KR20000071618A - 중합체 제조방법 - Google Patents

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허리지나인리
슈와르츠로버트휴
우리차드슈-후아
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마크 에스. 아들러
롬 앤드 하스 캄파니
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Abstract

중합체 제조방법이 개시된다. 본 방법은 중합 반응기내의 공기의 수증기로의 대체, 폐쇄 시스템 및 열 교환기를 통해 중합체를 펌프하기위한 외부루프에서 고작동 압력으로의 펌프를 이용하여, 휘발성 유기화합물의 배출을 감소시킨다.

Description

중합체 제조방법{A PROCESS FOR PREPARING POLYMERS}
본 발명은 휘발성 유기화합물(VOC) 방출을 감소시키며 겔 형성을 최소화하는 중합체 제조 방법에 관한 것이다. 중합체 제조방법은 중합 반응기내 공기의 수증기로의 대체, 폐쇄 시스템 및 외부 루프에서 열 교환기를 통해 상기 중합체를 펌프하기위한 고작동 압력에서의 펌프를 이용한다.
중합은 중합체를 형성하는 단량체의 반응이다. 중합과 관련된 몇몇 문제가 있다. 한가지 문제는 대부분의 중합이 발열이라는 것이다. 발열 중합에서, 상기 중합도중 방출된 열은 반응기 온도 조절을 위해 제거되어야 한다. 전형적으로, 중합 반응기는 자켓이 씌어지고 그 자켓을 통해 흘러서 중합 온도가 조절된다. 상기 냉각 방법은 냉각부위가 반응기 자켓에 한정되기때문에, 그다지 효과적이지 않으며, 중합 진행에 소요되는 시간이 10시간 정도로 연장된다.
중합과 관련된 두번째 문제는 반응 혼합물상부 공간내의 불활성 가스로 인해 반응기내의 압력이 증가되는 것이다. 전형적으로, 중합 반응기는 압력이 특정점에 도달했을때, 배기구가 열려 가스가 배출되도록 배기된다. 중합공정동안에 배기되는 상기 가스는 공기, 물 및 반응되지않은 단량체를 포함하는 VOC를 포함한다. 단량체 및 다른 VOCs와 관련된 환경적인 문제로 인하여, 상기 가스가 배기될때 가스는 오염 조절 장치로 이송되어야한다. 이것은 감퇴(abatement)로 알려져있다. 감퇴 결과 중합 반응 작동 비용이 증가된다.
중합과 관련된 세번째 문제는 겔의 형성이다. 겔은 중합체 입자가 덩어리를 형성하는 것이다. 겔은 중합체의 최종 용도 적용에 역효과를 나타낼 수 있다. 따라서, 겔은 바람직하지않은 것이다.
따라서, 냉각부위를 증가시키고, VOC 방출을 최소화하며 현저한 양의 겔을 형성하지않음으로써 보다 나은 효율을 제공하는 중합체 제조 공정이 요구된다.
중합온도를 조절하는 방법은 EP 834518에 개시되어 있다. 상기 특허는 반응기에서 중합체를 제거하고 그것을 외부 루프를 통해 열 교환기로 공급한 후 상기 중합체를 반응기로 재도입하는 것을 가르키고 있다. 상기 특허는 플레이트 및 프레임 열 교환기는 이러한 목적으로는 적절하지 않으며 나선형 열 교환기가 바람직함을 가르키고 있다. 펌프는 저 전단 펌프로 한정되며 상기 열 교환기의 유입구 측면에 장착된다. 상기 특허에는 겔 형성을 방지하거나 VOC 방출을 최소화하는 방법은 가르치고 있지는 않은 것이다.
상기 기술된 유사한 시스템에서 플레이트 및 프레임 열 교환기의 사용은
Industrial Polymerization Apparatus(IV), Emulsion Polymerization Reactors(Part 1), China Synthetic Rubber Industry, 17(5), 299-303(1994), L.Feng 및 Y. Li에 개시되어 있다. 상기 문헌에는 겔 형성을 방지하거나 VOC 방출을 최소화하는 방법은 가르치고 있지 않은 것이다.
상기한 바와 같은 기술에도 불구하고, 증가된 냉각 부위, VOC 배출의 최소화 및 현저한 양의 겔을 형성하지않음으로써 보다 우수한 효율을 제공하는 중합체 제조방법이 요구되어왔다.
본 발명자들은 중합 반응기내의 공기를 수증기로 대체하고 고작동 압력으로 작동되는 펌프를 이용한 폐쇄 시스템의 사용함으로써 상기 요구가 충족됨을 발견하였다. 폐쇄 시스템 반응기란 불활성 가스가 중합도중 유출되지 않음을 의미한다. 고작동 압력이란 25~100psig를 의미한다.
본 발명의 제1견지에 의하면,
오픈 시스템 반응기를 제공하는 단계;
반응기내의 공기를 수증기로 대체하는 단계;
상기 시스템을 닫는 단계;
최소 하나의 단량체를 상기 반응기로 공급하는 단계;
중합체를 형성하기위해 반응기에서 최소 하나의 단량체를 반응시키는 단계; 및
외부 루프에서 고작동 압력으로 펌프를 이용하여 상기 중합체가 열 교환기를 통해 반응기로 되돌려지도록 펌핑하는 단계;
를 포함하는 중합체 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 2 견지로,
a) 오픈 시스템 반응기를 제공하는 단계;
b) 반응기내의 공기를 수증기로 대체하는 단계;
c) 상기 시스템을 닫는 단계;
d) 최소 하나의 단량체를 상기 반응기로 공급하는 단계;
e) 중합체를 형성하기위해 반응기에서 최소 하나의 단량체를 반응시키는 단계; 및
f) 외부 루프에서 고작동 압력으로 펌프를 이용하여 상기 중합체가 열 교환기를 통해 반응기로 되돌려지도록 펌핑하는 단계;
를 포함하는 중합 공정도중에 VOC 배출을 감소시키는 방법이 제공된다.
본 발명에서 사용된 반응기는 오픈 시스템 및 폐쇄시스템 모드에서 가동될 수 있어야한다. 오픈 시스템이란 불활성 가스가 압력 증대없이 시스템에서 배출될 수 있음을 의미한다. 오픈시스템을 제공하는 한 방법은 배출구가 오픈상태로 유지되는 배기 반응기(vented reactor)를 이용하는 것이다.
폐쇄시스템이란 가스 및 압력이 시스템에서 증가할 수 있음을 의미한다.
폐쇄시스템을 제공하는 한 방법은 중합도중 배출구가 폐쇄상태로 유지되는 배기 반응기(vented reactor)를 이용하는 것이다. 전형적으로, 저작동 압력 시스템에서, 폐쇄시스템내의 배출구는 폐쇄되고 10psig와 같은 저압에서 오픈되도록 설정된다.
상기 반응기는 자켓이 씌어질 수 있다. 상기 반응기에 자켓이 씌어지는 경우, 물과 같은 냉각수는 상기 자켓을 통해 흐른다. 상기 냉각수의 유속은 일정하거나 변할 수 있다. 일반적으로, 자켓이 씌어진 반응기가 사용되는 경우, 상기 중합 반응에서 발생되는 총 열에너지(분당 BTU)의 25%가 상기 자켓내의 냉각수에 의해 제거된다.
본 발명의 방법은 반응기내의 공기가 수증기로 대체되는동안 시스템이 오픈되어야한다. 이것은 반응기에 냉수를 공급하고 그 물을 가열하는 방법, 반응기에 온수를 공급하는 방법, 반응기를 스팀으로 스퍼징하는 방법 및 이들을 조합한 방법으로 부터 선택하여 행하여질 수 있다. 상기 온수의 온도는 50~99℃, 바람직하게 80~95℃의 범위이다. 반응기에 공급되는 온수의 양은 제조되는 중합체에 대한 처방과 반응기 크기에 의존하지만, 2500리터 반응기에서, 물의 양은 전형적으로 90~700kg, 바람직하게 270~550kg의 범위이다. 상기 반응기는 반응기의 상층 혹은 저층으로부터의 스팀으로 스파지될 수 있다.
중합체 반응기내에 포함된 공기중의 산소가 중합을 저해한다는 것은 이 기술분야에서 잘 알려져있다. 이 문제를 해결하기위해, 이 기술분야에서 숙련된자들은 반응기내의 공기를 대체하기위해 전통적으로 헬륨 혹은 질소 스위프를 이용하였다. 본 발명의 방법에서 공기를 수증기로 대체함으로써 헬륨 혹은 질소 스위프를 임의로 행하게되며 따라서 공정을 수행하는 비용을 감소시킬 수 있는 부가적인 이익을 제공한다. 반응기내의 공기가 수증기로 대체된 후, 상기 시스템은 반드시 폐쇄되어야한다. 배기된 시스템에서, 상기 시스템은 배기 밸브를 닫음으로써 폐쇄된다. 일반적인 작동에서, 폐쇄된 배기 밸브는 반응기내의 압력이 증가하는 경우, 압력이 10psig에 달했을때 배기 밸브가 열리는 10psig로 설정된다. 본 발명의 방법에서, 배기 밸브 조절기는 고압으로 설정되기때문에, 배기 밸브는 중합과정동안에 닫혀진 상태로 있게된다. 상기 배기 밸브 설정 범위는 25~100psig, 바람직하게 25~40psig이다.
상기 시스템이 폐쇄된 후, 최소 하나의 단량체가 반응기로 공급된다. 그중 유용한 단량체는 이에 한정하는 것은 아니지만, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 데실 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 히드록시에틸 메타크릴레이트 및 히드록시프로필 아크릴레이트를 포함하는 (메트)아크릴 에스테르 단량체; 아크릴아미드 혹은 치환된 아크릴아미드; 스티렌 혹은 치환된 스티렌; 비닐 아세테이트 혹은 다른 비닐 에스테르; 염화 비닐, 염화 비닐리덴, N-비닐 피롤리돈과 같은 비닐 단량체; 및 아크릴로니트릴 혹은 메타크릴로니트릴을 포함하는 에틸렌계 불포화 단량체이다. 부틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트 및 스티렌이 바람직하다. (메트)아크릴은 아크릴 및 메타크릴 모두를 의미한다.
단량체 혹은 이들의 염을 함유한 에틸렌계 불포화산이 또한 사용될 수 있다. 단량체를 함유하는 적절한 에틸렌계 불포화산은 이에 한정하는 것은 아니지만, 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, 포스포에틸 메타크릴레이트, 2-아크릴아미도-2-메틸-1-프로판술폰산, 소디움 비닐 술포네이트, 이타콘산, 푸마르산, 말레산, 모노메틸 이타코네이트, 모노메틸 푸마레이트, 모노부틸 푸마레이트 및 말레 무수물을 포함한다. 아크릴산 및 메타크릴산이 바람직한 것이다. 메타크릴산이 보다 바람직한 것이다.
ZonylTM생산품(DuPont Chemical Company의 상표)과 같은 플루오르화 (메트)아크릴레이트 에틸렌계 불포화 단량체가 또한 유용하다.
최소 하나의 단량체는 또한 비닐 트리메톡시 실란 및 메타크릴옥시 프로필 트리메톡시 실란과 같은 에틸렌계 불포화 단량체를 포함하는 실리콘일 수 있다.
C6-C20알킬 스티렌 및 알킬-알파-메틸 스티렌, C6-C20알킬 디알킬 이타코네이트, 카르복실산의 C10-C20비닐 에스테르, C8-C20N-알킬 아크릴아미드 및 메타크릴아미드, C10-C20알킬 알파-히드록시메타크릴레이트, C8-C20디알킬 2,2'-(옥시디메틸렌)디아크릴레이트, C8-C20디알킬 2,2'-(알킬이미노디메틸렌)디아크릴레이트, C8-C20N-알킬아크릴이미드 및 C10-C20알킬 비닐에테르로부터 선택된 단량체가 또한 유용하다.
(메트)아크릴산의 C12-C40 알킬 에스테르와 같은 소수성 단량체가 또한 본 발명의 방법에 사용되는 최소 하나의 단량체로 또한 유용하다. 적절한 (메트)아크릴산의 알킬 에스테르로는 이로써 한정하는 것은 아니지만 라우릴 (메트)아크릴레이트, 세틸 (메트)아크릴레이트, 스테아릴 (메트)아크릴레이트, 베헤닐 (메트)아크릴레이트 및 에코실 (메트)아크릴레이트를 포함한다.
교차결합제 및 교차결합 단량체로부터 선택된 교차결합제가 또한 본 발명의 방법에 의해 제조된 중합체에 편입될 수 있다. 교차결합제란 본 발명의 조성물 단량체상에 발견되는 산기와 반응할 수 있는 최소 2개의 반응기를 함유한 화합물을 의미한다. 본 발명의 방법에 의해 제조되는 중합체에 유용한 교차-결합제는 폴리아지리딘, 폴리이소시아네이트, 폴리카보디이미드, 폴리아민 및 다가 금속을 포함한다. 교차결합제는 임의적이며 중합이 완료된 후에 첨가될 수 있다.
교차결합 단량체는 다른 단량체와 함께 편입되는 교차결합제이다. 본 발명에 의한 방법으로 제조된 중합체와 함께 유용한 교차결합 단량체는 아세토아세톡시에틸 아크릴레이트, 아세토아세톡시프로필 메타크릴레이트, 아세토아세톡시에틸 메타크릴레이트, 알릴 아세토아세테이트, 아세토아세톡시부틸 메타크릴레이트 및 2,3-디(아세토아세톡시)프로필 메타크릴레이트와 같은 아세토아세테이트-작용성 단량체; 디비닐 벤젠, 폴리히드록실레이티드 화합물의 (메트)아크릴로일 폴리에스테르, 폴리카르복실산의 디비닐 에스테르, 폴리카르복실산의 디알릴 에스테르, 디알릴 디메틸 염화 암모니아, 트리알릴 테레프탈레이트, 메틸렌 비스 아크릴아미드, 디알릴 말레이트, 디알릴 푸마레이트, 헥사메틸렌 비스 말레아미드, 트리알릴 포스페이트, 트리비닐 트리멜리테이트, 디비닐 아디페이트, 글리세릴 트리메타크릴레이트, 디알릴 숙시네이트, 디비닐 에테르, 에틸렌 글리콜의 디비닐 에테르 또는 디에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 혹은 메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트 혹은 테트라아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트, 시클로펜타디엔 디아크릴레이트, 부틸렌 글리콜 디아크릴레이트 혹은 디메타크릴레이트, 트리메틸롤프로판 디- 혹은 트리-아크릴레이트, (메트)아크릴레이트, n-메틸올 (메트)아크릴아미드 및 이들의 혼합물 등을 포함한다. (메트)아크릴아미드, n-메틸올 (메트)아크릴아미드 및 이들의 혼합물이 바람직하다. 사용되는 교차결합제의 양은 상기 교차결합제가 필름 형성을 방해하지 않을 정도로 선택된다.
사슬 전달제는 본 발명의 방법에 의해 제조된 중합체의 분자량 조절에 이용될 수 있다. 적절한 사슬 전달제는 예를들어, 도데실메르캅탄("n-DDM")과 같은 메르캅탄을 포함한다. 상기 사슬 전달제는 중합 조성물의 총량을 기준으로 0.1~10%로 사용될 수 있다.
상기 최소 하나의 단량체는 반응하며 중합체를 형성한다. 본 발명의 방법은 용액, 서스펜션 혹은 에멀젼 중합에 유용하다. 상기 방법은 특히 에멀젼 중합에 유용하다. 에멀젼 중합은 이 기술분야에서 잘 알려져 있으며 미국특허 제 5,346,954에 개시되어있다. 적절한 계면활성제, 개시제 및 공정 조건은 상기 특허에 개시되어있다. 최소 하나의 단량체는 상기 리스트에서 단일 단량체로서 공급될 수 있으며, 혹은 이들의 조합일 수 있다.
형성된 후, 상기 중합체 및 어떠한 미반응된 단량체는 외부 루프에서 고작동 압력으로 펌프되어 열교환기를 거쳐 반응기로 되돌아간다. 어떠한 타입의 펌프도 사용될 수 있다. 전단-감응 중합체에 대해, 저 전단 펌프가 요구된다. 저 전단 펌프는 고전단에 의해 현저한 양의 겔을 형성할 수 있는 전단에 민감한 중합체의 에멀젼 중합에 특히 중요하다. 저 전단 펌프는 상기 펌프가 중합체에 현저한 압력을 가하지 않음을 의미한다. 상기 펌프는 Wilden 격판 펌프와 같은 격판 펌프(diaphragm pump) 혹은 Sine 펌프와 같은 양성 치환 펌프(positive displacement pump), 디스크 흐름 펌프(disc flow pump) 혹은 Moyno 펌프일 수 있다. 상기 펌프의 구성물질은 본 발명에서 중요하지않다.
격판 펌프는 연장된 기간의 시간동안 보다 높은 작동 압력(10psig이상)이 가하여지는 경우 약화되며 작동이 되지않는 격판을 갖는다. 전형적으로, 격판 펌프는 10psig 혹은 그 미만과 같이, 작동 압력이 낮게 유지되도록 설정된 반응기 배기밸브로 작동된다. 본 발명의 방법에서, 상기 펌프는 25~100psig, 바람직하게 25~40psig로 설정된 반응기 배기 밸브 조절기로 작동된다. 상기 펌프의 우발적인 약화 및 작동실패없이, 25~100psig로 설정된 반응기 배기 밸브 조절기에서 작동하기위해, Sine 펌프, 디스크 흐름 펌프 혹은 Moyno 펌프와 같은 저전단 펌프가 사용될 수 있다.
상기 펌프의 위치는 겔 형성을 최소화하는데 중요하다. 상기 펌프는 열 교환기의 전방에 위치할 수 있으나, 겔 형성은 상기 펌프가 열 교환기의 출구에 위치할때 최소화된다.
상기 열 교환기는 쉘과 튜브, 플레이트와 프레임, 플레이트와 핀 혹은 나선형 열 교환기일 수 있다. 플레이트와 프레임 열 교환기가 바람직한 것이다. 열 교환기의 구성물질은 본 발명에 중요하지않다. 상기 열 교환기는 냉수 혹은 냉매의 흐름으로 냉각될 수 있다. 물 혹은 냉매의 유속은 일정하거나 변할 수 있다. 바람직하게, 상기 물 혹은 냉매의 유속은 일정하다. 물 혹은 냉매의 온도는 전형적으로 8~35℃의 범위이다.
바람직한 구체화로, 반응기내의 중합체 및 미반응 단량체의 온도는 상기 열 교환기를 통과하는 상기 중합체 및 미반응된 단량체의 유속을 조절함으로써 조절된다. 상기 반응기내의 온도는 전자적으로 모니터된다. 만일 온도가 상기 원하는 설정점이 보다 높게 되는 경우, 열 교환기를 통해 펌프되는 중합체의 속도가 증가된다. 이것은 펌프상의 설정온도를 자동적으로 증가시키는 전자 피드백 조절기를 사용함으로써 행하여진다. 이 방법은 중합 반응에서의 온도조절을 개선시키며 보다 겔 형성이 감소되도록한다.
선택적으로, 상기 반응기내의 중합체 온도는 열 교환기를 통과하는 물의 유속을 조절함으로써 조절될 수 있다. 열 교환기를 빠져나오는 중합체의 온도는 전형적으로 20~70℃, 바람직하게 30~45℃의 범위이다.
외부 루프란 반응기로부터의 중합체를 취하고 상기 중합체를 열교환기에 공급하고 중합체를 반응기로 되돌려 보내는 파이프 및 호스를 의미한다. 상기 외부 루프의 구성물질은 본 발명에 중요하지않다.
상기 중합은 지속적으로 행하여질 수 있으며, 여기서 상기 중합체는 단량체가 반응기로 공급되는 동안 반응기로부터 회수된다. 이러한 경우, 열 교환기로부터 배출된 중합체는 2개의 흐름으로 분리될 수 있으며, 여기서 상기 한가지 흐름은 반응기로 다시 공급될 수 있으며 다른 시스템은 계속되는 공정을 위해 후공정 탱크에 공급될 수 있다.
중합이 지속적으로 행하여질 수 있는 다른 구체화로, 두개의 외부 루프가 제공된다. 이 구체화에서, 하나의 외부 루프는 반응기로부터 중합체를 제거하고 열 교환기를 통해 반응기로 다시 중합체를 공급하는 반면에, 다른 하나의 외부 루프는 반응기로부터 중합체를 제거하고 열 교환기를 통해 계속된 공정을 위해 후공정 탱크로 중합체를 공급한다.
본 발명의 방법은 보다 높은 반응기 배기밸브 조절기 설정시 작동되며 적은 압력을 발생시킨다. 따라서 본 발명의 방법은 중합도중 오염 조절 장치로 가스를 배출하지 않는다. 중합종결시, 반응기내에 잔압(residual pressure)이 남아있을 수 있다. 잔압은 라텍스를 반응기로부터 후공정탱크로 운반하는데 이용된다. 상기 반응기 압력은 라텍스의 운반이 완료됨에따라 정상 압력으로 감소될 것이다. 부틸 아크릴레이트의 끓는점은 142℃이며 메틸 메타크릴레이트의 끓는점은 100℃이다. 반응기가 비었을 경우, 반응기 자켓 냉각수는 어느 잔류 단량체를 응집하기위해 환류될 수 있다. 그 후, 응집된 단량체는 반응기 린스수로 제거될 수 있다. 상기 린스수는 최종 생성물을 위한 희석수로 후공정탱크로 보내지거나 혹은 폐수처리장치로 보내질 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 본 실시예로는 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다.
실시예 1
부틸 아크릴레이트/메틸 메타크릴레이트 중합체("라텍스") 배치가 2430리터 스테인리스강 배기 반응기내에 준비되었다. 단량체(962kg)는 단량체 에멀젼 탱크내에서 물(1035kg)과 계면활성제(5.4kg)로 예비혼합되었다. 반응기내로 사슬 전달제(90~99℃) 345kg을 첨가함으로써 상기 배치의 시작지점에서 응집불가능한 공기가 부분적으로 응집가능한 수증기로 대체되었다. 사슬 전달제가 첨가되는 동안 반응기 배기는 열려있다. 사슬 전달제가 첨가된 후, 암모니아 퍼술페이트 및 다른 첨가제가 상기 반응기로 첨가되고 상기 반응기 배기라인은 닫힌다. 상기 반응기 배기압력(작동압력) 자동 조절 설정점은 40psig로 설정되었다. 단량체 에멀젼은 2시간 30분에 걸쳐 공급되었다. 상기 반응동안에 반응기는 83℃로 유지되었다. 반응온도는 외부 Alpha Laval 플레이트 및 프레임 열 교환기에 의해 유지되었다.
상기 Alpha Laval 열 교환기는 반응온도를 조절하기위해 사용되었다. 반응기 자켓은 사용하지 않았다. 반응기 온도조절기는 열 교환기를 통해 라텍스 흐름을 조절하기위해 Wilden 격판 펌프를 이용하였다. 상기 반응온도가 원하는 설정점 이상일 경우 조절기는 펌프 설정을 상승시켰으며 상기 열 교환기를 통해 라텍스 유속을 상승시켰다.
상기 라텍스는 전단과 겔형성에 민감하기때문에, Wilden 저 전단 펌프가 열 교환기를 통해 라텍스를 펌프하는데 이용되었다. 상기 펌프는 차가운 라텍스가 펌프되도록 열 교환기의 출구에 배치되었다.
결과
반응기 압력은 부피가 증가되는 수준만큼 증가되었다. 공기가 수증기로 부분적으로 대체됨으로써 증가된 압력은 스팀을 물로 압축/응결시켰으며 상기 반응기 압력은 배기없이 천천히 증가되었다. 반응기내의 최고 압력이 모니터되었으며 22psig를 초과하지않았다. 따라서, 단량체 에멀젼 공급기간동안에 가스는 배기되지 않았다.
상기 배치 말단에서, 최소 반응기 헤드 공간 가스는 오염 조절 장치로 배기되었다. 본 명세서의 라텍스 배치가 수득되었다. 상기 라텍스는 325 메쉬 스크린을 통해 통과되었다. 상기 스크린상에 잔류되는 겔의 입자 크기는 45마이크로미터이상이었다. 현저한 겔 형성은 관찰되지 않았다(20ppm이하의 겔).
실시예 2- 비교 계산
반응기내의 공기를 수증기로 대체하지않은채로 반응기내의 압력이 얼마인지 계산하였다.
사슬 전달제가 반응기로 공급되기전에 밸브가 닫히고 반응기내의 공기온도가 25℃인 것으로 추정하여, 다음과 같이 계산하였다: 초기 공기압(P1)은 15psia이며 초기 부피(V1)는 2430리터이며 최종 공기압(P2)은 600리터의 최종 부피(V2)를 가진 77psia(62psig)이었다. 따라서, 배기구(vent)가 닫히기전에 반응기내의 공기를 수증기로 대체하지않은 40psig의 작동압력하에서, 상기 반응기는 중합도중에 배기된다.
중합체 제조를 위한 본 발명은 외부 루프내에서 열 교환기를 통해 상기 중합체를 펌프하기위해 수증기, 폐쇄 시스템 및 고압 작동 펌프를 이용하여 중합 반응기내 공기를 수증기로 대체함으로써 휘발성 유기화합물(VOC) 배출을 감소시키고 겔 형성을 최소화함으로서 중합체 제조 공정에 있어 보다 나은 효율을 제공한다.

Claims (8)

  1. 오픈 시스템 반응기를 제공하는 단계;
    반응기내의 공기를 수증기로 대체하는 단계;
    상기 시스템을 닫는 단계;
    최소 하나의 단량체를 상기 반응기로 공급하는 단계;
    중합체를 형성하기위해 반응기에서 최소 하나의 단량체를 반응시키는 단계; 및
    열 교환기를 통해 반응기로 되돌리도록 외부 루프에서 고작동 압력으로 상기 중합체를 펌핑하는 단계;를
    포함하는 중합체 제조 방법
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 반응기는 배기되는 반응기(vented reactor)이며 상기 반응기내의 공기는 냉수를 상기 반응기에 공급하고 그 물을 가열하는 방법, 사슬 전달제(hot water)를 상기 반응기에 공급하는 방법, 스팀으로 상기 반응기를 스퍼징하는 방법 및 이들의 결합으로부터 선택된 방법에 의해 수증기로 대체됨을 특징으로하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 펌프는 열 교환기의 출구에 배치된 저전단 펌프임을 특징으로하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 작동 압력은 25~100psig임을 특징으로하는 방법.
  5. a) 오픈 시스템 반응기를 제공하는 단계;
    b) 반응기내의 공기를 수증기로 대체하는 단계;
    c) 상기 시스템을 닫는 단계;
    d) 최소 하나의 단량체를 상기 반응기로 공급하는 단계;
    e) 중합체를 형성하기위해 최소 하나의 단량체를 상기 반응기에서 반응시키는 단계; 및
    f) 열 교환기를 통해 반응기로 되돌리도록 외부 루프에서 고작동 압력으로 상기 중합체를 펌핑하는 단계;를
    포함하는 중합 공정도중에 VOC 배출을 감소시키는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 반응기는 배기되는 반응기이며 상기 반응기내의 공기는 냉수를 상기 반응기로 공급하고 그 물을 가열하는 방법, 사슬 전달제를 상기 반응기에 공급하는 방법, 스팀으로 상기 반응기를 스퍼징하는 방법 및 이들의 결합으로 부터 선택된 방법에 의해 수증기로 대체됨을 특징으로하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 펌프는 열 교환기의 출구에 배치된 저전단펌프임을 특징으로하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 작동 압력은 25~100psig임을 특징으로하는 방법.
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