它溶剂,其它溶剂可以是水。
所述的溶剂,优选满足单体、聚合引发剂和聚合物能在工艺中使用它们的时候可以充分分散或溶解或溶胀,并可以和水有一定的互溶性。
本发明方法工艺过程中采用的溶剂以及共聚物料液浸泡水中的溶剂,能通过常压或减压蒸馏进行回收,并直接使用在生产工艺中以降低成本和避免环境污染。
所述溶剂优选可以包含或由以下物质组成:75-100重量%的乙醇和/或异丙醇,0-25重量%的水。
聚合工艺
含叔氨基(甲基)丙烯酸酯共聚物的粗品料液可采用的业界公知常规的自由基本体聚合和自由基溶液聚合技术制备,使用公知适用于药品用途的聚合引发剂,例如:脂溶性的偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化新戊酸叔丁酯、过氧化(2-乙基己酸)叔丁酯、过氧化叔戊基新戊酸酯、过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰及水溶性的过硫酸盐(过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾等)、过氧化氢和它们的混合物。聚合工艺中将优选加入0-50重量%溶剂,优选乙醇和/或异丙醇;当聚合进行到单体混合物转化率达到≥99重量%时,认为完成。
蒸馏浓缩工艺
聚合反应完成后的共聚物料液,通过常压或减压蒸馏以及闪蒸工艺使聚合料液浓缩以除去部分挥发性物质。待除去的挥发性物质可以是溶剂、残留的未聚合的单体,以及引发剂的残留和分解产物。
优选地,在常压下用略高于溶剂沸点的温度进行蒸馏浓缩步骤,也可以使用减压蒸馏或更高温度下闪蒸的方法达成相同目的,并在料液能流动情况下尽可能多地将料液中的溶剂蒸发并回收使用。浓缩程度不足则后续水下拉条或切粒时容易粘联,而浓缩过度则造成料液黏度大流动性差,并难以进行输送和后续的水下拉条或切粒。
当采用本体聚合方式时,尤其是工艺中基本不使用聚合溶剂时,聚合完成后的料液也宜趁热添加适量所述溶剂混匀后,并蒸馏浓缩后才进行后续的水下拉条或切粒、水洗浸泡工艺,这样会显著降低料液处理温度,还可以通过蒸馏浓缩过程夹带除去部分残留单体,含溶剂的料液会更利于吸水溶胀形成微孔结构,并改善后续残留单体或溶剂的干燥效果。
当需要处理单体残留偏高的含叔氨基(甲基)丙烯酸酯共聚物固体制剂时,也宜添加适量所述溶剂加热溶解混匀后,并蒸馏浓缩后再进行后续的水下拉条或切粒、水洗浸泡工艺。同理,这样处理也会显著降低共聚物中的残留单体和水溶性杂质水平,尤其是水溶性的含叔氨基(甲基)丙烯酸酯单体残留,同时,颜色和气味也会得到改善。
水下拉条或切粒、水洗浸泡工艺
将经过蒸馏浓缩后的共聚物料液,或本体聚合完成后的料液趁热加入20-50重量%溶剂混匀,又或者是单体残留偏高的共聚物固体制剂添加20-50重量%溶剂加热溶解后,趁热加压挤出进行水下拉条或切粒,选用的加压方式包括在上游容器使用气体间接加压,以及使用各种工业常用的粘稠液体加压输送装置(如:螺杆泵、齿轮泵、熔体泵、转子泵、活塞泵等)。水下拉条或切粒的挤出孔孔径,优选0.1-5mm,更优选1-3mm。
而水下拉条、切粒所用的循环水,及后续水洗浸泡时,水温应保持在0.5-60℃之间,一般情况下应低于所述共聚物的玻璃化温度(Tg)以避免切粒和浸泡时粘联,水洗浸泡时间应至少1分钟,优选浸泡时间大于30分钟,更优选浸泡时间大于10小时,且过程中间歇搅拌并换水1-2次,以达到除去水溶性杂质和溶剂的效果。水洗浸泡工艺的主要优势在于:料液中的溶剂会被水置换并使共聚物吸水溶胀并形成微孔道,浸泡过程洗去水溶性杂质(包括部分颜色),微孔道的形成有利于后续较低温度调节下的干燥工艺去除残留单体及溶剂,使物料的颜色及残留单体及溶剂控制在更低水平。
工艺过程产生的含溶剂的浸泡水,尤其是首次浸泡水,可以通过常压蒸馏、减压蒸馏或闪蒸等工艺回收其中的溶剂后,再进行废水处理。同品种连续生产时这些浸泡水,还可以套用到后续批次以节约用水和减少处理量。
干燥工艺
将经过水洗浸泡沥水后的共聚物颗粒,控温不超过80℃,通常应低于所述共聚物的玻璃化温度(Tg)5℃以下,以避免干燥时颗粒的多孔结构受热愈合影响脱挥效果,以及避免可能的粘联,可以选用气流干燥、真空干燥、微波干燥或它们的组合方式进行干燥,脱去挥发性物质。适用的干燥设备包括各种典型商用的干燥设备如:沸腾床干燥机、鼓风烘箱、双锥真空干燥机、耙式真空干燥机、螺带真空干燥机、闪蒸干燥机、盘式真空干燥机、带式干燥机、过滤洗涤真空干燥机、真空烘箱、微波干燥机。优选的干燥温度为15-70℃,更优选25-50℃。
将经过初步干燥的共聚物颗粒,进一步粉碎成更细颗粒或粉末,再次进行真空干燥,将更有利于共聚物脱去挥发性物质,单体和溶剂的残留量更低。
共聚物制剂
可以进一步将共聚物料液经水洗浸泡、干燥后的颗粒产物,进一步粉碎成更细颗粒或粉末形式的共聚物产品。术语“颗粒”还包括微泡沫状结构的颗粒。更优选将经干燥的共聚物制剂颗粒通过气流粉碎机(Jetmill)微粉化,优选的微粉化颗粒的粒度应小于60μm。由于微粉化过程中共聚物的颗粒数量显著增多、总表面积显著增加、尺寸显著减小,残留单体、残留溶剂将更易扩散并被伴随的气流进一步除去,残留量还会进一步降低。适用的气流粉碎机包括各种典型商用的设备,气流粉碎的关键工艺参数(粉碎气压、喂料速度、喂料原始粒度、粉碎次数的)均为公知技术,可以根据实际情况进行优化。
所述共聚物产品可以通过已知的分析方法分析(如各国药典)并具有以下特征:
单个残留溶剂:小于2000重量ppm,优选小于1000重量ppm;
单个单体残留:小于500重量ppm,其中(甲基)丙烯酸酯单体残留小于50重量ppm;
溶液的颜色:根据美国药典方法,以异丙醇—丙酮(3:2)混合溶剂配制12.5重量%的溶液,用1cm比色皿在420nm处测得的吸收度不超过0.030。
分析方法
优选可通过顶空取样气相色谱(HS-GC)测定残留溶剂和部分残留单体。
优选可通过高压液相色谱法(HPLC)测定单个残留单体和残留单体总量。相关的分析方法细节可以从现行版美国药典、欧洲药典相关品种标准中获得。
与现有技术相比,本发明具有以下优点及有益效果:
(1)本发明采用独创的水洗浸泡和干燥方法,同时优化和确定大量单独方法步骤以满足产品要求。本发明创造性地通过对共聚物浓缩料液在较低温度下(通常低于85℃)直接加压挤出,进行水下切粒或拉条及水洗浸泡,除能洗去产物中水溶性杂质(包括部分颜色)外,还使得产物在水中溶胀形成独特优势的微孔结构,在后续较低温度(通常低于70℃)下就能实现气流和/或真空干燥,将最终产品的色度、水溶性杂质、单体残留、溶剂残留控制在更低水平,使得最终产品近乎无色并基本无有机胺臭,使该含叔氨基(甲基)丙烯酸酯共聚物更加满足日趋严格的药品用途高标准;
(2)本发明的工艺还避免使用造价昂贵、占地面积大的螺杆挤出脱挥装置,或其他降膜、刮膜脱挥装置,也同时避免了因为高温脱挥引起的不良影响(如:颜色加深、热分解后产生令人不快的异味),生产成本也较低。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点,下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本发明降低聚丙烯酸树脂IV残留单体和溶剂的方法的一种实施例,步骤包括:
(1)聚合工艺
以100L反应釜为反应容器,通氮气置换使反应釜惰性化,搅拌转速37rpm。将如表1所示的单体混合液注入反应釜中。
表1
单体混合液 | kg |
甲基丙烯酸甲酯 | 10 |
甲基丙烯酸丁酯 | 10 |
甲基丙烯酸二甲氨基乙酯 | 20 |
新鲜或回收乙醇 | 40 |
总计 | 80 |
a.将反应釜夹套温度升高到60℃,将表1中单体混合液填充入反应釜内;
b.待反应釜内的内部温度升高至55℃左右时,开始在4h内滴加偶氮二异丁酸二甲酯溶液(供给的引发剂溶液),平均滴加速率设为(折合偶氮二异丁酸二甲酯)80g/h。
c.待偶氮二异丁酸二甲酯溶液滴加完,将夹套温度升高为75℃,开始保温2h。
d.保温结束后,升高夹套温度为96℃,开始回收蒸馏乙醇,至少蒸出乙醇24kg时,停止浓缩,此时料液流动性尚好。趁热出料用于下一步水洗浸泡。
(2)水洗浸泡工艺
使用12孔(孔径:2.8mm)水下切粒机,输送泵喂料频率:30Hz,切粒频率:50Hz,刀头压力:0.2MPa,切粒循环水温度:15-25℃。水下切粒的颗粒,在水中浸泡24小时,以除去水溶性杂质和部分溶剂,沥水后转入干燥工艺。
(3)干燥工艺
将水洗浸泡后的湿颗粒先用沸腾床干燥机干燥,再使用真空干燥机进一步干燥,物料温度控制不超过50℃,总干燥时间24小时,得类白色半透明颗粒。
将得到的类白色半透明颗粒经进一步气流粉碎,得到微米级粉末,并进一步真空干燥以更好地脱去挥发性物质。
聚合物质量评价:
单体向共聚物转化的转化率大于99.5重量%;
乙醇的残留溶剂浓度是700重量ppm;
残留水分是2.56重量%;
干燥失重是2.56重量%;
残留单体:甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯的残留量分别是:2.1重量ppm、52.7重量ppm和31.7重量ppm;
碱值(折干)是168;
粘度:5.1mPa.s;
颜色(420nm):0.025。
对比例1
未经水洗浸泡和水洗浸泡工艺残留单体含量比较
将实施例1聚合后的料液中间产品,在水洗浸泡工艺前取少量样品直接真空干燥(先低温30℃干燥,后逐渐升温至40℃)干燥,对比水洗浸泡后真空干燥(相同条件下干燥)的样品,分别进行残留单体的检测,液相色谱检测数据的对比结果如表2所示。
表2
由表2可知,本发明所述含叔氨基(甲基)丙烯酸酯共聚物降低残留单体和溶剂的方法可显著减少溶剂和单体残留,尤其是对水溶性较好的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和甲基丙烯酸甲酯去除效果最佳;同时对颜色的改善效果也比较显著。
另取少量实施例1中聚合后产品,进行水洗浸泡,在沸腾床吹干颗粒后继续处理,再进行气流粉碎,再将得到的微粉进一步35℃真空干燥不同时间,可将单体浓度控制在很低范围内,气相色谱检测数据结果如表3所示,液相色谱检测数据结果如表4所示。
表3
表4
实施例2
本发明降低甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸二乙氨基乙酯共聚物残留单体和溶剂的方法的一种实施例,步骤包括:
(1)聚合工艺
以2000mL玻璃反应釜为反应容器,搅拌转速160rpm。将如表5所示的单体混合液注入反应釜中。
表5
单体混合液 | g |
甲基丙烯酸甲酯 | 330 |
甲基丙烯酸二乙氨基乙酯 | 240 |
新鲜或回收异丙醇 | 240 |
总计 | 810 |
a.将反应釜夹套温度升高到85℃,将表5中单体混合液填充入反应釜内;
b.待反应釜内的内部温度升高至80℃左右时,开始在3h内滴加偶氮二异丁酸二甲酯溶液(供给的引发剂溶液),平均滴加速率设为(折合偶氮二异丁酸二甲酯)0.8g/h;
c.待偶氮二异丁酸二甲酯溶液滴加完,将夹套温度升高为90℃,开始保温2h;
d.保温结束后,升高夹套温度为98℃,开始回收蒸馏异丙醇,待蒸出异丙醇130g时,停止浓缩,此时料液流动性尚好。趁热出料用于下一步水洗浸泡。
(2)水洗浸泡温度对物料影响
将通过水下切粒得到的聚合物颗粒浸泡,分别在10℃和65℃浸泡。
10℃温度下颗粒浸泡时,颗粒分散不粘连。
65℃温度颗粒浸泡时,由于达到聚合物玻璃化温度,因此当停止搅拌时,颗粒开始轻微粘连。如果不维持搅拌,可能粘结成大块不利于后续干燥。
因此物料水洗浸泡工艺,水温应保持在0.5-60℃之间,一般情况下应低于所述共聚物的玻璃化温度(Tg)以避免切粒和浸泡时粘联。
实施例3
本发明甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸乙酯-甲基丙烯酸二甲氨基乙酯共聚物的方法的一种实施例,步骤包括:
(1)聚合工艺
以2L玻璃反应釜为反应容器,通氮气置换使反应釜惰性化,搅拌转速200rpm。将如表6所示的单体混合液注入反应釜中。
表6
单体混合液 | g |
甲基丙烯酸甲酯 | 240 |
丙烯酸乙酯 | 120 |
甲基丙烯酸二甲氨基乙酯 | 40 |
新鲜或回收异丙醇 | 400 |
偶氮二异丁酸二甲酯 | 0.8 |
总计 | 800.8 |
a.将反应釜夹套温度升高到83℃,将表6中单体混合液填充入反应釜内;
b.待反应釜内的内部温度升高至80℃左右时,开始在3h内滴加偶氮二异丁酸二甲酯溶液(供给的引发剂溶液),平均滴加速率设为(折合偶氮二异丁酸二甲酯)0.8g/h;
c.待偶氮二异丁酸二甲酯溶液滴加完,将夹套温度升高为85℃,开始保温2h;
d.保温结束后,升高夹套温度为96℃,开始回收蒸馏异丙醇,至少蒸出异丙醇280ml时,停止浓缩,此时料液流动性尚好。趁热出料用于下一步水洗浸泡。
(2)水洗浸泡工艺
直接将物料直接倒入常温水中,呈条状物,表面较硬,手撕成片状。一半直接捞出干燥,剩余另一半在水中浸泡。
(3)干燥工艺
直接干燥的部分先除湿干燥至表面水分吹干,后转至真空干燥40℃干燥;
水中浸泡部分树脂捞出后同上方法烘干,可得白色透明状块状树脂。
经高效液相色谱检测,水中浸泡后甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的含量从峰面积为8000至未检出,其余单体残留也均有较少的降低。
实施例4
本发明甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸二甲氨基乙酯共聚物的方法的一种实施例,步骤包括:
(1)聚合工艺
以2L玻璃反应釜为反应容器,通氮气置换使反应釜惰性化,搅拌转速200rpm。将如表7所示的单体混合液注入反应釜中。
表7
单体混合液 | g |
甲基丙烯酸甲酯 | 120 |
甲基丙烯酸二甲氨基乙酯 | 280 |
新鲜或回收异丙醇 | 280 |
偶氮二异丁酸二甲酯 | 0.8 |
总计 | 800.8 |
a.将反应釜夹套温度升高到83℃,将表7中单体混合液填充入反应釜内;
b.待反应釜内的内部温度升高至80℃左右时,开始在3h内滴加偶氮二异丁酸二甲酯溶液(供给的引发剂溶液),平均滴加速率设为(折合偶氮二异丁酸二甲酯)0.8g/h;
c.待偶氮二异丁酸二甲酯溶液滴加完,将夹套温度升高为85℃,开始保温2h;
d.保温结束后,升高夹套温度为96℃,开始回收蒸馏异丙醇,至少蒸出异丙醇200ml时,停止浓缩,此时料液流动性尚好。趁热出料用于下一步水洗浸泡。
(2)水洗浸泡工艺
直接将物料直接倒入常温水中,呈透明条状物,表面略粘,不溶于水,手撕成片状浸泡。可直接进行干燥。
最后所应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (6)
1.一种降低含叔氨基(甲基)丙烯酸酯共聚物残留单体和溶剂的方法,其特征在于,步骤包括:将聚合完成含有溶剂的共聚物料液,经蒸馏浓缩部分脱挥后,再通过加压挤出在水下拉条或切粒、水洗浸泡,并进一步通过气流干燥、真空干燥、微波干燥或其组合的干燥方式进行干燥除去水分、溶剂和残留单体,所述水下拉条或切粒及水洗浸泡的水温为0.5-60℃,水洗浸泡时间大于30分钟;然后进一步粉碎成颗粒或粉末形式的共聚物制剂;
其中,所述含叔氨基(甲基)丙烯酸酯共聚物的单体组成配比如下:
a)10-90重量%的丙烯酸和/或甲基丙烯酸的C1-C4烷基酯,
b)10-90重量%的在烷基中含叔氨基的丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯;
其中,所述共聚物料液,包含以下各组分的百分比含量的总和为98-100重量%:
10-90重量%的所述共聚物,
10-90重量%的溶剂;所述溶剂包含75-100重量%的选自甲醇、乙醇、异丙醇、四氢呋喃、二氧六环、丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、乙腈、乙酸乙酯的一种或多种的混合物,和0-25重量%的其它溶剂。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述其它溶剂为水。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述蒸馏浓缩的方式为常压下用高于溶剂沸点的温度蒸馏、减压蒸馏或闪蒸。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述加压的方式为:在上游容器使用气体间接加压或是使用各种工业常用的粘稠液体加压输送装置。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述干燥的温度不超过80℃;所述干燥的设备为沸腾床干燥机、鼓风烘箱、双锥真空干燥机、耙式真空干燥机、螺带真空干燥机、闪蒸干燥机、盘式真空干燥机、带式干燥机、过滤洗涤真空干燥机、真空烘箱、微波干燥机中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述共聚物制剂通过气流粉碎机微粉化而得,粉碎成颗粒或粉末形式后进行真空干燥脱除挥发性杂质。
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