KR100508905B1 - 스티렌계 중합체 제조용 반응기 - Google Patents

Abstract

높은 수준의 신디오탁틱 입체 구조를 갖는 스티렌계 중합체를 제조하기 위한 반응기와 이 반응기를 이용한 스티렌계 중합체의 제조 방법을 제공한다. 스티렌계 중합체 제조용 반응기는 스티렌계 모노머와 촉매 혼합물이 투입되는 투입구 및 반응 생성물이 배출되는 배출구를 구비하며, 지면에 대해 임의 각도를 두고 기울어지게 설치되는 본체와; 본체 내부에 설치되어 회전하는 교반 스크류와; 본체의 외벽에 열 매체유를 순환시켜 반응 온도를 제어하는 온도 조절부와; 구동 모터의 작동으로 본체의 경사각을 제어하는 경사 조절부를 포함한다. 그리고 스티렌계 중합체의 제조 방법은 전술한 반응기 내에서 스티렌계 모노머를 메탈로센 촉매 하에 중합시키는 것으로 이루어진다. 중합은 지면에 대해 30~80°의 경사각을 두고 기울어지게 설치되는 반응기에서 실시되며, 반응 온도는 30~100℃의 온도가 바람직하다.

Description

스티렌계 중합체 제조용 반응기 {REACTOR FOR PRODUCING STYRENIC POLYMERS}

본 발명은 스티렌계 중합체의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 높은 수준의 신디오탁틱 구조를 갖는 스티렌계 중합체를 제조하기 위하여 경사각이 조절되도록 고안된 반응기 및 이 반응기를 이용한 스티렌계 중합체의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 신디오탁틱 구조를 갖는 스티렌계 중합체는 메탈로센 계열 촉매를 이용한 중합 반응으로 얻어진다. 이 메탈로센 촉매는 알킬알루미늄 화합물, 특히 메틸알루미녹산으로 활성화되며, 4족 전이금속을 기반으로 시클로알칸다이에닐기 또는 이들의 유도체로 이루어진 리간드와 결합된 구조를 갖는다.

공지된 바와 같이 신디오탁틱 구조의 스티렌계 중합체를 제조하기 위해서는 스티렌계 모노머 중합시 발생하는 젤 현상을 극복해야 한다. 이와 관련하여 미국특허 5,037,907호가 내벽을 긁어주는 형태의 교반기를 장착한 수직 탱크형 반응기와, 이 반응기를 이용한 스티렌계 중합체의 제조 방법을 개시하고 있다.

상기 선행 특허의 반응기는 중합 매개물로서 상당량의 중합체 입자를 모노머 액상에 분산시켜 입자 표면에서 중합을 유도함으로써 이론적으로는 급격한 중합체 덩어리의 형성을 막는다고 주장하지만, 실제로는 낮은 전환률 영역에서 큰 입자나 덩어리의 형성을 막지 못하며, 중합체를 충분히 교반하지 못할 때 덩어리의 형성이 두드러지는 경향이 있다.

또한 미국특허 5,254,647호는 스티렌계 중합체 제조용 반응 장치로서 세척된 표면 반응기(wiped surface reactor)를 개시하고 있다. 이 반응기는 2쌍의 스크류를 이용하여 모노머를 원활하게 혼합시킴으로써 입자가 급격하게 생성되기 시작하는 낮은 전환률 영역에서 입자 덩어리의 형성을 피할 수 있고, 스티렌계 중합체를 다시 파우더 베드형 반응기로 이송하여 높은 전환률을 얻을 수 있다.

따라서 상기 선행 특허는 파우더 베드형 반응기의 낮은 혼합 효율에도 불구하고 비교적 균일한 제품을 얻을 수 있는 장점이 있으나, 상기한 반응기가 수평 방향으로 배치된 상태로 설치됨에 따라 반응 액체가 반응기 내부로부터 흘러나올 수 있으며, 반응기의 실린더 내부에 제공된 패들(paddle)의 구조에 따라 이의 회전에 제한이 있어 상기 실린더 내부에 투입되는 반응물에 충분한 반응 체류 시간을 주기 힘들고, 단일 반응기 만으로는 높은 전환률을 얻기 힘들기 때문에 반드시 파우더 베드형 반응기를 필요로 하는 단점을 안고 있다.

그 밖에 스티렌계 중합체 제조와 관련하여 미국특허 5,484,862호가 개선된 액상 파우더 베드형 반응기를 개시하고 있으며, 미국특허 6,242,542호가 역혼합 반응기를 직렬 또는 병렬로 연결한 반응 장치를 개시하고 있다.

그러나 전술한 선행 특허들은 스티렌계 모노머 중합시 입자가 덩어리 형태로 생성되는 것을 방지하거나 이를 파쇄하는 기술을 제공하고 있을 뿐, 반응기 내에서 제조된 제품 입자의 회수나 반응기 내에 투입되는 반응물의 체류 시간 제어에 대해서는 그 기술을 개시하고 있지 않다.

따라서 전술한 선행 특허들은 실질적으로 스티렌계 중합체 제조시 제조 생산성이 저하되며, 제품 물성을 저하시킬 우려가 있다. 이러한 문제점은 수직 상태 또는 수평 상태로 배치된 반응기 및 반응기 내부에 제공된 패들(또는 교반 스크류)의 구조에 기인된다고 할 수 있다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 반응기에서 반응 액체가 유출되지 않도록 하고, 반응기에서 생성된 제품 입자의 회수를 용이하게 하며, 반응 체류 시간을 제어하여 제품의 물성을 균일화하는 스티렌계 중합체 제조용 반응기 및 이를 이용한 스티렌계 중합체 제조 방법을 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

스티렌계 모노머와 촉매 혼합물이 투입되는 투입구 및 반응 생성물이 배출되는 배출구를 구비하며, 지면에 대해 임의 각도를 두고 경사지게 배치되는 본체와,상기 본체 내부에 회전 가능하게 설치되는 교반 스크류와, 상기 본체에 연결 설치되어 상기 본체의 외벽으로 열 매체유를 순환시켜 반응 온도를 제어하는 온도 조절부 및 상기 본체에 연결 설치되어 상기 본체의 경사각을 제어하는 경사 조절부를 포함하는 스티렌계 중합체 제조용 반응기를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 상기 반응기에 의해 스티렌계 모노머의 중합이 실시되는 스티렌계 중합체의 제조 방법을 제공한다.

상기 반응기에 있어, 상기 투입구는 상기 본체의 하단부에, 상기 배출구는 상기 본체의 상단부에 제공되어 상기 교반 스크류가 회전에 따라 반응 생성물이 상기 본체의 하단부로부터 상단부로 끌어올려지도록 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 반응기에 있어, 상기 교반 스크류는 상기 본체의 길이 방향을 따라 서로 다른 피치를 두고 배치되는 스크류를 포함하여 이루어지는 것이 바람직한데, 이는 상기 본체 내에 투입되는 반응물의 체류 시간을 제어하도록 하기 위함이다.

또한, 상기 반응기에 있어, 상기 경사 조절부는, 구동 모터와, 이 구동 모터에 연결 설치되어 구동 모터의 동력으로 회전하는 구동 스크류와, 상기 본체를 지지하며 일단이 지면 측에 힌지 결합되는 지지대와, 상기 구동 스크류에 기어 결합되어 이 구동 스크류의 회전 방향에 따라 수평 운동하는 수평 이동부 및 상기 수평 이동부에 연결 설치되어 상기 지지대에 접촉되어 배치되는 슬라이드 롤러를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

상기에서 반응기는 지면에 대해 30∼80°의 경사각을 두고 기울어지게 설치되는 것이 바람직하며, 반응 온도는 30∼100℃의 온도로 유지되는 것이 바람직하다.

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스티렌계 중합체 제조용 반응기(이하, '반응기'라 약칭한다)의 개략도이고, 도 2는 도 1에 도시한 반응기가 수직 상태일 때 이의 평면도이다.

본 실시예에 의한 반응기(100)는 스티렌계 모노머와 촉매 혼합물이 투입되는 투입구(11) 및 반응 생성물이 배출되는 배출구(12)를 구비하며 지면에 대해 임의 각도를 두고 경사지게 설치되는 본체(10)와, 본체(10) 내부에 회전 가능하게 설치되어 상기한 스티렌계 모노머와 촉매 혼합물을 교반시킴과 아울러 반응 생성물을 상기 배출구(12)로 유도하는 교반 스크류(20)와, 상기 본체(10)에 연결 설치되어 상기 본체(10)의 외벽으로 열 매체유(h)를 순환시켜 상기 본체(10) 내의 반응 온도를 제어하는 온도 조절부(30)와, 상기 본체(10)의 경사각을 조절하는 경사 조절부(40)를 포함한다.

본 발명에 있어, 상기 본체(10)는 수평 또는 수직 방향으로 고정 설치되지 않고, 지면에 대해 임의 각도를 두고 경사져 설치된다. 일례로 본체(10)는 바닥면을 이루는 하단부(10a)에 스티렌계 모노머와 촉매 혼합물이 투입되는 투입구(11)를 구비하고, 상기 하단부(10a)을 대향하여 배치된 상단부(10b)에는 반응 생성물이 배출되는 배출구(12)를 구비한다. 물론, 상기 투입구(11) 및 배출구(12)의 위치는 상기한 경우로 한정되지 않고 이의 반대의 경우도 가능하다.

상기한 본체(10)는 경사 조절부(40)에 의해 0∼90° 사이로 경사각(A)이 조절되며, 신디오탁틱 구조가 높은 스티렌 중합을 얻기 위하여 지면에 대한 본체(10)의 경사각(A)을 30∼80°범위로 설정하는 것이 바람직하다.

상기 교반 스크류(20)는 본 발명에 있어 상기 본체(10) 내부에 그 수를 하나로 하여 구비되는 바, 이 때 이 교반 스크류(20)는 그 중심축(21)이 도시하지 않은 구동 모터와 연결되어 이로부터 동력을 제공 받아 회전하게 된다. 이러한 교반 스크류(20)는 액체 상태의 스티렌계 모노머와 촉매 혼합물을 교반시키며, 반응 용액으로부터 생성된 반응 입자들을 연속적으로 건져 올려 상기 배출구(12)로 유도한다.

상기한 교반 스크류(20)는 도 3에 도시한 바와 같이, 본체(10)의 길이 방향을 따라 일정한 피치(C)를 유지하여 배치되는 복수의 스크류를 가지고 구비될 수 있으며, 도 4에 도시한 바와 같이, 다른 경우로 본 발명에 따른 교반 스크류(20')는 상기 본체(10)의 길이 방향을 따라 서로 다른 피치를 가지고 배치되는 복수의 스크류를 구비하여 형성될 수 있는 바, 이러한 교반 스크류(20')의 구조는 상기 본체(10) 내로 제공되는 반응 용액이 상기 본체(10) 내에 체류하는 시간을 조절 즉, 종래의 경우보다 늘리는데 도움을 줄 수 있게 된다.

바람직하게, 상기 교반 스크류(20')는 상기 본체(10)의 하단부 측에 대응하여 C₁의 피치를 갖는 제1 스크류(22)와, 상기 본체(10)의 상단부에 대응하여 상기 C₁보다 큰 C₂의 피치를 갖는 제2 스크류(23)로 이루어질 수 있다.

상기 온도 조절부(30)는 본체(10)의 외벽을 둘러싸면서 열 매체유(h)의 순환 경로를 제공하는 자켓 구조로 이루어지며, 열 매체유(h)의 공급과 배출이 이루어지는 입구(31)와 출구(32)를 구비하여 열 매체유(h)를 순환시킨다. 이러한 온도 조절부(30)는 상기 열 매체유(h)가 갖는 열을 본체(10)로 제공하여 반응 온도를 제어한다.

그리고 상기 본체(10)의 경사각(A)을 제어하는 경사 조절부(40)는 일례로 다음과 같은 구성으로 이루어진다. 즉, 상기 경사 조절부(40)는 구동 모터(41)와, 구동 모터(41)에 설치되어 구동 모터(41)의 동력으로 회전하는 구동 스크류(42)와, 본체(10)를 지지하며 일단이 지면에 힌지 결합되는 지지대(43)와, 구동 스크류(42)에 기어 결합되어 구동 스크류(42)의 회전 방향에 따라 좌우 이동함과 아울러, 지지대(43)와 마주하는 상단에 슬라이드 롤러(44)가 설치되는 수평 이동부(45)를 포함한다.

상기 수평 이동부(45)는 슬라이드 롤러(44)를 통해 지지대(43)와 접촉하며, 구동 스크류(42)의 회전에 의해 수평 이동부(45)가 이동할 때, 슬라이드 롤러(44)가 회전하여 수평 이동부(45)의 좌우 이동을 원활하게 하고, 수평 이동부(45)의 좌우 이동에 따라 힌지축(46)에 대한 지지대(43)의 경사각이 변화한다.

따라서 구동 스크류(42)가 정회전하여 수평 이동부(45)가 도면의 좌측으로 이동하면, 힌지축(46)을 중심으로 지지대(43)가 세워져 지면에 대한 본체(10)의 경사각(A)이 커지고, 구동 스크류(42)가 역회전하여 수평 이동부(45)가 도면의 우측으로 이동하면, 힌지축(46)을 중심으로 지지대(43)가 뉘어져 지면에 대한 본체(10)의 경사각(A)이 작아짐으로써 경사각을 용이하게 제어한다. 물론, 본 발명에 있어 경사 조절부(40)의 구성은 위에서 설명한 구성에 한정되지 않고 상기 본체(10)의 기울기를 조절할 수 있는 어떠한 구성으로 변형되는 것이 가능하다.

이와 같이 형성되는 상기 반응기(100)는 스티렌계 모노머의 중합을 이루는 주 반응 장소인 상기 본체(10)를 경사져 배치하고 있음에 따라, 이에 상기 본체가 수직 또는 수평 방향으로 고정 설치되는 종래의 반응기에 비해 상기 본체(10) 내에 제공된 반응 용액이 상기 본체(10) 밖으로 유출되는 현상을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

더욱이, 상기 반응기(100)는 상기 본체(10) 내에 제공된 교반 스크류의 구조에 따라 상기 본체(10) 내에 제공된 반응물이 이 본체(10) 내에 보다 장시간 체류될 수 있도록 하여 그 반응 결과(분말 형태로의 전환율)를 좋게 할 수 있는 이점을 가지게 된다.

한편, 본 발명은 전술한 반응기(100) 다음에 파우더 베드형 반응기를 직렬로 연결하여 반응기(100)에서 배출된 중합 생성물에 대하여 중합 반응을 계속 진행시키면서 미반응 스티렌계 모노머를 회수하는 것이 바람직하다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 반응기를 구비한 스티렌계 중합체 제조 장치의 개략도로서, 인용 부호 110이 스태틱 믹서이고, 인용 부호 120이 파우더 베드형 반응기를 나타낸다. 도 5를 참고하여 신디오탁틱 입체 구조를 갖는 스티렌계 중합체의 제조 방법에 대해 설명한다.

정제된 스티렌계 모노머(a1)는 스태틱 믹서(static mixer)(110)를 통해 조촉매(a2, a3)와 혼합되고, 촉매(a4)와 최종적으로 혼합되어 스티렌게 모노머와 촉매의 혼합물(a5)이 반응기(100)에 투입된다. 여기서 "스티렌계 모노머"란 PhCH=CH₂의 구조를 갖는 물질로서, Ph는 수소; 할로겐; 또는 탄소, 산소, 인, 황, 주석을 적어도 1개 이상 포함하는 하나 또는 둘 이상의 치환기를 가진 페닐기를 의미한다.

상기한 구조를 갖는 스티렌계 모노머의 예로는 알킬스티렌, 할로겐화스티렌, 할로겐치환 알킬스티렌, 알콕시스티렌, 비닐바이페닐, 비닐페닐나프탈렌, 비닐페닐피렌, 비닐페닐안트라센, 트리알킬실릴비닐바이페닐, 알킬실릴스티렌, 알킬에스테르스티렌, 카르복시메틸스티렌, 비닐벤젠술폰산 에스테르, 비닐벤질디알콕시포스파이트, p-다이비닐벤젠, m-다이비닐벤젠 같은 다이비닐벤젠, 트리비닐벤젠, 아릴스티렌 등이 있다.

상기 알킬스티렌으로는 스티렌, 메틸스티렌, 에틸스티렌, 부틸스티렌, p-메틸스티렌, p-터셔리-부틸스티렌, 디메틸스티렌 등이 있고, 할로겐화스티렌으로는 플루오르스티렌, 클로로스티렌, 브로모스티렌 등이 있고, 할로겐치환 알킬스티렌으로는 클로로메틸스티렌, 브로모에틸스티렌 등이 있고, 알콕시스티렌으로는 메톡시스티렌, 에톡시스티렌, 부톡시스티렌 등이 있고, 비닐바이페닐로는 4-비닐바이페닐, 3-비닐바이페닐 등이 있고, 비닐페닐나프탈렌으로는 1-(4-비닐바이페닐나프탈렌), 2-(4-비닐바이페닐나프탈렌), 1-(3-비닐바이페닐나프탈렌), 1-(2-비닐바이페닐나프탈렌) 등이 있고, 비닐페닐피렌으로는 1-(4-비닐페닐)피렌, 2-(4-비닐페닐)피렌 등이 있고, 비닐페닐안트라센으로는 1-(4-비닐페닐)안트라센, 2-(4-비닐페닐)안트라센 등이 있고, 트리알킬실릴비닐바이페닐로는 4-비닐-4-트리메틸실릴바이페닐 등이 있고, 알킬실릴스티렌으로는 o-트리메틸실릴스티렌, m-트리에틸실릴스티렌, p-트리에틸실릴스티렌 등이 있다.

그리고 상기 촉매는 높은 신디오탁틱 입체 구조를 갖는 스티렌계 중합체 제조를 위한 것으로, 이전에 알려져 있는 것이면 사용에 제한을 받지 않는다. 일반적으로 촉매는 주기율표상의 4족 금속화합물(티탄, 지르코늄, 하프뮴)로 구성되어 있는 메탈로센 촉매이며, 티탄계 화합물이 바람직하다. 본 발명에서 메탈로센 촉매는 조촉매와 함께 사용되는 것이 바람직하며, 조촉매는 유기금속 화합물로서 알킬알루미녹산, 또는 알킬알루미늄화합물 그리고 보레이트 화합물이 있다.

상기 알킬알루미녹산으로는 메틸알루미녹산(methylaluminoxane; MAO)과 알킬알루미늄화합물을 첨가하여 안정화도를 향상시킨 개질된 메틸알루미녹산(modified methylaluminoxane; MMAO)이 있고, 알킬알루미늄화합물로는 트리메틸알루미늄, 트리에틸알루미늄, 디메틸알루미늄클로라이드, 디에틸알루미늄클로라이드, 트리아이소부틸알루미늄, 트리(n-부틸)알루미늄, 트리(m-프로필)알루미늄 및 트리이소프로필알루미늄 등이 있으며, 주로 트리아이소부틸알루미늄(triisobutylaluminum; TIBAL)이 사용된다. 상기 보레이트 화합물로는 보레인을 비롯해 트리페닐카르보늄 테트라(펜타플루오로페닐)보레이트, o-시아노-N-메틸피리디엄 테트라(펜타플루오로페닐)보레이트, 트리(펜타플루오로페닐)보론, 1,1'-디메틸페로세니움-테트라(펜타플루오로페닐)보레이트, 벤질디메틸페로세니움 테트라(펜타플루오로페닐)보레이트 등이 있다.

본 발명에서 스티렌 모노머 함량의 촉매 성분 가운데 4족 전이 금속인 티탄에 대한 몰비 함량은 100:1 내지 2,000,000:1이며, 보다 바람직하게는 50,000:1 내지 1,000,000:1이다. 그리고 조촉매인 메틸알루미녹산과 트리아이소부틸알루미늄의 알루미늄 성분의 첨가량은 촉매 성분인 티탄 몰비에 대하여 1:1 내지 2,000:1이며, 보다 바람직하게 200:1 내지 1,200:1의 범위를 갖는다.

이와 같이 스태틱 믹서(110)로부터 스티렌계 모노머와 촉매의 혼합물(a5)이 반응기(100)에 제공되면, 본체(10)는 전술한 경사 조절부(40)에 의해 0~90°사이, 바람직하게 30~80°사이로 경사각(A)이 조절되며, 본체(10) 내부에서 교반 스크류(20)가 회전하여 반응 용액으로부터 생성된 반응 입자들(b1)을 연속적으로 건져 올려 배출구(12)로 유도한다.

상기 본체(10)의 경사각(A)은 교반 스크류(20)의 회전수와 더불어 반응 전환률을 조절하는 역할을 하며, 교반 스크류(20)의 회전수가 작고 본체(10)의 경사각(A)이 클수록 중합 전환률을 증가시킨다. 이 때, 본체(10) 외벽에 온도 조절부(30)가 장착되어 있으므로, 열 매체유(h)를 통해 반응 온도를 제어한다. 본 발명에서 스티렌계 모노머를 중합하기 위한 적정 온도는 0~120℃, 바람직하게 40~100℃ 범위로 이루어진다.

상기 반응기(100)로부터 회수된 반응 생성물들(b1)은 미반응 스티렌(c2)을 회수하는 파우더 베드형 반응기(120)로 이송되어 최종 제품(c1)이 얻어진다. 이와 같이 얻어진 신디오탁틱 입체 구조를 갖는 스티렌계 중합체는 10~100%의 전환률, 보다 바람직하게는 30~80%의 전환률을 가지며, 100,000~2,000,000의 중량 평균 분자량, 보다 바람직하게는 20,000~600,000 범위의 중량 평균 분자량을 가진다. 또한 C¹³ NMR 분석 결과, 75% 이상의 신디오탁틱시티를 가지며, 더욱 바람직하게는 90% 이상의 신디오탁틱 입체 규칙성을 갖는다.

[실시예]

실시예 1

반응기의 내부 온도를 75℃로 설정하고, 24시간 진공을 부여하여 반응기 내부를 청소하였다. 이후 3회에 걸쳐 고순도 아르곤 가스를 이용하여 반응기 내부를 퍼지하고, 정제된 스티렌 모노머 4,500ml에 1M의 트리아이소부틸알루미늄 톨루엔 용액 62.5ml, 4.68중량% 알루미늄의 메틸알루미녹산 톨루엔 용액 81.9ml을 순차적으로 혼합하고, 15분 후 0.005M의 펜타메틸사이클로펜타다이에닐티타늄트리메톡사이드(Cp*Ti(OME)₃) 톨루엔 용액 62.5ml를 혼합한 다음, 내부 안지름 10cm, 길이 1m, 60°의 경사각을 갖는 반응기에 연속적으로 투입하였다.

교반 스크류의 회전 속도를 60rpm으로 유지하고 반응을 시켰다. 150분 후에 반응 생성물이 배출되기 시작하는 것을 확인한 후, 정량 펌프를 이용하여 정제된 스티렌 유속을 25ml/분, 1M 트리아이소부틸알루미늄 용액의 유속을 0.33ml/분, 4.68중량% 알루미늄의 메틸알루미녹산 용액의 유속을 0.39ml/분, 0.005M 촉매 용액 유속을 0.35ml/분으로 고정하고, 스태틱 믹서를 거쳐 반응기에 연속적으로 공급하였다.

투입량과 산출량을 맞추기 위해 교반 스크류의 회전 속도를 40rpm으로 조정하였다. 얻어진 반응 생성물들은 파우더 베드형 반응기로 이송되어 미반응 스티렌을 회수하고, 분말상의 제품을 얻으면서 10시간 동안 연속적으로 운전하였다. 반응을 종료한 후 염산을 포함한 다량의 메탄올로 제품을 세척하고, 진공 오븐으로 건조한 다음 정량한 결과, 7.2kg의 분말 제품을 얻어 52.7%의 전환률을 보였다. 중량 평균 분자량은 613,000이었으며, 99% 이상의 신디오탁틱시티를 보였다.

실시예 2

반응기의 경사각을 30°로 유지하고, 그 이외의 조건은 실시예 1과 동일하게 하였다. 105분 후에 반응 생성물이 배출되기 시작하는 것을 확인하였으며, 교반 스크류의 회전 속도를 40rpm으로 조정하고, 실시예 1과 동일한 조건으로 스티렌 모노머와 촉매를 연속적으로 투입하였다. 10시간 동안 연속적으로 운전을 하고, 동일한 방법으로 반응을 종료하였다. 정량한 결과 5.3kg의 분말 제품을 얻어 39%의 전환률을 보였다. 중량 평균 분자량은 597,000이었으며, 99% 이상의 신디오탁틱시를 보였다.

[비교예]

반응기를 수직으로 세우고 실시예 1과 동일한 조건과 방법으로 실험을 수행하였다. 실험 결과 생성물이 배출되지 않았으며, 반응 시작 후 5시간 만에 반응을 종료하였다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이와 같이 본 발명에 따르면, 반응기에서 반응 액체가 유출되지 않고, 반응기에서 생성된 제품 입자의 회수가 용이하며, 반응 액체의 체류 시간을 제어하여 제품의 물성을 균일화하고, 높은 반응 전환률을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 스티렌계 중합체 제조용 반응기의 개략도이고,

도 2는 본 발명에 따른 스티렌계 중합체 제조용 반응기가 수직 상태일 때 반응기의 평면도이며,

도 3은 도 1에 도시한 교반 스크류의 확대도이고,

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 교반 스크류의 확대도이며,

도 5는 본 발명에 따른 반응기를 구비한 스티렌계 중합체 제조 장치의 개략도이다.

Claims (16)

1. 스티렌계 모노머와 촉매 혼합물이 투입되는 투입구 및 반응 생성물이 배출되는 배출구를 구비하며, 지면에 대해 0°보다 크고 90°보다 작은 각도를 두고 경사지게 배치되는 본체와;

   상기 본체 내부에 회전 가능하게 설치되며 본체의 길이 방향을 따라 피치가 서로 다른 적어도 2개의 스크류를 구비하는 교반 스크류와;

   상기 본체에 연결 설치되어 상기 본체의 외벽으로 열 매체유를 순환시켜 반응 온도를 제어하는 온도 조절부; 및

   상기 본체에 연결 설치되어 상기 본체의 경사각을 제어하는 경사 조절부

   를 포함하는 스티렌계 중합체 제조용 반응기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 투입구가 상기 본체의 하단부에, 상기 배출구가 상기 본체의 상단부에 제공되며, 상기 교반 스크류가 회전에 따라 반응 생성물이 상기 본체의 하단부로부터 상단부로 끌어올려지는 스티렌계 중합체 제조용 반응기.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 교반 스크류가 상기 본체의 하단부에 대응하며 제1 피치를 가지는 제1 스크류와, 본체의 상단부에 대응하며 제1 피치보다 큰 제2 피치를 가지는 제2 스크류를 포함하는 스티렌계 중합체 제조용 반응기.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 경사 조절부가,

   구동 모터와;

   이 구동 모터에 연결 설치되어 구동 모터의 동력으로 회전하는 구동 스크류와;

   상기 본체를 지지하며 일단이 지면 측에 힌지 결합되는 지지대와;

   상기 구동 스크류에 기어 결합되어 이 구동 스크류의 회전 방향에 따라 수평 운동하는 수평 이동부; 및

   상기 수평 이동부에 연결 설치되어 상기 지지대에 접촉되어 배치되는 슬라이드 롤러

   를 포함하는 스티렌계 중합체 제조용 반응기.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 경사각이 30~80°로 이루어지는 스티렌계 중합체 제조용 반응기.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 스티렌계 중합체 제조용 반응기가 파우더 베드형 반응기가 직렬로 연결되어 미반응 스티렌계 모노머를 회수하는 스티렌계 중합체 제조용 반응기.
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