JP2008531791A - ポリフェニレンサルファイドの製造における推定水分分析 - Google Patents
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Abstract
Description
この分子構造は、容易に熱的に安定な結晶格子にまとまる(pack into)ことができ、最高約285℃以上の高い結晶融点を有する半結晶性ポリマーであるPPSを与える。PPSは、その分子構造故に燃焼中に炭化する傾向があり、そのためこの材料は、前述のように本質的に難燃性となる。さらに、この材料は、通常、約200℃よりも低い温度では溶媒に溶解しない。
水クエンチ中のPPS重合反応器内の総水量が、ポリマーの粒径、かさ密度、及び微粒子生成、並びにPPSポリマーのその他の特性の制御にとって重要であるということは、PPS水クエンチプロセスの開発の初期において確立された。クエンチ中の反応器内の総水量(すなわち、ポンド、ガロン、又は濃度)とPPS粒径(すなわち、ミクロン単位の平均直径)との関係は、PPSの様々なグレード及びタイプに関して一般に知られている。問題は、クエンチ直前の重合反応器内の水量(及び水分濃度)が、通常はオペレータにわからないということである。この問題を受けて、本技法は、クエンチ前の重合反応器内の近似的水量を計算することができ、所望のPPS粒径(平均粒子径又はメジアン粒子径、粒径分布などとして表される)を生成するために反応器に加えるのに適切な量のクエンチ水を提供できる。後述するように、本技法は、重合混合物の気液平衡(VLE)に関する情報を利用して、クエンチの前に反応器内に存在している水分濃度を計算する。この計算は、反応器システムの変数、例えば反応器の温度及び圧力に基づいてもよく、例えば、上流の脱水プロセスの有効性、及び重合中に生成される水の量などの変化を考慮する。
ラウールの法則
P=P°AxA+P°BxB
式中、Pは反応器内の全圧(計測値)であり、P°A及びP°Bはそれぞれ水及びNMPの純粋成分蒸気圧であり、xA及びxBはそれぞれ水及びNMPの液体モル分率である。後述するように、純粋成分蒸気圧は、反応器温度を入力情報として、アントワンの式などの適切な蒸気圧式を使用して計算することができる。最後に、この混合物は二成分のものとされるので、xBに式(1−xA)を代入することができ、これにより水のモル分率xAが解る。水のモル分率が求められると、次いで反応器内の液体体積に基づいて、反応器内に存在する水の量を計算することができる。次いで、所望のPPS粒径をもたらす所望の総水量に基づいて、クエンチ水の量を決めることができる。
A.PPS重合反応混合物の成分
PPSポリマーは、一般に、重合条件下で少なくとも1つのジハロ芳香族化合物、硫黄源、及び極性有機化合物を接触させることによって製造することができる。
2種類の主要な反応物は、ジハロ芳香族化合物と硫黄源である。
使用することができるいくつかのジハロ芳香族化合物は、式
で表すことができる。式中、各Xは、塩素、臭素、及びヨウ素から選択することができ、各Rは水素及びヒドロカルビルから選択することができ、ここではヒドロカルビルは、アルキル基、シクロアルキル基、若しくはアリール基、又はアルカリール、アラルキルなどのそれらの組合せとすることができ、各分子の総炭素原子数は、6〜約24の範囲にある。ハロゲン原子は、ジハロ芳香族化合物の任意の位置とすることができるが、当技術においては、ジハロ芳香族化合物としてp−ジハロベンゼン類を使用するのが一般的である。使用できるp−ジハロベンゼン類の例には、p−ジクロロベンゼン(DCB)、p−ジブロモベンゼン、p−ジヨードベンゼン、1−クロロ−4−ブロモベンゼン、1−クロロ−4−ヨードベンゼン、1−ブロモ−4−ヨードベンゼン、2,5−ジクロロトルエン、2,5−ジクロロ−p−キシレン、1−エチル−4−イソプロピル−2,5−ジブロモベンゼン、1,2,4,5−テトラメチル−3,6−ジクロロベンゼン、1−ブチル−4−シクロヘキシル−2,5−ジブロモベンゼン、1−ヘキシル−3−ドデシル−2,5−ジクロロベンゼン、1−オクタデシル−2,5−ジヨードベンゼン、1−フェニル−2−クロロ−5−ブロモベンゼン、1−(p−トリル)−2,5−ジブロモベンゼン、1−ベンジル−2,5−ジクロロベンゼン、1−オクチル−4−(3−メチルシクロペンチル)−2,5−ジクロロベンゼン等、及びそれらの任意の2種類以上の混合物がある。PPSの重合で使用される典型的なジハロ芳香族化合物は、その入手容易性及び有効性によりp−ジクロロベンゼン(DCB)である。
PPS重合プロセスで使用することができる硫黄源には、例えば、チオ硫酸塩、チオ尿素、チオアミド、元素硫黄、チオカルバメート、金属二硫化物及び酸硫化物、チオカーボネート、有機メルカプタン、有機メルカプチド、有機硫化物、アルカリ金属硫化物及び二硫化物、硫化水素などがある。硫黄源としてアルカリ金属硫化物を使用することは当技術において一般的であり、アルカリ金属硫化物には、硫化リチウム、硫化ナトリウム、硫化カリウム、硫化ルビジウム、硫化セシウム、及びそれらの混合物が含まれ得る。一般に、アルカリ金属硫化物は、水和物として又は水性混合物として使用される。水性混合物の場合、後述するように、アルカリ金属硫化物は、アルカリ金属水酸化物とアルカリ金属二硫化物との水溶液中の反応によって調製できる。PPS重合の硫黄源として使用される一般的なアルカリ金属硫化物は、硫化ナトリウム(Na2S)であり、硫化ナトリウムは、水硫化ナトリウム(NaSH)と水酸化ナトリウム(NaOH)を水溶液中で混合して脱水することによって調製できる。
PPSポリマーの製造で有用な極性有機化合物は、典型的にはジハロ芳香族化合物及び硫黄源の溶媒である極性有機化合物であり、したがって重合中にジハロ芳香族化合物及び硫黄源を溶液状態に保持する極性有機化合物である。一般に、このような極性有機化合物の例には、ラクタムを含むアミド類、及びスルホン類がある。具体的には、極性有機化合物には、ヘキサメチルホスホルアミド、テトラメチル尿素、N,N’−エチレンジピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、ピロリドン、カプロラクタム、N−エチルカプロラクタム、スルホラン、N,N’−ジメチルアセトアミド、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、低分子量ポリアミド類などが含まれ得る。典型的に使用される極性有機化合物は、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)である。
重合反応混合物において及び/又は重合中に、その他の成分を使用することができる。例えば、アルカリ金属カルボン酸塩、ハロゲン化リチウム、又は水などの、分子量調節剤又は増加剤を重合中に添加又は生成できる。使用することができるアルカリ金属カルボン酸塩には、式:R’CO2Mを有するものがあり、式中、R’はアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキルアリール基、アリールアルキル基から選択されるヒドロカルビル基であり、R’中の炭素原子数は1〜約20の範囲であり、Mはリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、及びセシウムから選択されるアルカリ金属である。アルカリ金属カルボン酸塩は、水和物として、又は水溶液若しくは水分散体として使用できる。PPSプロセスにおいて一般的に用いられるアルカリ金属カルボン酸塩は、その入手容易性及び有効性により酢酸ナトリウム(NaOAC)である。
1.反応物の比
通常、重合プロセスで使用する反応物の比は広範囲で変化してもよい。しかし、硫黄源に対するジハロ芳香族化合物の典型的モル比は、通常、約0.8〜約2の範囲であり、より一般的には0.95〜1.3である。場合によっては反応物として使用されるポリハロ置換芳香族化合物の量は、所望のポリマーのメルトフローをもたらす所望の枝分かれの程度を達成する量であってもよい。通常、ジハロ芳香族化合物1モル当たり、約0.0004〜0.02モルのポリハロ置換芳香族化合物を使用することができる。分子量調節剤としてアルカリ金属カルボン酸塩を使用する場合、ジハロ芳香族化合物に対するアルカリ金属カルボン酸塩のモル比は、通常、約0.02〜約4の範囲であり、より一般的には約0.1〜2であり得る。
使用される極性有機化合物の量もまた、重合中に広範囲で変化してもよい。しかし、硫黄源に対する極性有機化合物のモル比は、典型的には約1〜10の範囲である。水酸化ナトリウムなどの塩基が、重合反応混合物と接触する場合、モル比は通常、硫黄源1モル当たり約0.5〜約4モルの範囲である。
反応混合物の成分は、任意の順番で互いに接触させることができる。反応物と共に導入してもよいいくらかの水は、特に相当量の水(例えば、硫黄源1モル当たり0.3モル超)がある場合には、脱水プロセスなどにおいて重合前に除去することができる。また、重合を行う温度は、通常、約170℃(347°F)〜約450℃(617°F)の範囲、より一般的には約235℃〜約350℃である。さらに反応時間は、1つには反応温度に応じて、広範囲で変化してもよいが、通常、約10分〜3日の範囲であり、より一般的には約1時間から約8時間である。典型的には、反応器圧力は、重合反応混合物を実質的に液相に維持するのに十分でありさえすればよい。このような圧力は、通常、約0ポンド/平方インチ(ゲージ)(psig)〜約400psigの範囲であり、より一般的には約150psig〜約250psigである。
実質的な重合が生じる温度(約235℃)未満の温度まで反応混合物を冷却(熱の除去)することにより、重合を終了して反応混合物からのPPSの回収を開始することができる。重合反応混合物は、例えば、極性有機化合物(例えば、NMP)をフラッシュすることによって冷却することができる。その代わりに、さらに極性有機化合物を添加する又は反応混合物に水を加えることなどによってクエンチして、反応混合物を冷却してもよい。この反応は、反応混合物を重合抑制化合物に接触させるなどの他の様々な方法で終了させてもよい。重合の終了が、重合成分が完全に反応したことを意味しないということは明確にされるべきである。また、重合の終了とは、反応物の重合がそれ以上は起こり得ないということを意味しない。通常、経済的な理由から、重合が実質的に完了するとき、すなわち、さらなる重合によって生じるポリマーの分子量の増加が顕著でないときに、終了(及びPPSポリマーの回収)を始めることができる。
1.PPS重合の第1の例
PPSポリマーは、50重量%水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液32.40kg(71.42ポンド)を60重量%の水硫化ナトリウム(NaSH)及び0.4重量%の硫化ナトリウム(Na2S)を含む溶液39.34kg(86.74ポンド)と混合することによって調製することができる。この溶液と、酢酸ナトリウム(NaOAc)粉11.34kg(25ポンド)と、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)104.1L(27.5ガロン)とを(400rpmで)撹拌される反応器に加えることができ、次いで、この反応器を窒素によってパージすることができる。次に、この混合物を約172℃(342°F)まで加熱し、温度を約211℃(411°F)まで上昇させながら水を除去するために脱水することができる。次に、22.7L(6ガロン)のNMP中のp−ジクロロベンゼン(DCB)63.27kg(139.49ポンド)を反応器に充填することができる。混合物を約282℃(540°F)まで加熱し、その温度を約1.5時間保持することができる。次に、反応混合物を約282℃(540°F)でフラッシュしてNMPを除去し、PPSポリマーを固化させることができる。乾燥した充填ポリマーを周囲温度で454.25L(120ガロン)の脱イオン水で2回洗浄し、次いで濾過し、さらに177℃(350°F)で30分間、302.83L(80ガロン)の脱イオン水によって洗浄することができる。この溶液を濾過することにより、約26.76kg(59ポンド)のPPSを回収することができる。
この例も、PPSポリマーの一般的な製法を示している。50重量パーセント水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液72.6ポンドと60重量パーセント水硫化ナトリウム(NaSH)水溶液86.8ポンドとの混合物を調製し、次いでその混合物、25ポンドの酢酸ナトリウム(NaOAc)粉及び27.5ガロンのN−メチル−2−ピロリドン(NMP)と共に(400rpmで)撹拌される反応器に加えることができる。次に、反応器を窒素によってパージすることができ、この反応混合物を加熱して、約410°Fまで温度を上昇させながら水分を除去することができる。次に、135.9ポンドのp−ジクロロベンゼン(DCB)及び6ガロンのNMPを反応器に充填することができる。次に、混合物を約460°Fまで加熱し、約35分間その温度を保持することができ、次いで510°Fまで加熱して90分間保持し、さらに最後に540°Fまで加熱した。
この例も、周知の方法によるPPSポリマーの一般的な製法を示している。この典型的なPPS製法では、1リットル撹拌用ステンレス鋼反応器に以下のものを加えることができる:純度98.6%の水酸化ナトリウム(NaOH)ペレット40.97グラム(1.01g/molのNaOH)、及び再蒸留水40.0g(2.22g/mol)、二硫化ナトリウム水溶液(NaSH)(58.707重量%のNaSH)(1.00g/mol)95.49g、及びn−メチル−2−ピロリドン(NMP)198.26g(2.00g/mol)。反応器は、50psigの窒素の5圧力解放サイクル及び200psigの窒素の5サイクルで脱気することができる。次に、反応器及びその内容物を、100℃までゆっくりと加熱することができ、その結果、脱水口が開放され、32mL/分の速度の窒素流れを開始することができる。脱水は、約204℃の最終温度まで加熱しながら続けることができる。次に、脱水口を閉じ、充填シリンダを使用して、1.00g/molのNMP中に溶解した148.49gのp−ジクロロベンゼン(DCB)(1.0g/mol)を反応器へ充填することができる。充填シリンダを1g/molの追加のNMPですすぎ、これを反応器に加えてもよい。(次に、上記と同様のやり方で、反応器を再び脱気してもよい)。さらに、次に反応器を重合条件(235℃)まで2時間加熱し、続いて温度を260℃まで2時間上昇させて、PPSを製造することができる。
次に図面にうつり、まず図1を参照すると、参照番号10で全体が示される例示的なポリフェニレンサルファイド(PPS)製造システムのブロック図が示されている。
研究所及びパイロット規模の施設におけるような、ある特定の用途では、フラッシュ終了(例えば、フラッシュNMP)とクエンチ終了(例えば、NMP又は水)の両方に対応するようにPPS製造システム10を構成することができる。しかし、一般に、商業的な規模のPPS製造設備は、フラッシュ終了又はクエンチ終了のうちの一方のために典型的には設計される。フラッシュ終了設計は、機器と資本コストを少なくすると共に、作業をより簡単明瞭にすることができる。それとは対照的に、クエンチ設備はより多くの機器を必要とするが、稼動中及びより広範囲の特性のPPSポリマーの製造においてより大きな柔軟性を与えることができる。
前述のように、重合反応器14内での硫化ナトリウム(Na2S)20などの硫黄源と、パラジクロロベンゼン(DCB)22などのジハロ芳香族化合物とを縮合重合することによって、PPSを製造することができる。反応混合物には、酢酸ナトリウムなどのその他の重合調整剤/添加物24を加えてもよい。通常、重合には発熱が伴い、したがって、重合反応器14は、ジャケット及び/又は内部冷却コイルを備えていてもよく、それらには、油、エチレングリコール、プロピレングリコール、水、及びその他の熱伝導流体などの冷媒を供給してもよい。最後に、反応器撹拌器又はかきまぜ器の使用などによる反応混合物の撹は、反応物同士の接触を改善すること、熱伝導を向上させること、水相と有機相を分散させることなどによって、重合を促進することができる。
前述のように、終了は、顕著な重合が生じる温度未満、典型的には235℃未満に重合混合物の温度を下げることによって達成することができる。重合反応の終了後に、従来の技法、すなわち濾過、洗浄、フラッシュ回収等によってPPSポリマーを回収することができる。上記のように、反応器14内における典型的なバッチ重合に続いて、PPSポリマー生成物16の所望のポリマータイプ又はポリマー特性を得るために、反応器内のPPSをフラッシュ又はクエンチすることができる。この例では、フラッシュタイプのポリマーは、反応後の混合物を大気圧ブレンダーにフラッシュすることによって形成することができ、ブレンダーで大部分のNMPが除去される。クエンチタイプポリマーは、追加のNMP18を加え、ポリマーを小さな顆粒として結晶化させることにより、又は水12を加え、ポリマーを比較的大きな顆粒として結晶化させることにより反応混合物を冷却して形成することができる。粒子形成に続いて、大部分のNMP及び/又は水は、例えばシェーカースクリーンを使用することによって、クエンチタイプのポリマーから除去することができる。クエンチしたポリマーは、NMP18及び/又は水12でさらに洗浄してもよい。様々なプロセスで使用されるNMPは、蒸留によって精製された後に再利用できる。
バルク溶媒の除去後、PPSポリマーは、通常、(存在する場合には)反応調節剤、副生成物の塩化ナトリウム(塩)、及び残留NMPを含む残留不純物を除去するために洗浄する。このポリマーは、特定の要求に応じて、有機酸又は無機(例えばカルシウム源)添加物と共に水洗してもよい。さらに、通常、精製されたポリマーは乾燥される。PPSポリマーの洗浄及び乾燥は、重合反応器14、反応器14に隣接する関連機器、下流の樹脂処理/硬化システム31などで行うことができる。
PPSポリマーを取り入れた幅広い家電製品又はコンポーネントをいくつか挙げると、例えば、電気毛布のサーモスタット、フライパンの取手、ヘアドライヤーのグリル、コーヒーウォーマーのリング、カールアイロンの絶縁体、スチームアイロンの弁、トースターのスイッチ、衣類乾燥機のスイッチ、洗濯機のポンプ、食器洗い機のポンプ、こびり付き防止調理器具コーティング、及び電子レンジのターンテーブルがある。PPSの例示的な業務用機器製品には、プリンタ用紙ガード、複写機のギア、ファックスのヘッド、及び健康/科学器具のコンポーネントが含まれる。PPSで構成される家庭用及び自動車用照明製品には、例えば、反射器、反射器ハウジング、電球ハウジング、ソケットベース、及びバラスト部品が含まれる。
図2は、図1の重合反応器14と反応器混合物40から望ましくない固体38を除去してPPSポリマー生成物16をもたらすためのシェーカースクリーン36とを含む例示的な重合反応器域34を表した図を示している。反応器14内の混合物40の液面は、参照番号42によって示されている。混合物40では、大きく描かれた粒子がPPSポリマー生成物16を表している。反対に、小さく描かれた粒子は、塩及び粘着物などの望ましくない固体38を表している。しかし重合中、混合物40が冷却されるまでは、一般にPPSポリマー16は(主に有機相にある)反応器混合物40中に溶解されており、通常は沈殿しない。
図3を参照すると、例示的なPPS製造方法68のブロック図が示されている。まず、かなりの量の水を有する供給原料を、容器又は反応器で脱水することができる(ブロック70)。次いで、重合反応器内で、反応物、及び有機溶媒などのその他の成分を接触させることができる(ブロック72)。反応器14内で反応物を重合させてPPSを製造した後(図1参照)、重合を終了させることを要求することがある(ブロック74)。この時点で、重合を終了させるためのクエンチ水の量を決定することができる(ブロック76)。前述のように、PPSの特性は、反応器内の総水量(既存の水とクエンチ水)の影響を受けるため、加えるクエンチ水の量を決定するために、クエンチ前に反応器内に存在する水の量を求めることが望ましい。クエンチ中の反応器内の総水量とPPSの粒径との関係又は相互関係は公知である。クエンチ水の量が決定されると、次いで水を加え反応をクエンチすることができる(ブロック78)。クエンチ水を加えてPPSポリマーが溶液から生成されるのを容易にした後で、反応器ジャケット及び/又はコイル内の冷媒の温度を低下させることなどにより、反応器内容物に追加の冷却が実施できることに留意されたい。
一般に、クエンチ水の量の決定には、重合混合物の気液平衡(VLE)を利用できる。使用することができる特定の関係式は、ダルトンの分圧の法則であり、この法則は、混合物の全圧は個々の成分の分圧の和に等しいということを示している。
ダルトンの分圧の法則
P=p* A+p* B+p* C+...
式中、Pは全圧であり、p*は個々の成分の分圧である。例えば、本明細書においては、反応器温度にある反応器14の混合物中の個々の成分(例えば、水、NMP、その他)の分圧の和は、反応器の全圧に等しい。後述するように、この関係式は、クエンチ前の反応器14の混合物中の水分濃度を計算するのに使用することができる。
1.水のモル分率を求めるためのラウールの法則の使用
一実施形態では、この計算は、反応混合物が水と極性有機化合物(例えば、NMP)の理想的な二成分混合物であると仮定している。さらに、この例では、この計算は、気相及び液相が平衡状態にあると仮定しており、したがって個々の成分の分圧は、個々の成分(すなわち純粋成分)の蒸気圧に等しい。したがって、ダルトンの分圧の法則は、ラウールの法則に換算することができる。
ラウールの法則
P=P°AxA+P°BxB
式中、Pは全圧(例えば、反応器圧力)であり、P°A及びP°Bは(例えば、それぞれ水及びNMPの)純粋成分蒸気圧であり、xA及びxBは液相にある二成分(例えば、水及びNMPの)モル分率である。また、xBを二成分系の1−xAとして表すことができるので、水(xA)のモル分率は次のように求められる。
求められた水のモル分率
xA=(P−P°B)/(P°A−P°B)
アントワンの式
Log10P°=A−B/(T+C)
式中、P°は蒸気圧であり、A、B、及びCはアントワン係数であり、物質ごとに異なる。例えば、水について一覧にされたアントワン係数(定数)は、システム温度Tが60〜150℃の範囲、蒸気圧P°がmmHg又はトール単位の場合、A=7.96681、B=1668.21、及びC=228.0である。アントワン式は、(10トール超の蒸気圧で)ほとんどの揮発性物質に対して数パーセントの精度である。
水の割合が算出されると、次いでクエンチ水量を、存在する水の量をクエンチ中の所望の総水量から減算することによって求めることができる。所望の計算形式又は計算単位に対応するために、データを変換してもよく、データには(1)濃度(例えば、モル分率、質量分率等)、又は(2)質量(例えば、キログラム、ポンド等)、又は(3)体積(例えば、ガロン、リットル等)などを使用できる。つまり、本技法は、ポリフェニレンサルファイド(PPS)重合反応器に加えるクエンチ水の量を決定して、反応器内のPPSの粒径及びその他の特性をさらに一貫して制御する。
図4は、図3のブロック76に対応し、図1に示した重合反応器14などの重合反応器を加えるクエンチ水(又は、その他の同様のクエンチ流体)の量を決定する方法76を示している。この例では、反応器14の混合物は、蒸気が飽和した水及びNMPの理想的な二成分混合物であるものと仮定する。まず、反応器14の温度を測定して(ブロック76A)、反応器内の水(P°A)とNMP(P°B)の純粋成分蒸気圧の計算に使用する(ブロック76B)。純粋成分蒸気圧の計算は、例えば、アントワンの式を用いて実施することができる。さらに、反応器14の圧力を測定することができる(ブロック76C)。この反応器14の測定した圧力及び算出した純粋成分蒸気圧に基づいて、反応器流体中の水分割合を、例えば、前述のラウールの法則を使用して計算することができる(ブロック76D)。
図5は、反応混合物に加えられるクエンチ水の実際の量84に対する反応混合物中の水のモル分率の計算された増加82の代表的なプロット80である。前述のように、反応器の温度及び圧力とラウールの法則とを使用して、クエンチ前とクエンチ後の反応器内の水のモル分率を計算する。これらの2つモル分率の値の違いは、反応器14内の水のモル分率の増加82となる。データのクラスタリング、及びこの増加82と加えられる水の実際の量84との認識された比例関係は、本技法の使用を支持するものである。比例関係は、ラウールの法則の式の形で、及び理想的な二成分混合物(第IV節のパートA参照)によって、理論的に予想される。
図6は、クエンチ水を加えた後の反応混合物中の水のモル分率97(総水分)に対するミクロン単位の平均粒径の直径96のプロット94の表示を示している。粒径96の値を測定する。モル分率97(総水分)の値は、ラウールの法則と反応器の温度及び圧力とを使用する上記の手法に基づいて計算する。円98、三角形100、及び正方形102によって表される3セットのデータは、それぞれ反応器撹拌器の3つの異なる回転速度、350回転数/分(rpm)、400rpm、及び450rpmに基づいてプロットされる。
Claims (22)
- ポリフェニレンサルファイド(PPS)ポリマーの製造方法であって、
容器内の反応混合物中の反応物を重合させて、容器内でPPSポリマーを形成するPPSプロセスを実施する行為と、
容器内の圧力及び温度を測定する行為と、
反応混合物に加えるクエンチ流体の量を決定する行為とを含み、
クエンチ流体の量が圧力及び温度のうちの少なくとも1つと相関する、方法。 - PPSプロセスを実施する行為が、
硫黄源及びジハロ芳香族化合物を含む反応物を容器に加える行為と、
極性有機化合物を容器に加える行為とを含む、請求項1に記載の方法。 - 硫黄源が硫化ナトリウム(Na2S)を含み、ジハロ芳香族化合物がp−ジクロロベンゼン(DCB)を含み、極性有機化合物がN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を含む、請求項2に記載の方法。
- クエンチ流体の量を決定する行為が、反応混合物の気液平衡(VLE)に基づいて反応混合物中の水の割合を計算する行為を含む、請求項1に記載の方法。
- クエンチ流体が水を含む、請求項4に記載の方法。
- 容器の液面を測定する行為を含み、クエンチ流体の量が液面に相関する、請求項1に記載の方法。
- ポリフェニレンサルファイド(PPS)ポリマーの製造方法であって、
重合反応器内の反応物同士を接触させて、重合反応器内の混合物中に溶解した状態のPPSポリマーを形成する行為と、
クエンチ前の重合反応器内の混合物の水の量に相関する、重合反応器内の混合物に加えるクエンチ水の量を決定する行為とを含む、方法。 - 重合反応器の温度と圧力に基づいて、クエンチ前の混合物中の水の量を計算する行為を含む、請求項7に記載の方法。
- クエンチ水の量を決定することが、
重合反応器の運転温度及び運転圧力を測定すること、
運転温度での重合反応器内の混合物中の有機溶媒及び水の純粋成分蒸気圧を計算すること、並びに
重合反応器の測定された運転圧力と計算された純粋成分蒸気圧に相関する混合物の水分割合を計算することを含み、
混合物が、有機溶媒及び水の二成分混合物であるとみなされ、
重合反応器内の混合物に加えるクエンチ水の量が、前記水分割合に相関する、請求項7に記載の方法。 - 重合反応器内の混合物のレベルを測定する行為と、
混合物のレベルと水分割合に相関する混合物中の水の量を計算する行為とを含み、
クエンチ水の量を決定することが、混合物中の計算された水の量を混合物中の所望の総水量から減算する行為を含む、請求項9に記載の方法。 - 混合物中の溶液から沈殿するPPSの平均粒径を変えるために、混合物中の所望の総水量を変更する行為を含む、請求項10に記載の方法。
- 決定された量のクエンチ水を重合反応器内の混合物に加えて、混合物中の溶液から沈殿する特定の平均粒径を有するを生成する行為を含む、請求項7に記載の方法。
- 反応物同士を接触させる行為が、有機溶媒中で硫黄化合物とジハロ芳香族化合物を接触させる行為を含む、請求項7に記載の方法。
- PPSポリマーの製造方法であって、
反応器内の反応物同士を接触させて、反応器内でPPSポリマーを形成する行為と、
反応器の圧力及び温度を測定する行為と、
前記圧力又は温度或いはそれらの組合せに相関する、反応器に加えるクエンチ水の量を決定する行為と、
クエンチ水を反応器に加えることによって、反応器内のPPSポリマーの重合をクエンチする行為とを含む、方法。 - 反応器に加えるクエンチ水の量を決定することが、反応器内の気液平衡(VLE)に基づく、請求項14に記載の方法。
- クエンチ水の量を決定することが、反応器内の圧力及び反応器内の温度を含む変数に基づいて、クエンチ前の反応器内の水の量を計算する行為を含む、請求項14に記載の方法。
- クエンチ中の反応器内の総水量が、PPSポリマーの粒径に関連している、請求項14に記載の方法。
- ポリフェニレンサルファイド(PPS)ポリマーを製造するシステムであって、
PPS重合反応器と、
PPS重合反応器に配置され、水源と連絡するクエンチ水の入口と、
PPS重合反応器と連絡し、反応器の運転圧力を測定するように構成された圧力センサと、
PPS重合反応器と連絡し、PPS重合反応器の運転温度を測定するように構成された温度センサと、
運転温度及び運転圧力に基づいてクエンチ水の量を決定するように構成されたプロセッサとを含む、システム。 - プロセッサが、自動的にPPS重合反応器の運転圧力及び運転温度の測定値を受信し、前記測定値に基づいてPPS重合反応器に加えるクエンチ水の量を計算するように構成されている、請求項18に記載のシステム。
- プロセッサが、クエンチ水の重合反応器への追加の制御を自動的に容易にするように構成されている、請求項18に記載のシステム。
- クエンチ水の入口に連結された水導管に配置された制御弁を含み、前記制御弁が、クエンチ水のPPS重合反応器への追加を制御するためにプロセッサからの信号を受信するように構成されている、請求項18に記載のシステム。
- PPSポリマーを含む生成物の製造方法であって、
少なくとも一部にPPSポリマーを含む生成物を製造する行為を含み、PPSポリマーが、
反応器内の反応物同士を接触させて、反応器内でPPSポリマーを形成する行為と、
反応器の圧力及び温度を測定する行為と、
前記圧力又は温度或いはそれらの組合せに相関する、反応器に加えるクエンチ水の量を決定する行為と、
クエンチ水を反応器に加えることによって、反応器内のPPSポリマーの重合をクエンチする行為とを含む方法によって製造される、方法。
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