NO300596B1 - Fremgangsmåte for kontinuerlig fremstilling av vinylaromatiske blokk-kopolymerer - Google Patents
Fremgangsmåte for kontinuerlig fremstilling av vinylaromatiske blokk-kopolymerer Download PDFInfo
- Publication number
- NO300596B1 NO300596B1 NO930295A NO930295A NO300596B1 NO 300596 B1 NO300596 B1 NO 300596B1 NO 930295 A NO930295 A NO 930295A NO 930295 A NO930295 A NO 930295A NO 300596 B1 NO300596 B1 NO 300596B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- reactor
- vinyl aromatic
- monomer
- copolymer
- amount
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 title claims abstract description 10
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 title claims description 33
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims abstract description 27
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 24
- 150000001993 dienes Chemical class 0.000 claims abstract description 18
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 4
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 35
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 26
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 23
- 238000010539 anionic addition polymerization reaction Methods 0.000 claims description 21
- 239000003505 polymerization initiator Substances 0.000 claims description 19
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 14
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 claims description 13
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 12
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 12
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 11
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 claims description 11
- -1 vinyl aromatic hydrocarbon Chemical class 0.000 claims description 11
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 claims description 10
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 8
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 5
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 claims description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000010528 free radical solution polymerization reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 18
- YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N Ethylbenzene Chemical compound CCC1=CC=CC=C1 YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- MZRVEZGGRBJDDB-UHFFFAOYSA-N N-Butyllithium Chemical group [Li]CCCC MZRVEZGGRBJDDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 7
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 6
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 4
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 description 3
- DLEDOFVPSDKWEF-UHFFFAOYSA-N lithium butane Chemical compound [Li+].CCC[CH2-] DLEDOFVPSDKWEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 3
- 239000003549 soybean oil Substances 0.000 description 3
- 235000012424 soybean oil Nutrition 0.000 description 3
- SDJHPPZKZZWAKF-UHFFFAOYSA-N 2,3-dimethylbuta-1,3-diene Chemical compound CC(=C)C(C)=C SDJHPPZKZZWAKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N Isoprene Chemical compound CC(=C)C=C RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002902 bimodal effect Effects 0.000 description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VDNSZPNSUQRUMS-UHFFFAOYSA-N 1-cyclohexyl-4-ethenylbenzene Chemical compound C1=CC(C=C)=CC=C1C1CCCCC1 VDNSZPNSUQRUMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JZHGRUMIRATHIU-UHFFFAOYSA-N 1-ethenyl-3-methylbenzene Chemical compound CC1=CC=CC(C=C)=C1 JZHGRUMIRATHIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VVTGQMLRTKFKAM-UHFFFAOYSA-N 1-ethenyl-4-propylbenzene Chemical compound CCCC1=CC=C(C=C)C=C1 VVTGQMLRTKFKAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001012508 Carpiodes cyprinus Species 0.000 description 1
- VIZORQUEIQEFRT-UHFFFAOYSA-N Diethyl adipate Chemical compound CCOC(=O)CCCCC(=O)OCC VIZORQUEIQEFRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101000835998 Homo sapiens SRA stem-loop-interacting RNA-binding protein, mitochondrial Proteins 0.000 description 1
- 240000006240 Linum usitatissimum Species 0.000 description 1
- 229920001744 Polyaldehyde Polymers 0.000 description 1
- 102100025491 SRA stem-loop-interacting RNA-binding protein, mitochondrial Human genes 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 229920005605 branched copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000012738 dissolution medium Substances 0.000 description 1
- 150000002118 epoxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- JMNDBSWHIXOJLR-UHFFFAOYSA-N ethylbenzene;styrene Chemical compound CCC1=CC=CC=C1.C=CC1=CC=CC=C1 JMNDBSWHIXOJLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 239000000944 linseed oil Substances 0.000 description 1
- 235000021388 linseed oil Nutrition 0.000 description 1
- 150000002642 lithium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- SSDSCDGVMJFTEQ-UHFFFAOYSA-N octadecyl 3-(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl)propanoate Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCOC(=O)CCC1=CC(C(C)(C)C)=C(O)C(C(C)(C)C)=C1 SSDSCDGVMJFTEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920001228 polyisocyanate Polymers 0.000 description 1
- 239000005056 polyisocyanate Substances 0.000 description 1
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 229920013730 reactive polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000013557 residual solvent Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- MGMXGCZJYUCMGY-UHFFFAOYSA-N tris(4-nonylphenyl) phosphite Chemical compound C1=CC(CCCCCCCCC)=CC=C1OP(OC=1C=CC(CCCCCCCCC)=CC=1)OC1=CC=C(CCCCCCCCC)C=C1 MGMXGCZJYUCMGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G81/00—Macromolecular compounds obtained by interreacting polymers in the absence of monomers, e.g. block polymers
- C08G81/02—Macromolecular compounds obtained by interreacting polymers in the absence of monomers, e.g. block polymers at least one of the polymers being obtained by reactions involving only carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C08G81/021—Block or graft polymers containing only sequences of polymers of C08C or C08F
- C08G81/022—Block or graft polymers containing only sequences of polymers of C08C or C08F containing sequences of polymers of conjugated dienes and of polymers of alkenyl aromatic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F297/00—Macromolecular compounds obtained by successively polymerising different monomer systems using a catalyst of the ionic or coordination type without deactivating the intermediate polymer
- C08F297/02—Macromolecular compounds obtained by successively polymerising different monomer systems using a catalyst of the ionic or coordination type without deactivating the intermediate polymer using a catalyst of the anionic type
- C08F297/04—Macromolecular compounds obtained by successively polymerising different monomer systems using a catalyst of the ionic or coordination type without deactivating the intermediate polymer using a catalyst of the anionic type polymerising vinyl aromatic monomers and conjugated dienes
- C08F297/044—Macromolecular compounds obtained by successively polymerising different monomer systems using a catalyst of the ionic or coordination type without deactivating the intermediate polymer using a catalyst of the anionic type polymerising vinyl aromatic monomers and conjugated dienes using a coupling agent
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Graft Or Block Polymers (AREA)
- Polymerisation Methods In General (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Containers Having Bodies Formed In One Piece (AREA)
- Control And Safety Of Cranes (AREA)
Description
Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for kontinuerlig fremstilling av blokk-kopolymerer i form av slagfaste, transparente blokk-kopolymerer av vinylaromatisk harpiks eller vinylaromatiske sekvens-elastomerer som omfatter anionisk å polymerisere kontinuerlig i et medium konsentrert på vinylaromatisk hydrokarbonmonomer i et aromatisk hydrokarbon-oppløsningsmiddel og det dannede polymere medium, hele tiden kontinuerlig, polymeriseres med et konjugert dien før behandling med en polyfunksjonell forbindelse som har minst to funksjoner som kan reagere med kopolymerens terminale funksjoner.
Den anioniske kopolymerisering, særlig for fremstilling av stjerne-blokk-kopolymer er kjent og beskrevet i tallrike patenter av hvilke det mest representative er US-A 3 639 517.
I henhold til dette dokument skjer den anioniske kopolymerisering i flere trinn ved trykk som er tilstrekkelig til å opprettholde det sterkt reaktive medium flytende. Selv om det presiseres at kopolymeriseringen kan skje i fravær av oppløs-ningsmidlet er det umulig å gjennomføre denne anioniske polymerisering på tørr måte i industriell målestokk. For i tørr fase å oppnå et flytende medium som er i stand til anionisk polymerisering er det nødvendig å arbeide ved temperaturer over 180°C, noe som imidlertid meget hurtig og irreversibelt bryter ned de aktive seter. Som et resultat er det for denne vei nødvendig å benytte reaktorer med meget små oppholdstider i størrelsesorden noen titalls sekunder. Et slikt system er meget risikabelt ut fra et industrielt synspunkt. Ut fra dette dokument fremgår det at i praksis må den anioniske kopolymerisering av vinylaromatiske monomerer og konjugerte diener skje i et sterkt fortynnet medium. Dette er imidlertid tilfelle i den kontinuerlige fremgangsmåte som er beskrevet i US-A 4 346 193. Den anioniske kopolymerisering i sterkt fortynnet medium gir blant annet mangelen av å måtte manipulere en stor mengde oppløsningsmiddel som nødvendiggjør voluminøse apparaturer og komplementære operasjoner for fjerning av oppløsningsmidlet og en for sterk nedbrytning av de aktive seter i polymermassene slik tilfellet er i en kopolymerisering i konsentrert medium.
I FR-A 2 662 167 er det beskrevet en fremgangsmåte for fremstilling av blokk-kopolymerer omfattende anionisk i oppløsningsmedium og i et første trinn å kopolymerisere en vinylaromatisk hydrokarbon-monomer og i et andre trinn et konjugert dien. Fremgangsmåten karakteriseres ved at den vinylaromatiske hydrokarbonmonomer i det første trinn polymeriseres i oppløsning i et aromatisk hydrokarbonoppløs-ningsmiddel inntil man har oppnådd et homogent medium med en viskositet over 300 Pa.s. ved 20°C for en konsentrasjon i det aromatiske hydrokarbonoppløsningsmiddel mellom 60 og 90 vekt-%. Fremgangsmåten karakteriseres likeledes ved at man i et andre trinn, efter innføring av det konjugerte dien, gjennom-fører kopolymeriseringen inntil man i homogent medium har oppnådd en viskositet over 300 Pa.s. ved 90°C for en kopolymer konsentrasjon i det aromatiske hydrokarbonoppløsn-ingsmiddel på mellom 70 og 90 vekt-#.
Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse, i prinsippet en forbedring av fremgangsmåten i det ovenfor nevnte FE-A-2 662 167, tillater å oppnå produkter med regulær transparens uansett varigheten av cyklusen for kopolymerfremstillingen.
I henhold til dette angår foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for kontinuerlig fremstilling av blokk-kopolymerer i form av slagfaste transparente vinylaromatiske harpikser eller vinylaromatiske sekvenselastomerer, og denne fremgangsmåte karakteriseres ved at det suksessivt anvendes tre reaktorer hvorved: a) den første reaktor mates med vinylaromatisk hydrokarbon-monomer, aromatisk hydrokarbonoppløsning og anionisk polymeriseringsinitiator idet forholdet monomer:oppløsnings-middel er slik at viskositeten i mediet holdes mellom 200 og 500 Pa.s for en monomerkonsentrasjon på 50 til 90 vekt-# i 50 til 10 vekt-# oppløsningsmiddel og slik at forholdet monomer:initiator er i størrelsesorden 10 000 til 150 000 g/mol;
b) tilførsel fra første reaktor til den andre reaktor er slik at volumet i den første reaktor forblir konstant og består av
viskøs "levende" polymeroppløsning idet den vinylaromatiske monomer har en omdanningsgrad på minst 95$, og den andre reaktor tilsettes dessuten et konjugert dien slik at mengde-forholdet konjugert dien:"levende" vinylaromatisk polymer ligger mellom 0,1 og 9 og slik at viskositeten i reaksjonsmediet holdes i det vesentlige konstant ved 500 til 2000 Pa.s; og
c) tilførselen fra andre reaktor til den tredje reaktor er slik at volumet i den andre reaktor forblir konstant og
består av en viskøs "levende" polymeroppløsning med en omdanningsgrad på minst 95$, og den tredje reaktor tilsettes dessuten et koplingsmiddel i en mengde avhengig av den opprinnelige mengde anionisk polymeriseringsinitiator, forutsatt at per minst en aktiv funksjon koblingsmiddel foreligger det en aktiv funksjon i den anioniske polymeriseringsinitiator.
I henhold til denne prosess mater man, i et reaktorbatteri montert i serie, kontinuerlig til en første reaktor en vinylaromatisk hydrokarbonmonomer i et aromatisk hydrokarbon-oppløsningsmiddel og en anionisk polymeriseringsfremmer for å gi en vinylaromatisk polymer i form av sekvenser. Samtidig fører man kontinuerlig til en andre reaktor den vinylaromatiske polymer som er dannet som nettopp beskrevet for å bevare et konstant volum i den første reaktor slik at utløpsmengden av polymeroppløsning tilsvarer summen av mengden av innløpet av de tilførte komponenter, hele tiden mens man kontinuerlig mater den andre reaktor med konjugert dien og eventuelt aromatisk hydrokarbonoppløsningsmiddel for å danne en levende blokk-kopolymer. Samtidig fører man den dannede blokk-kopolymer kontinuerlig til en tredje reaktor slik at man bevarer et konstant volum i den andre reaktor ved at utløpet av kopolymeroppløsningen tilsvarer summen av innløp av hver av komponentene, hele tiden mens man kontinuerlig mater den tredje reaktor med polyfunksjonell komponent med minst to funksjoner i stand til å reagere med kopolymerens terminalfunksjoner. Samtidig fører man kontinuerlig den viskøse homogene kopolymermasse til en fjerde reaktor der temperaturen ligger over kokepunktet til det aromatiske hydrokarbon på en slik måte at man bevarer et konstant volum i den tredje reaktor ved at utløpsmengden av viskøs masse tilsvarer summen av innløpene av hver av komponentene. Denne reaktoren er vanligvis en flash-avgasser bestående av en rør-forvarmer i et sylindrisk forflyktigel-seskammer på 30 1. Dette kan virke ved temperaturer fra 180 til 250°C og trykk på 10 til 1000 mbar, fortrinnsvis 200 til 220°C og 700 til 1000 mbar. Ved utløpet av den fjerde reaktor blir kopolymeren gjenvunnet kontinuerlig i form av en smeltet masse som i tillegg kan inneholde spor av oppløsningsmiddel som kan fjernes på klassisk måte ved avgassingsekstrudering eller ved dampbehandling av kopolymeren i form av granulat.
Den første reaktor mates kontinuerlig med vinylaromatisk hydrokarbonmonomer og aromatisk hydrokarbonoppløsningsmiddel, fortrinnsvis i blanding, i andeler på 50 til 90 vekt-$ monomer pr. 10 til 50 vekt-% oppløsningsmiddel. Samtidig mates reaktoren med anionisk polymeriseringsinitiator slik at det alltid er tilstede en mengde som er tilstrekkelig til å sikre en omdanningsgrad på minst 95 # av monomeren og aller helst minst 99 %. Forholdet mellom mengden vinylaromatisk monomer i gram/time og mengden av anionisk polymeriseringsinitiator i mol/time for en total monomeromdanning er beregnet som en funksjon av den vektmidlere molekylvekt, Mn, for polymeren man ønsker å oppnå. Vanligvis blir den anioniske polymeriseringsinitiator innført kontinuerlig samtidig med den vinylaromatiske hydrokarbonmonomer. Når mengdene av monomer og initiator er perfekt samtidige, oppnås en polymer av monomodal type. I det tilfellet der det er ønskelig å oppnå en bimodal eller også polymodal polymer blir den anioniske polymeriseringsinitiator innført intermittent til reaktoren ved suksessive injeksjoner i gitte tidsinter-valler som er en funksjon av mengden initiator som innføres i hver injeksjon i forhold til mengden monomer som kontinuerlig innføres under injeksjonsperioden.
Ved denne type kontinuerlig polymerisering er forholdet monomer:inititator vanligvis 10 000 til 150 000 g/mol og fortrinnsvis 10 000 til 100 000 g/mol.
Reaksjonsmediet polymeriseres i en vertikal, fullstendig omrørt reaktor av typen CSTR ("continuous stirred tank reactor") ved en temperatur på 50 til 110°C og fortrinnsvis 70 til 90'C under et maksimalt trykk på 1 bar og holdt på en relativt konstant viskositet i reaksjonsmediet på 200 til 500 mPas. Den midlere oppholdstid for reaksjonselementene i reaktoren mellom innløpet og utløpet er vanligvis 1/2 til 3 timer slik at omdanningsgraden for den vinylaromatiske monomer er minst 95 % og helst minst 99 %.
Den vinylaromatiske hydrokarbonmonomer som kan benyttes i dette polymeriseringstrinn har fortrinnsvis 8 til 18 karbonatomer pr. molekyl. Det kan for eksempel dreie seg om styren, 3-metylstyren, 4-n-propylstyren, 4-cykloheksylstyren, alene eller i blanding.
For å oppnå et homogent viskøst medium er det å anbefale som oppløsningsmiddel å benytte etylbenzen eller toluen.
Den anioniske polymeriseringsinitiator kan på klassisk måte være en litiumforbindelse. Denne initiator er særlig beskrevet i US-A 3 317 918 og den hyppigste er n-butyllitium. Den kan føres til reaktoren i oppløsning, fortrinnsvis i polymeriseringens oppløsningsmiddel.
Ved hjelp av et klassisk pumpesystem blir en mengde som sikrer konstant reaksjonsmedium i reaktoren, av den viskøse reaksjonsdyktige polymeroppløsning som dannes, kontinuerlig ført til en andre reaktor som samtidig kontinuerlig mates med konjugert dien. Reaktoren av typen CSTR eller også av rørtypen med strømmende stempel, PTFR ("plug flow tubular reactor") mates med konjugert dien i en mengde tilpasset den til den "levende polymer" som en funksjon av den ønskede sluttsammensetningen for polymeren som skal dannes. Generelt ligger forholdet mellom konjugert dien og reaksjonsdyktig vinylaromatisk polymer mellom 0,1 og 9. Temperaturen i kopolymeriseringsmediet ligger mellom 70 og 120"C og fortrinnsvis mellom 70 og 100'C under et trykk på 1 til 10 bar mens man søker å opprettholde en i det vesentlige konstant viskositet på 500 til 5000 mPas og helst 500 til 2000 mPas i reaksjonsmediet. Den midlere oppholdstid for reaksjonsdeltakerne i reaktoren mellom innløp og utløp er vanligvis 1 til 3 timer slik at omdanningsgraden til kopolymer er minst 95 % og helst minst 99 %.
Det konjugerte dien kan føres alene til reaktoren men det kan også foreligge i oppløsning i et oppløsningsmiddel som etylbenzen eller toluen, under den forutsetning at oppløs-ningen tillater å opprettholde den nødvendige minimale viskositet i reaktoren.
Det konjugerte dien som kan benyttes i dette andre trinn har vanligvis 4 til 12 karbonatomer i molekylet. Det kan for eksempel dreie seg om 1,3-butadien, isopren eller 2,3-dimetyl-1,3-butadien.
Den til slutt oppnådde levende kopolymer inneholder vanligvis 10 til 90 deler konjugerte dien-dien-enheter pr. 90 til 10 deler vinylaromatiske hydrokarbonmonomerenheter.
Ved hjelp av det klassiske pumpesystem blir en mengde som sikrer at volumet av reaksjonsmediet forblir konstant i reaktoren, av den viskøse kopolymeroppløsning som dannes, kontinuerlig ført til en tredje reaktor som samtidig kontinuerlig mates med et koblingsmiddel. Denne koblingsreak-sjon skjer i en omrørt reaktor av typen CSTR eller PFTR med et bruksvolum i et forhold på 0,5 til 3 til volumet av polymeriseringsreaktoren for den vinylaromatiske monomer i det første trinn. Mengden koblingsmiddel som innføres er en funksjon av mengden anionisk polymeriseringsinitiator som ble innført i det første trinn forutsatt at til minst en aktiv funksjon av koblingsmidlet svarer en aktiv funksjon av den anioniske polymeriseringsinitiator. I det tilfellet der, i det første trinn, den anioniske polymeriseringsinitiator innføres intermittent ved periodiske injeksjoner i reaktoren, og for at koblingsmidlet helt ut skal oppfylle sin rolle, er det å anbefale at massen av kopolymeroppløsning som inne-holdes i den tredje reaktor inneholder minst den mengde kopolymer som dannes i en injeksjonsperiode for injeksjon av anionisk polymeriseringinitiator.
Denne koblingsoperasjon kan skje ved en temperatur fra 90 til 120°C. Koblingsreaksjonen er praktisk talt umiddelbar mellom de aktive funksjoner av koblingsmidlet og de reaktive terminalfunksjoner av kopolymeren. Koblingsmidlet er en polyfunksjonell forbindelse som har minst to aktive funksjoner som kan reagere med den levende kopolymers terminale funksjoner. Den polyfunksjonelle forbindelse har imidlertid fortrinnsvis minst tre reaktive funksjoner for å kunne danne stjerneforgrenede kopolymerer. Disse polyfunksjonelle forbindelser er beskrevet i US-A 3 281 383, og er for eksempel polyepoksyder som lin- eller soyaolje-epoksyder eller videre polyiminer, polyisocyanater, polyaldehyder, polyhalogenider, estere og polyestere som etylacetat eller dietyladipat. Disse koblingsmidler kan injiseres i oppløs-ningen i et oppløsningsmiddel som etylbenzen eller toluen.
Ved hjelp av det klassiske pumpesystemet blir en mengde som sikrer at volumet av det kopolymermedium forblir konstant i reaktoren av kopolymeroppløsningen transportert gjennom en vertikal rørforvarmer som kommuniserer med et forflyktigel-seskammer hvori betingelsene for trykk og temperatur er gunstige for flashfordamping av aromatisk hydrokarbonoppløs-ningsmiddel. Dette kan skje ved en temperatur fra 180 til 250°C. Det avgassede produkt som oppnås i smeltet tilstand i bunnen av kammeret transporteres ut mot en granulerings-apparatur i en mengde slik at den viskøse masse i den fjerde reaktor har et konstant volum.
De homogene viskøse medier i reaktorene foreligger i en enkelt fase fri for enhver utfelling av materialet. Viskositeter under eller lik 500 Pa.s kan måles ved hjelp av en RHEOMAT 30 apparatur av COUETTE-typen som virker ved permanent-strømning. Denne apparatur er utstyrt med en DC50-målecelle kalt autoklav. Denne type apparatur er i over-enstemmelse med normen NF-T51-211. Viskositeter lik eller over 500 Pa.s kan måles ved hjelp av et kapillær-rheometer GOETTFERT (RHEOGRAPB 2002) med en kapillar med diameter 0,5 mm og en lengde på 30 mm der trykkføleren er under 290 bar og skjærhastigheten er 10 til 1000 s"<1>. Viskositeten måles under inert atmosfære.
I den vedlagte figur vises skjematisk apparatoppstillingen ifølge oppfinnelsen. I reaktoren A polymeriseres den vinylaromatiske monomer som innføres via rørledningen 1 i nærvær av en polymeriseringsinitiator som innføres via rørledningen 2. Polymeriseringen skjer i nærvær av oppløs-ningsmiddel og det siste innføres via rørledningen 1 i blanding med monomeren eller separat via rørledningen 3. Polymeroppløsningen transporteres via rørledningen 4 ved hjelp av en pumpe 5 til reaktoren B for kopolymerisering og dit føres likeledes det konjugerte dien via rørledningen 6 og eventuelt en ytterligere monomer via rørledningen 7. Ved hjelp av rørledningen 9 og pumpen 8 blir kopolymeroppløs-ningen transportert til reaktoren C hvortil også koblingsmiddel føres via rørledningen 10. Ved hjelp av pumpen 11 blir kopolymeroppløsningen ført gjennom rørledningen 12 til avgassingsforvarmeren D efter innarbeiding av et kjedeav-slutningsmiddel og eventuelt antioksydasjonsmiddel, tilført ved 13 og 14. Ved hjelp av pumpen 15 blir kopolymeren ført ut i form av strenger, avkjølt med vann og granulert.
Innenfor rammen av oppfinnelsen er det likeledes mulig å modifisere apparaturen for fremstilling av vinylaromatiske polymerer med forskjellige strukturer før kopolymerisering med det konjugerte dien. For dette formål er det mulig, mellom reaktoren A og reaktoren B, i serie å anordne minst en andre ikke vist reaktor A' der denne mates ikke bare med polymeroppløsning fra reaktor A men også vinylaromatisk monomer og anionisk polymeriseringsinitiator og der denne nye polymeroppløsning som dannes sendes til reaktor B.
Det er likeledes mulig i parallell å anordne flere systemer av reaktor A for å fremstille forskjellige typer polymerer som tjener separat til å mate reaktor B.
De følgende eksempler skal illustrere oppfinnelsen.
Eksempel 1: ( sammenligning)
Til en fullstendig omrørt vertikal reaktor på 30 liter og av rustfritt stål, utstyrt med temperaturregulering og røreverk av dobbelt-teppetypen, forbundet med en motor på 0,55 kW, chargeres det efter nitrogenspyling og flere vaskinger med en oppløsning av n.BuLi i etylbenzen, 3000 g tørr etylbenzen og 9,6 g n.BuLi.
250 g styren innføres i løpet av 5 minutter ved en temperatur mellom 20 og 30°C. Temperaturen stiger til en verdi nær 50°C. Denne periode overskrider ikke 20 minutter. Derefter innføres det kontinuerlig 5000 g styren i løpet av en tid under 2 timer. Efter et tidsrom på under 30 minutter har temperaturen steget til 70°C.
Denne temperatur holdes i løpet av dette første styrenpoly-meriseringstrinn. Når viskositeten i mediet, målt ved 20°C, i det vesentlige når 500 Pa.s innføres det 1750 g flytende butadien. Temperaturen stiger til ca. 90°C og holdes ved denne verdi under butadienpolymeriseringen.
Trykket i reaktoren er 7 bar. Når mediets viskositet, målt ved 90°C, når 580 Pa.s blir 38 g epoksydert soyaolje (ESTABEX 2307®) innført i reaktoren mens temperaturen holdes ved 90°C i ca. 30 minutter.
Kopolymeren blir så avgasset i et enkelt flashtrinn i et klassisk system bestående av en rørforvarmer i et for-flyktigelseskammer. Denne operasjon gjennomføres ved 200°C og et trykk- på 700 mbar og tillater å danne et granulat av transparent harpiks hvis restmengde av oppløsningsmiddel ligger mellom 1 og 2 56. Dette restoppløsningsmiddel kan fjernes ved avgassing, enten ved ekstrudering under undertrykk eller ved behandling av granulatet under undertrykk, ca. 100°C under 15 mbar, eller ved ekstrahering (stripping) med vann på granulatet. Den endelige restmengde av opp-løsningsmiddel er under 300 ppm.
Molekylvekten bestemt ut fra GPC-kurver (gelpermeasjons-kromatografi) for produktene i hvert av trinnene er gitt i den følgende tabell:
Kopolymeren fra det andre trinn oppviser kun en topp (monomodal) som modellen tilsier.
Det hele gjentas ti efter hverandre følgende ganger uten vasking av reaktoren mellom hver operasjon. Menden gjenvunnet granulat totalt er 67,5 kg. Efter hver operasjon antydes transparensen ved en måling av "Haze" eller uklarhetsverdien, gjennomført med et COLORQUEST spektrokolorimeter i henhold til ASTM D1003:
Økningen av uklarhetsindeksen bekrefter en forringelse av transparensen.
Eksempel 2
En fullstendig omrørt vertikal reaktor A på 10 liter og av rustfritt stål, utstyrt med temperaturregulering og dobbelt-tepperørverk, drevet av en motor på 0,55 kW, mates på den ene side med en styren-etylbenzenblanding med 64 vekt-# styren og en konstant mengde av blandingen på 7,8 kg/t, og på den annen side med n-butyl-litium, n-BuLi, i form av en oppløsning med en konsentrasjon på 1,6 mol/l-<1> i etylbenzen i en konstant mengde på 11 g/t n-BuLi. Reaksjonsvolumet i reaktoren settes til 8,7 1 og man fikserer en midlere oppholdstid for reaktantene på 1 time. Temperaturen ved reaksjonen holdes ved 70°C. Reaksjonen i mediet holdes på 300 Pa.s.
Omdanningsgraden for styren er så og si 100 %. De molekylære egenskaper for polystyrenet, bestemt ved GPC, er gitt i den følgende tabell:
Polystyrenet oppviser en enkelt stor topp I = 2,1 hvis karakteristika er meget nær den mest sannsynlige fordeling i henhold til modellen.
Ved hjelp av en tannhjulspumpe trekker man kontinuerlig ut den viskøse polystyrenbøanding fra bunnen av reaktoren A 1 en mengde slik at volumet forblir konstant i reaktoren og det som trekkes av bringes til reaktoren B som samtidig kontinuerlig mottar en konstant mengde på 1670 g/t flytende butadien. Reaktoren B på 30 liter er forøvrig identisk med reaktor A. Reaksjonsmediet i B holdes konstant på 12 liter ved å fiksere en midlere oppholdstid av reaktantene på 1 time. Temperaturen i mediet holdes på 77,3°C for et trykk på 2 bar absolutt. Viskositeten i mediet holdes på 690 Pa.s. Fremdeles ved hjelp av en tannhjulspumpe blir avtrukket viskøs blanding ført til reaktoren C som samtidig kontinuerlig mottar en konstant mengde på 38,6 g/t epoksydert soyaolje (ESTABEX 2307). Reaktoren C er identisk med reaktor B. Reaksjonsmediet i C er likeledes konstant 12 liter.
Den koblede kopolymer antioksyderes derefter ved hjelp av en blanding IRGANOX 1076®-trinonylfenylfosfit i et forhold på 1:2 og i en mengde på 75 g/t blanding før kontinuerlig avgassing under samme betingelser som angitt i eksempel 1.
Hver massefordeling viser seg i form av en enkelt topp.
En mengde granuler hentes ut hver time i 10 timer for å måle transparensen. Bedømmelsen med tiden er gitt i den følgende tabell:
Transparensen er konstant ved en verdi i størrelsesorden 6, noe som viser betydningen av den kontinuerlige prosess for på stasjonær måte å gi et produkt med transparente egenskaper .
Eksempel 3
Dette eksempel er identisk med eksempel 1 bortsett fra at n-BuLi injiseres intermittent i en mengde av 110 g/t i 12 minutter hver annen time efter slutten av den foregående injeksjon og at oppholdstiden i reaktorene B og C er 2 timer i stedet for 1 time.
Ved kontinuerlig drift når reaksjonsmediene aldri noen stasjonær tilstand men løper gjennom mellomtilstander som reproduseres nøyaktig hver annen time. For sammenligning med de andre eksempler blir prøver på de forskjellige trinn gjennomført alle 10 minutter på 2 timer, blandet i like deler og analysert.
Resultatene av molekylvektsfordelingen er angitt i tabellen nedenfor:
Fordelingene oppnådd for PS og SB er bimodale før kobling.
Transparensverdiene som oppnås med granulene av SB*, samlet hver annen time, er som følger: *
Claims (6)
1.
Fremgangsmåte for kontinuerlig fremstilling av blokk-kopolymerer i form av slagfaste transparente vinylaromatiske harpikser eller vinylaromatiske sekvenselastomerer, karakterisert ved at det suksessivt anvendes tre reaktorer hvorved: a) den første reaktor mates med vinylaromatisk hydrokarbon-monomer, aromatisk hydrokarbonoppløsning og anionisk polymeriseringsinitiator idet forholdet monomeroppløsnings-middel er slik at viskositeten i mediet holdes mellom 200 og 500 Pa.s for en monomerkonsentrasjon på 50 til 90 vekt-$ i 50 til 10 vekt-$ oppløsningsmiddel og slik at forholdet monomer:
initiator er i størrelsesorden 10 000 til 150 000 g/mol; b) tilførsel fra første reaktor til den andre reaktor er slik at volumet i den første reaktor forblir konstant og består av viskøs "levende" polymeroppløsning idet den vinylaromatiske monomer har en omdanningsgrad på minst 95$, og den andre reaktor tilsettes dessuten et konjugert dien slik atmengde-forholdet konjugert dien:"levende" vinylaromatisk polymer ligger mellom 0,1 og 9 og slik at viskositeten i reaksjonsmediet holdes i det vesentlige konstant ved 500 til 2000 Pa.s; og c) tilførselen fra andre reaktor til den tredje reaktor er slik at volumet i den andre reaktor forblir konstant og består av en viskøs "levende" polymeroppløsning med en omdanningsgrad på minst 95$, og den tredje reaktor tilsettes dessuten et koplingsmiddel i en mengde avhengig av den opprinnelige mengde anionisk polymeriseringsinitiator, forutsatt at per minst en aktiv funksjon koblingsmiddel foreligger det en aktiv funksjon i den anioniske polymeriseringsinitiator .
2.
Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den anioniske polymeriseringsinitiator innføres på intermittent måte ved suksessive injeksjoner i tidsinter-valler som er gitt som funksjon av mengden initiator som innføres i hver injeksjon i forhold til mengden monomer som innføres kontinuerlig under injeksjonsperioden.
3.
Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at temperaturen ved polymeriseringen av den vinylaromatiske monomer er 50 til 110°C for et maksimaltrykk på 1 har og at temperaturen i kopolymeriseringsmediet ligger mellom 70 og 120°C for et trykk på 1 til 10 har.
4 .
Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 3, karakterisert ved at den "levende" polymer inneholder 10 til 90 deler enheter av konjugert dien pr. 90 til 10 deler enheter av vinylaromatisk hydrokarbonmonomer.
5.
Fremgangsmåte ifølge et av kravene 2 til 4, karakterisert ved at massen av den kopolymere oppløsning i den tredje reaktor inneholder minst hele mengden av kopolymer som er dannet under en injeksjonsperiode med injisering av anionisk polymeriseringsinitiator.
6.
Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 5, karakterisert ved at koblingsmidlet er en polyfunksjonell forbindelse som har minst to aktive funksjoner i stand til å reagere med de terminale funksjoner av den "levende" kopolymer.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9201075A FR2686886A1 (fr) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | Procede de fabrication en continu de copolymeres a bloc vinylaromatique. |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO930295D0 NO930295D0 (no) | 1993-01-28 |
NO930295L NO930295L (no) | 1993-08-02 |
NO300596B1 true NO300596B1 (no) | 1997-06-23 |
Family
ID=9426199
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO930295A NO300596B1 (no) | 1992-01-31 | 1993-01-28 | Fremgangsmåte for kontinuerlig fremstilling av vinylaromatiske blokk-kopolymerer |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0554142B1 (no) |
JP (1) | JPH07681B2 (no) |
AT (1) | ATE153682T1 (no) |
CA (1) | CA2088012C (no) |
DE (1) | DE69310943T2 (no) |
ES (1) | ES2102614T3 (no) |
FI (1) | FI108458B (no) |
FR (1) | FR2686886A1 (no) |
NO (1) | NO300596B1 (no) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19804912A1 (de) | 1998-02-07 | 1999-08-12 | Basf Ag | Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung thermoplastischer Formmassen |
US6602965B1 (en) | 1999-06-08 | 2003-08-05 | Kaneka Corporation | Method of continuous cationic living polymerization |
US6448353B1 (en) | 2000-02-08 | 2002-09-10 | 3M Innovative Properties Company | Continuous process for the production of controlled architecture materials |
US7632916B2 (en) | 2002-08-02 | 2009-12-15 | 3M Innovative Properties Company | Process to modify polymeric materials and resulting compositions |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2111966B2 (de) * | 1971-03-12 | 1979-03-08 | Basf Ag, 6700 Ludwigshafen | Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Blockcopolymerisaten |
US4390663A (en) * | 1981-02-17 | 1983-06-28 | Atlantic Richfield Company | Semi-continuous process for making star-block copolymers |
US4346193A (en) * | 1981-05-04 | 1982-08-24 | Atlantic Richfield Company | Continuous process for making star-block copolymers |
US4485210A (en) * | 1983-04-06 | 1984-11-27 | Atlantic Richfield Company | Process for the continuous production of star-block copolymers of a monovinyl aromatic monomer and a conjugated diene |
FR2662167B1 (fr) * | 1990-05-16 | 1994-04-01 | Atochem | Procede de fabrication de resine styrenique transparente et resistante au choc. |
-
1992
- 1992-01-31 FR FR9201075A patent/FR2686886A1/fr active Granted
-
1993
- 1993-01-19 AT AT93400121T patent/ATE153682T1/de active
- 1993-01-19 EP EP93400121A patent/EP0554142B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1993-01-19 ES ES93400121T patent/ES2102614T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1993-01-19 DE DE69310943T patent/DE69310943T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-01-25 CA CA002088012A patent/CA2088012C/fr not_active Expired - Fee Related
- 1993-01-28 NO NO930295A patent/NO300596B1/no unknown
- 1993-01-29 FI FI930384A patent/FI108458B/fi active
- 1993-02-01 JP JP5036122A patent/JPH07681B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA2088012A1 (fr) | 1993-08-01 |
NO930295L (no) | 1993-08-02 |
EP0554142A1 (fr) | 1993-08-04 |
FR2686886A1 (fr) | 1993-08-06 |
FI930384A (fi) | 1993-08-01 |
ES2102614T3 (es) | 1997-08-01 |
FI108458B (fi) | 2002-01-31 |
EP0554142B1 (fr) | 1997-05-28 |
JPH05339326A (ja) | 1993-12-21 |
JPH07681B2 (ja) | 1995-01-11 |
FI930384A0 (fi) | 1993-01-29 |
DE69310943D1 (de) | 1997-07-03 |
FR2686886B1 (no) | 1995-02-24 |
ATE153682T1 (de) | 1997-06-15 |
NO930295D0 (no) | 1993-01-28 |
CA2088012C (fr) | 1999-12-07 |
DE69310943T2 (de) | 1997-11-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2927692B2 (ja) | モノビニル芳香族/共役ジエンテーパーブロックコポリマーの製造方法 | |
CA2077371C (en) | Process for producing continuously tapered polymers and copolymers and products produced thereby | |
EP0654488B2 (en) | Tapered block copolymers of monovinylarenes and conjugated dienes | |
CN105601814B (zh) | 反式丁戊共聚橡胶的工业化生产方法及实施该方法的装置 | |
US3937760A (en) | Process for producing multiblock copolymer and products produced thereby | |
EP0176611A1 (en) | Process for anionic polymerization | |
US3725505A (en) | Pyrene containing polymers prepared by anionic polymerization | |
DK149634B (da) | Harpiksagtigt forgrenet blokcopolymerisat til anvendelse ved fremstilling af stoebte oliebeholdere | |
CN102585418A (zh) | 单乙烯基芳烃共轭二烯共聚物组合物 | |
EP0048111B1 (en) | Process for continuously polymerizing a block copolymer and the block copolymer mixture obtained therefrom | |
EP0796871B1 (en) | Process for the polymerisation of conjugated diene monomers | |
EP0646607B1 (en) | Block copolymers of monovinylarenes and conjugated dienes and preparation thereof | |
NO300596B1 (no) | Fremgangsmåte for kontinuerlig fremstilling av vinylaromatiske blokk-kopolymerer | |
Joshi | Heats of polymeric reactions. III. Methacrylic, acrylic, and vinyl esters, and some alternating copolymerization systems | |
US3660536A (en) | Process for manufacture of polymers of conjugated dienes | |
US4918145A (en) | Process for producing a block copolymer resin and product thereof | |
US5234998A (en) | Procedure for manufacturing transparent, impact-resistant styrene resin | |
EP0205451B1 (en) | Process for making copolymers of vinylpyrrolidone and maleic anhydride | |
CA1339165C (en) | Clear, high impact block copolymers | |
CN100497421C (zh) | 一种控制加氢用苯乙烯/丁二烯嵌段共聚物pb链1,2-结构含量的方法 | |
KR102665893B1 (ko) | 균질한 미세구조의 에틸렌/부타디엔 공중합체 | |
Van Landuyt et al. | Polymerization studies on 1‐ferrocenyl‐1, 3‐butadiene | |
KR830000512B1 (ko) | 고무변성 내충격성 중합체의 제조방법 | |
TW202319401A (zh) | 製備乙烯芳族聚合物的方法 | |
NO753193L (no) |