TW201231478A - Continuous polymerization apparatus and process for producing polymer composition - Google Patents

Continuous polymerization apparatus and process for producing polymer composition Download PDF

Info

Publication number
TW201231478A
TW201231478A TW100138879A TW100138879A TW201231478A TW 201231478 A TW201231478 A TW 201231478A TW 100138879 A TW100138879 A TW 100138879A TW 100138879 A TW100138879 A TW 100138879A TW 201231478 A TW201231478 A TW 201231478A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
reactor
polymerization
temperature
supply
raw material
Prior art date
Application number
TW100138879A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI529179B (zh
Inventor
Masakazu Sumida
Kazuhiro Yamazaki
Yoshinori Sato
Takao Wake
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Chemical Co filed Critical Sumitomo Chemical Co
Publication of TW201231478A publication Critical patent/TW201231478A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI529179B publication Critical patent/TWI529179B/zh

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0053Details of the reactor
    • B01J19/0066Stirrers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/18Stationary reactors having moving elements inside
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/001Multistage polymerisation processes characterised by a change in reactor conditions without deactivating the intermediate polymer
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/01Processes of polymerisation characterised by special features of the polymerisation apparatus used
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F20/00Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F20/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms, Derivatives thereof
    • C08F20/10Esters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002Chemical plants
    • B01J2219/00027Process aspects
    • B01J2219/0004Processes in series
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051Controlling the temperature
    • B01J2219/00074Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00087Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
    • B01J2219/00094Jackets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00164Controlling or regulating processes controlling the flow
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00191Control algorithm
    • B01J2219/00193Sensing a parameter
    • B01J2219/00195Sensing a parameter of the reaction system
    • B01J2219/002Sensing a parameter of the reaction system inside the reactor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00191Control algorithm
    • B01J2219/00193Sensing a parameter
    • B01J2219/00195Sensing a parameter of the reaction system
    • B01J2219/00202Sensing a parameter of the reaction system at the reactor outlet
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00191Control algorithm
    • B01J2219/00193Sensing a parameter
    • B01J2219/00204Sensing a parameter of the heat exchange system
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00191Control algorithm
    • B01J2219/00211Control algorithm comparing a sensed parameter with a pre-set value
    • B01J2219/00213Fixed parameter value

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)

Description

201231478 六、發明說明: 【發明所屬技術領域】 本發明關於一種連續聚合裝置’也就是,一'種用於連 續進行聚合之裝置。此外’本發明亦關於一種藉由使用此 種連續聚合裝置而製造聚合物組成物之方法。 【先前技術】 諸如甲基丙烯酸酯之樹脂組成物係得自將原料聚合物 、聚合引發劑等連續供應至待聚合的反應器中以進行連續 聚合而製造出的聚合物組成物。作爲此種連續聚合方法, 已知有一種使用溶劑(或本文後亦使用之分散介質)以進行 連續聚合反應之連續溶液聚合方法,以及一種不使用溶劑 以進行連續聚合反應之連續整體聚合方法。 因爲使用溶劑導致低生產率,連續溶液聚合方法的效 率並不好。相反地’連續整體聚合反應因爲不使用溶劑進 行聚合’而具備能夠有效率地製造聚合物組成份的優點。 然而,實際上與連續溶液聚合反應相比,連續整體聚合反 應具有許多問題,諸如因爲反應混合物高度黏性而難以反 應管制’以及當反應器之內表面被降溫以自反應系統移除 熱時’會使聚合物組成份降解,因而降低樹脂組成份之品 質。於是,建議一種使用完整混合型反應器,液體完全塡 滿反應器以自此排除網I相部分,並於無熱來自外界或轉移 至外界的絕熱條件下進行連續整體聚合反應之方法(JP0 Τι 263 08 A) 。 更進 一步, 爲了確 保此絕 熱條件 ,控制 原料單 201231478 體及聚合引發劑之供應的連續整體聚合裝置被提出,如'此 使反應器內溫度相等於反應器外部表面所設定之溫度(JP 2006-104282 A) ° 【發明內容】 技術問題 近幾年來,樹脂組成物諸如甲基丙烯酸酯聚合物之應 用已被進一步擴展,適合用以獲得高品質樹脂組成物之更 有效製造聚合物組成物之需求也在增加(例如具有諸如耐 熱性及熱穩定性及混有較少雜質之較佳性質的樹脂組成物 )。然而,已證明習知連續聚合裝置(JP 07-126308 A及JP 2 006- 1 04282 A)無法總是足夠達成此需求。 本發明之目的係提供新穎之連續聚合裝置,並提供用 以製造聚合物組成物之方法,其能藉由使用此種連續聚合 裝置進行且能更有效製造適合用以獲得高品質樹脂組成物 之聚合物組成物。 問題之解決方案 發明人考慮使用至少兩種完全混合型反應器組合以進 行連續聚合。至於連續溶液聚合方法,已知有具有兩階段 反應器之裝置’諸如聚合反應的大部分在前反應器中進行 ,而聚合反應完成於後反應器,同時自其中移除聚合引發 劑(JP 01-1 724〇1 A):及聚合反應在前反應器中進行至某種程 度時’加入溶劑至後反應器以進行聚合反應(jp 05-33 12 12 A) 201231478 。然而,在此種裝置中,自反應器系統將熱移除係藉由回 流冷卻進行(反應器中之原料單體或其類似物係被蒸發以 帶離反應器,且在經過冷凝後再次被帶回反應器),此引 起反應系統之局部或快速冷卻,其致使膠狀物被黏附在反 應器的內表面並成長,使得產生一個問題,諸如經膠化物 質被混入所得聚合物組成物中而變成雜質。發明人已認真 思慮到一種新穎之連續聚合裝置,其能更有效地製造適合 用於得到高品質樹脂組成物的聚合物組成物,且最後完成 本發明。 本發明提供下列Π]至[7]。 [1] 一種連續聚合裝置,其包含完全混合型之至少第一 反應器及第二反應器,其特徵在於 各反應器配置有供應埠及位於反應器頂端之流出埠; 第一反應器之供應埠係連接至原料單體及聚合引發劑 之供應源:以及 第一反應器之流出埠係連接至第二反應器之供應埠。 [2] 如上述[1]之連續聚合裝置,其中第一反應器及第 二反應器係用以進行連續整體聚合反應。 [3] 如上述[1]或[2]之連續聚合裝置,其中第二反應器 之該供應埠或提供至第二反應器之另一供應埠係連接至額 外的聚合引發劑之供應源。 [4] 如上述[1]至[3]中任一項之連續聚合裝置,其中第 一反應器之內體積係與第二反應器之內體積不同。 [5] 如上述[1]至[4]中任一項之連續聚合裝置,其中第 201231478 一反應器之流出埠係藉由配置有溫度調節裝置之連接線路 而連接至第二反應器之供應埠。 [6] 如上述[5]之連續聚合裝置,其中第一反應器係配 置有用以偵測第一反應器溫度之溫度偵測裝置;以及 控制連接線路之溫度調節裝置,使得連接線路之溫度 係爲與由溫度偵測裝置偵測之第一反應器之溫度實質上相 同之溫度。 [7] —種藉由使用如上述[1]至[6]中任一項之連續聚合 裝置而製造聚合物組成物之方法,其包含: 第一聚合步驟,在絕熱條件下於第一反應器中,使原 料單體及聚合引發劑由待進行連續聚合之原料單體及聚合 引發劑的供應源通過第一反應器之供應埠而供應至該第一 反應器,並獲得來自第一反應器之流出埠之所得的中間物 組成物;以及 第二聚合步驟,在絕熱條件下於第二反應器中,通過 第二反應器之供應埠而將待進一步進行聚合之中間物組成 物供應至第二反應器,並由第二反應器之流出埠獲得所得 的聚合物組成物。 發明之功效 根據本發明,提供了一種新穎之連續聚合裝置。再者 ,根據本發明,亦提供了一種用於製造聚合物組成物的方 法,此方法能藉由使用此種連續聚合裝置進行,並更有效 地製造適合用以獲得高品質樹脂組成物之聚合物組成物。 201231478 【實施方式] 本發B月之連續聚合裝置包含至少兩個反應器,且諸如 任何連續整體聚合反應及連續溶液聚合反應之連續聚合反 應係在各反應器中進行。當連續整體聚合反應在所有反應 器中進行時’本發明之連續聚合裝置被理解作爲連續整體 聚合裝置’且當連續溶液聚合反應在所有反應器中進行時 ’本發明之連續聚合裝置被理解爲連續溶液聚合裝置。然 而’本發明之連續聚合裝置不被限制於這些裝置,但可爲 其中連續整體聚合反應係在一反應器中進行(例如至少一 個前反應器)’而連續溶液聚合反應係在另一反應器中進 行(例如至少一個後反應器)之裝置。 以下將參考圖1並詳細描述本發明之一具體實施例。 在本具體實施例之連續聚合裝置包含至少第一反應器 10和第二反應器20。在本具體實施例之這些反應器10和 2〇皆爲完全混合型的反應器,且用以進行連續整體聚合反 應》 更明確地,第一反應器10配置有供應堤1 1 a及流出 埠lib’且較隹進一步配置有夾套13作爲溫度調節裝置以 調節反應器外部表面的溫度,及配置有混合器1 4以混合 其中的內容物。同樣地,第二反應器20配置有供應埠21a 及流出埠21b,且較佳進一步配置有圍繞反應器外部表面 之夾套23作爲溫度調節裝置以調節反應器外部表面的溫 度,及配置有混合器24以混合其中的內容物。流出埠nb -9- 201231478 和21b係位於各反應器的頂端。另一方面來說,雖然本具 體實施例沒有限定,供應埠11a和21a —般可位於各反應 器下部之適當的位置。這些反應器10及20之各者可配置 有溫度感測器T作爲溫度偵測裝置以偵測反應器中之溫度 〇 第一反應器10及第二反應器20可具有與彼此相同或 不同之內體積。使第一反應器之內體積與第二反應器之內 體積彼此不同,可以有效地區別第一反應器10與第二反 應器20之平均滯留時間。 混合器14和24爲在反應器中實際上達到完全混合狀 態的組件。這些混合器可具有任何適當的混合刀片,例如 可具有MIG葉輪刀片、MAXBLEND葉輪刀片(註冊商標, Sumitomo Heavy Industries, Ltd.製造)、槳式葉輪、雙螺 帶葉輪、FULLZONE 葉輪(註冊商標,Kobelco Eco-Solutions Co., Ltd.製造)等。爲了增加反應器中之混合效果,較佳設 置隔板於反應器。然而,本具體實施例不限於此,但只要 可在反應器中實際達到完全混合狀態,其可具有任何適當 的結構代替混合器14和24。 —般來說,當反應器10和20具有較高混合效率是比 較好的。然而,考慮到避免反應器因混合操作被添加不必 要的熱,混合的功率較佳不要超過所需。不特別限制混合 的功率,但較佳0.5至20kW/m3’且更佳1至15 W/m3。 當反應系統之黏度變得較高(或反應系統中之聚合物的含 量比變得較高),較佳將混合的功率設在較高的層級。
-10- S 201231478 如圖所示,第一反應器1 0之供應埠1 1 a係經由原料 單體供應線路9且分別經由幫浦5及7連接至原料單體槽 (原料單體的供應源)1及聚合引發劑槽(聚合引發劑之供應 源,及若需要,原料單體的供應源)3。在本具體實施例, 原料單體和聚合引發劑的供應源爲原料單體槽1和聚合引 發劑槽3,但是只要原料單體和聚合引發劑可被適當地供 應至第一反應器10,原料單體和聚合引發劑的供應源數目 、原料單體和聚合引發劑的供應源之形式(在混合物的例 子中,例如其組成物)等不被特別限制。雖然不需要針對 本具體實施例,但其他供應埠11c可設置於第一反應器10 且此供應埠1 1 c可經由如圖1中虛線所示之幫浦7連接至 聚合引發劑槽3。第一反應器10之流出埠lib經由連接線 路15連接至第二反應器20之供應埠21a。第二反應器20 之流出埠2 1 b係被連接至流出線路25。因此,第一反應器 10和第二反應器20爲串聯。較佳在第一反應器10之流出 埠1 1 b及第二反應器20之供應埠2 1 a間之連接線路1 5上 沒有幫浦》 對於本具體實施例不是必要,但可經由幫浦1 9將第 二反應器20連接至聚合引發劑槽(.額外的聚合引發劑之供 應源,及若需要,原料單體的供應源)17。在此具體實施 例中,額外的聚合引發劑之供應源爲聚合引發劑槽1 7,但 是只要額外的聚合引發劑可被適當地供應至第二反應器20 ,額外的聚合引發劑之供應源數量、聚合引發劑之形式( 在混合物的例子中,例如其組成物)等不被特別限制。在 -11 - 201231478 聚合引發劑槽17及幫浦19存在的例子中,第二反應器20 之供應埠21a可經由幫浦19並通過圖1中實線所顯示的 連接線路15連接至聚合引發劑槽17,或第二反應器20可 設置其他供應埠2 1 c,使得此供應埠21 c經由幫浦1 9被連 接至聚合引發劑槽1 7,例如,如圖1中虛線所顯示。 幫浦5和7及幫浦1 9(若存在的話)不被特別限制,但 較佳地幫浦能設定來自原料單體槽1和聚合引發劑槽3, 以及來自聚合引發劑槽17(若存在的話)之流速成爲固定値 。更特別的是,較佳爲多個往復式幫浦,且更佳爲無脈衝 計量幫浦,諸如一對無脈衝計量幫浦及三個無脈衝計量幫 浦。藉由這些幫浦可以控制原料單體及聚合引發劑至第一 反應器10之供應量(或供應流速,下文亦同),且若需要, 可控制聚合引發劑(或原料單體及聚合引發劑)至第二反應 器20之額外供應量。 再者,對本具體實施例不是必要,但用以連接第一反 應器10之流出埠lib至第二反應器20之供應埠21a之連 接線路15較佳配置有夾套或其類似物(圖未示)環繞於連接 線路1 5之外部表面,作爲溫度調節裝置以控制連接線路 15之溫度。因此,可控制連接線路15之溫度(更明確來說 ,連接線路之外部表面溫度,且從而控制連接線路中的溫 度),此取決於第一反應器10及/或第二反應器20等之 溫度。在如此具體實施例之第一反應器10配置有溫度感 應器τ作爲溫度偵測裝置以偵測第一反應器1 〇中之溫度 的情況,可控制連接線路1 5之夾套(溫度調節裝置),使得
-12- 201231478 連接線路1 5之溫度係與由溫度感測器τ偵測到之第—反 應器10中的溫度實際相同之溫度。 參考圖1之上述各個組件較佳係適當地連接至控制單 元(圖未示)以使控制單元控制其操作。因此,爲了使由各 夾套(溫度調卽裝置)13及23設定的反應器之外部表面溫 度對應於由各第一反應器10和第二反應器20中的溫度感 測器(溫度偵測裝置)Τ所偵測到的反應器內溫度,可藉由 操作幫浦5和7調整原料單體和聚合引發劑至第一反應器 10的供應量或藉由設定夾套13和23以調整反應器之外部 表面溫度來控制裝置;且在聚合引發劑槽1 7和幫浦1 9存 在的例子中,可藉由操作幫浦19調整聚合引發劑(或原料 單體與聚合引發劑)至第二反應器20的額外供應量來控制 裝置。進一步,爲了使連接線路15的溫度實際上等於由 溫度感測器(溫度偵測裝置)Τ所偵測到的第一反應器1 0內 溫度,可藉由設定圍繞連接線路15之夾套(溫度調節裝置 ,圖未示)以調整連接線路1 5之外部表面溫度來控制裝置 。較佳在連接線路15中之溫度實際上由用以偵測連接線 路1 5的溫度偵測裝置測量。然而,在某些例子中,根據 第一反應器1〇中之聚合反應情況,因一些原因諸如耗盡 所供應的聚合引發劑,自流出埠1 1 b取出的中間組成物( 後述)不使聚合反應在連接線路15中進行,也就是在連接 線路15不會產生聚合反應之熱。在此種例子中’環繞連 接線路15之夾套的溫度被設定在實際與第一反應器1〇之 溫度相同的溫度,使得連接線路1 5的溫度可變成實際與 -13- 201231478 第一反應器1 0之溫度相同的溫度,且因而可以認爲連接 線路15中的溫度與環繞連接線路15之夾套的溫度實際上 相同。 夾套13和23分別環繞將近全部的反應器10和20’ 如此藉由自熱介質供應路徑(圖未示)引入蒸汽、熱水、有 機熱介質或其類似物而對各加熱器10和20適當地加熱或 保留其熱。夾套13和23的溫度能以被引入之熱介質的溫 度或壓力適當地調節。被引進夾套13和23之熱介質自熱 介質排出路徑(圖未示)移除。夾套13和23之溫度及/或壓 力係由感測器偵測,感測器例如爲位於熱介質排出路徑之 溫度感測器(圖未示)。不特別限制諸如溫度感測器之感測 器的位置點,但其可被置於例如在熱介質供應路徑,或在 夾套13和23中。當連接線路15配置有夾套時,連接線 路15之夾套可具有與這些夾套13和23類似的結構。 對於反應器1 〇和20中之聚合反應,顧慮得到穩定品 質的聚合物,需要在各反應器和20中在大致固定的溫 度下進行。因此,上述溫度調節裝置(夾套13和23)係控 制在已預先設定的固定溫度’使得反應器1〇和20內的溫 度可相對維持於大致固定的溫度。 上述溫度調節裝置(夾套13和23)之設定溫度被傳送 至供應流速控制裝置(其於下文描述)以用作決定是否需要 用單體供應裝置(幫浦5)及7或引發劑供應裝置(幫浦7’且 若需要,幫浦1 9)控制供應流速的資料。上述溫度調節裝 置(夾套13和23)之設定溫度可由控制上述熱介質之溫度 201231478 或壓力來調節。 作爲供應流速控制裝置,其實例爲一種配置有C P U、 ROM、RAM等之控制單元(圖未示)。 控制單元的ROM係用以儲存控制幫浦5及7(及若存 在’幫浦19)等之程式的裝置。控制單元的ram係用以暫 時儲存由溫度感測器T所偵測的反應器1 〇及20內之溫度 數據 '夾套13和23之設定溫度數據、及連接線路15之 夾套(若存在的話)設定溫度數據等以執行上述程式。 控制單元之CPU執行儲存在ROM的程式,以儲存在 上述RAM之數據爲基礎,諸如反應器1〇和20中之溫度 數據及夾套13和23之設定溫度數據,使得原料單體及/ 或聚合引發劑至反應器1 0和20之供應流速藉由單體供應 裝置(幫浦5)及/或引發劑供應裝置(幫浦7,若存在的話, 還有幫浦19)控制。在連接線路15配置有夾套作爲溫度調 節裝置的例子中,控制單元的CPU執行儲存在ROM的程 式(其可爲上述程式或上述程式之外的程式的一部分),以 儲存在上述RAM之數據爲基礎,諸如反應器1〇和20中 之溫度數據及連接線路15之夾套(圖未示)之設定溫度數據 ’使得連接線路1 5之夾套設定溫度可被控制。 由供應流速控制裝置(控制單元)控制的實例將於下描 述9 當由溫度感測器T偵測的反應器1 〇中之溫度超過作 爲溫度調節裝置之夾套13的設定溫度時,CPU執行ROM 中之程式以控制例如幫浦7,以降低聚合引發劑至反應器 -15- 201231478 1 0之供應流速。在聚合引發劑槽1 7及幫浦1 9存在的例子 中,在幫浦19供應聚合引發劑至反應器20以進行聚合反 應期間,當由溫度感測器Τ偵測的反應器20中之溫度超 過作爲溫度調節裝置之夾套23的設定溫度時,CPU執行 ROM中之程式以控制例如幫浦1 9,以降低聚合引發劑至 反應器2 0之供應流速。藉由進行此種控制’可降低反應 器10及/或20產生的聚合熱,且因此降低反應器10及/或 2 0中之溫度。 另一方面,當反應器10中之溫度低於夾套13的設定 溫度時,CPU執行ROM中之程式以控制例如幫浦7,以 增加聚合引發劑至反應器1 0之供應流速。在聚合引發劑 槽17及幫浦19存在的例子中,在幫浦19供應聚合引發 劑至反應器20以進行聚合反應期間,當反應器20中之溫 度低於夾套23的設定溫度時,CPU執行ROM中之程式 以控制例如幫浦1 9,以增加聚合引發劑至反應器2 0之供 應流速。藉由進行此種控制,可增加反應器1 〇及/或20 產生的聚合熱’且因此提升反應器10及/或20中之溫度 〇 例如’當經由控制幫浦7及(若幫浦19存在)幫浦19 而控制反應器10及20中的聚合反應造成供應至反應器1〇 及20之總供應流速大幅降低,較佳不只應控制幫浦7及( 若幫浦19存在)幫浦19以降低聚合引發劑的流速,還應 控制幫浦5以同時增加原料單體的流速。 此外’作爲另一控制實例,下列控制方法是重要的。
-16- S 201231478 也就是,當由溫度感測器τ偵測的反應器10之溫度超過 作爲溫度調節裝置之夾套13的設定溫度時,控制幫浦5 用以增加原料單體的流速,使得聚合引發劑進入反應器1 0 的相對流速降低。藉由進行此種控制,亦可降低反應器1 0 中的溫度。 原料單體的供應流速和聚合引發劑的流速之比可根據 產生之聚合物種類、使用之聚合引發劑的種類等來適當的 設定。 並且,原料單體之供應流速及/或聚合引發劑之供應 流速中增加或降低的程度可根據產生之聚合物種類、使用 之聚合引發劑的種類等來適當的設定。然而,不僅是聚合 引發劑由引發劑供應裝置供應至反應器1 0和20,也有包 含聚合引發劑之原料單體由引發劑供應裝置供應至反應器 1 0和20的例子中,必須考慮包含聚合引發劑之原料單體 中聚合引發劑之含量比例來控制聚合引發劑之供應流速。 再者,作爲如又另一控制實例,下列是連接線路15 配置有夾套作爲溫度調節裝置之控制方法。也就是,當由 溫度感測器Τ偵測的反應器1 0之溫度與連接線路1 5中之 溫度(合宜地爲連接線路15之夾套的設定溫度)差異的程度 超過例如±5°C時,調整連接線路15之夾套的設定溫度’ 使得連接線路15中的溫度(合宜地爲連接線路15之夾套 的設定溫度)變成和反應器10之溫度實際上相同的溫度。 此外,對於此具體實施例不是必要,但可在流出線路 25下游設置預熱器31及排氣式擠製機33。可有一個壓力 -17- 201231478 調整閥(圖未示)設置在預熱器31及排氣式擠製機33之間 。去揮發後之擠出物體係自排出線路3 5排出。 只要能加熱黏質液體,可使用任何適合的加熱器作爲 預熱器31。可使用單一或多個螺旋排氣式擠製機作爲排氣 式擠製機33。 此外,可具有用以儲存原料單體之回收槽37,原料單 體與揮發組份(主要包含未反應原料)分離並自揮發組分回 收,揮發組份以排氣式擠製機33分離。 接著,將描述藉由使用此種裝置進行用以製造聚合物 組成物的方法。在本具體實施例中,進行甲基丙烯酸酯單 體之連續聚合反應的例子,換句話說,雖然不欲將本發明 限制於此,仍將描述製造甲基丙烯酸酯聚合物的例子作爲 實例。 •製備 起先,準備原料單體、聚合引發劑等。 在本具體實施例中使用甲基丙烯酸酯單體作爲原料單 體。 甲基丙烯酸酯單體的實例爲 -單獨甲基丙烯酸烷酯(其中烷基基團具有1至4個 碳)或 -不少於80重量%之甲基丙烯酸烷酯(其中烷基基團 具有1至4個碳)及不多於20重量%可與之共聚合 的其他乙烯單體之混合物。 -18- 201231478 甲基丙烯酸烷酯(其中烷基基團具有1至4個碳)之實 例包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正 丙酯 '甲基丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯 酸第三丁酯、甲基丙烯酸第二丁酯、甲基丙烯酸異丁酯等 。其中’較佳爲甲基丙烯酸甲酯。上述甲基丙烯酸烷酯之 實例可被單獨使用或以至少兩者之組合使用。 可共聚合之乙烯單體實例包括甲基丙烯酸酯,諸如甲 基丙烯酸苄酯及甲基丙烯酸2-乙基己酯(除了上述甲基丙 烯酸烷酯(其中烷基基團具有1至4個碳)以外);丙烯酸酯 諸如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯 及丙烯酸2-乙基己酯;未飽和羧酸或其酸酐諸如丙烯酸、 甲基丙烯酸、馬來酸、伊康酸、馬來酸酐及伊康酸酐;含 羥基基團之單體,諸如丙烯酸2-羥乙酯、丙烯酸2-羥丙酯 、丙烯酸單甘油酯、甲基丙烯酸2-羥乙酯、甲基丙烯酸2-羥丙酯、及甲基丙烯酸單甘油酯;含氮單體,諸如丙烯醯 胺、甲基丙烯醯胺、丙烯腈、甲基丙烯腈、雙丙酮丙烯醯 胺及甲基丙烯酸二甲胺乙酯;含環氧基團單體,諸如烯丙 基縮水甘油醚、丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油 酯;以苯乙烯爲基礎的單體,諸如苯乙烯及α-甲基苯乙烯 〇 在本具體實施例中,例如使用自由基引發劑作爲聚合 引發劑。 自由基引發劑之實例包括偶氮化合物,諸如偶氮雙異 丁腈、偶氮雙二甲基異戊腈、偶氮雙環己腈、1,1’-偶氮雙 -19- 201231478 (1-乙醯氧基-1-苯基乙烷)、2,2’-偶氮雙異丁酸二甲酯及 4,4’-偶氮雙-4-氰基戊酸;有機過氧化物,諸如過氧化苯 甲醯、過氧化月桂醯基、過氧化乙醯基’過氧化辛醯基、 過氧化2,4-二氯苯甲醯、過氧化異丁基、過氧化乙醯基環 己磺醯基、過氧化異丁酸第三丁酯、過氧化新癸酸第三丁 酯、過氧新庚酸第三丁酯、過氧-2-乙基己酸第三丁酯、 1,1-二(第三丁過氧基)環己烷、1,1-二(第三丁過氧基)· 3,3,5-三甲基環己烷、1,1-二(第三己過氧基)-3,3,5-三甲基 環己烷、過氧二碳酸異丙酯、過氧二碳酸異丁酯、過氧二 碳酸第二丁酯、過氧二碳酸正丁酯、過氧二碳酸2-乙基己 酯、過氧二碳酸雙(4-第三丁基環己基)酯、過氧-2-乙基己 酸第三戊酯、過氧乙基己酸1,1,3,3-四甲基丁酯、過氧-2-乙基己酸1,1,2-三甲基丙酯、過氧異丙基單碳酸第三丁酯 、過氧異丙基單碳酸第三戊酯、過氧-2-乙基己基碳酸第三 丁酯、過氧烯丙基碳酸第三丁酯、過氧異丙基碳酸第三丁 酯、過氧異丙基單碳酸1,1,3,3-四甲基丁酯、過氧異丙基 單碳酸1,1,2·三甲基丙酯、過氧異壬酸1,1,3,3-四甲基丁 酯、過氧異壬酸1,1,2-三甲基丙酯、及過氧苯甲酸第三丁 酯。 這些聚合引發劑可被單獨使用或至少組合兩個來使用 〇 聚合引發劑的選擇係根據產生的聚合物種類及使用的 原料單體。例如,當本發明不特別限制的同時,這些在聚 合反應溫度具有半衰期不超過一分鐘之自由基聚合引發劑
-20- 201231478 是較佳的。當在聚合反應溫度之半衰期至多爲 反應速率是合適的,因此引發劑適合用於連續 之聚合反應。 聚合引發劑(自由基引發劑)的供應量不特 但一般相對於原料單體(最終供應至反應器1 〇 爲0.001至1重量%。在除了聚合引發劑槽3 外還存在聚合引發劑槽17和幫浦19的例子中 劑可被分開供應至第一反應器10及第二反應: 合引發劑槽17由幫浦19供應原料單體和聚合 合物至第二反應器20時,相對於最後供應至5 原料單體及額外供應至反應器20的原料單體 ,供應至反應器1 0及反應器20之聚合引發劑 係於上述範圍內。 除了上述之原料單體及聚合引發劑,可使 的其他組份,例如鏈轉移劑、橡膠聚合物諸如 乙烯-丁二烯橡膠(SBR)等。鏈轉移劑係用以調 聚合物的分子量。 關於鏈轉移劑,可使用單官能或多官能鏈 明確地,其實例包括烷基硫醇,諸如正丙硫醇 、正丁硫醇、第三丁硫醇、正己硫醇、正辛硫 己基硫醇、正十二硫醇及三級十二硫醇;芳香 如苯基硫醇及甲苯硫醇;具有18或較少碳之 乙二硫醇;多元醇,諸如乙二醇、新戊二醇、 烷、季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇及山 r 一分鐘時, 丨聚合裝置中 別被限制, 之原料單體) 及幫浦7之 ,聚合引發 器20。當聚 引發劑之混 乏應器10的 之總量來說 的總供應量 用任何適合 丁二烯及苯 整所產生之 轉移劑。更 、異丙硫醇 醇、2-乙基 族硫醇,諸 硫醇,諸如 三羥甲基丙 梨醇;羥基 -21 - 201231478 基團經硫乙醇酸或3-锍基丙酸酯化者、1,4·二氫化萘、 1,4,5,8-四氨化蔡、卢-帖品烧、蔽品油嫌、1,4-環己二燦 、硫化氫等。這些可被單獨使用或至少組合兩種使用。 因鏈轉移劑之供應量取決於所用之鏈轉移劑種類而不 同,因此不特別限制鏈轉移劑之供應量。例如,在使用硫 醇的例子中,相對於原料單體(最終供應至反應器1 0的原 料單體)較佳爲0.01至3重量%,且更佳爲0.05至1重量 %。 在原料單體槽1中,上述之原料單體(一種或二或多 種之混合物)係適當地製備(與其他組份一起,諸如可以爲 鏈轉移劑)。在聚合引發劑槽3中,若必須的話,上述之 聚合引發劑適當的以原料單體製備(與其他組份一起,諸 如可以爲鏈轉移劑)。聚合引發劑槽3可單獨儲存聚合引 發劑,或以原料單體及聚合引發劑之混合物(可進一步包 含其他組份,諸如可以爲鏈轉移劑)的形式儲存。在使用 聚合引發劑槽1 7的例子中,在聚合引發劑槽1 7中,若必 須的話,上述之聚合引發劑適當的以原料單體製備(與其 他組份一起,諸如可以爲鏈轉移劑)。聚合引發劑槽1 7可 單獨儲存聚合引發劑,或以原料單體及聚合引發劑之混合 物(可進一步包含其他組份,諸如可以爲鏈轉移劑)的形式 儲存。然而,在聚合引發劑槽17經由幫浦19連結至供應 埠2 1 C的例子中,因聚合引發劑僅供應至反應器20,因此 有單獨儲存聚合引發劑會引起於反應器20中局部進行聚 合反應的疑慮。相反地,因聚合引發劑與部分的原料單體
-22- S 201231478 預先'混合’以原料單體及聚合引發劑之混合物的形式儲存 能解決此種疑慮。 •第一聚合步驟 原料單體及聚合引發劑係自原料單體槽1及聚合引發 齊!I槽3做爲原料單體及聚合引發劑之供應源通過供應埠 11a而被供應至第—反應器1〇。更明確地,原料單體係自 原料單體槽1藉由幫浦5供應,且聚合引發劑(較佳地, 原料單體及聚合引發劑之混合物,其在此亦簡單的視作聚 合引發劑)係自聚合引發劑槽3藉由幫浦7供應,且此二 者通過原料供應線路9混合在一起經由供應埠11a進入第 —反應器10。並且,聚合引發劑可自聚合引發劑槽3藉由 幫浦7通過圖1中由虛線所顯示之供應埠1 1 C而被供應至 第一反應器10。 爲了供應聚合引發劑至第一反應器10,當原料單體及 聚合引發劑之混合物在聚合引發劑槽3中製備並供應時, 較佳調整A : B的比例於範圍爲80 : 20至98 : 2,其中A 代表原料單體自原料單體槽1之供應流速(kg/h),且B代 表原料單體及聚合引發劑之混合物(其聚合引發劑之含量 比爲0.002至1〇重量%)自聚合引發劑槽3之供應流速 (kg/h)。 不特別限定供應至第一反應器1 0之原料單體及聚合 引發劑的溫度。然而’藉由失去反應器中之熱平衡以改變 聚合溫度是其中一個因素,並且因此較佳在供應至反應器 -23- 201231478 ίο前藉由加熱器/冷卻器(圖未示)適當地調整溫度。 上述之供應至第一反應器10之原料單體及聚合引發 劑在本具體實施例中,在第一反應器1 〇之絕熱條件下經 過連續聚合反應、連續整體聚合反應(換句話說,沒有溶 劑之聚合反應)。第一聚合步驟僅需部分進行聚合反應, 且自第一反應器1 〇之流出埠1 1 b取出中間組成物。 在第一聚合步驟中,連續聚合反應可在反應器充滿混 合物的情況下進行,同時實質上沒有汽相存在(下述稱作 完全塡充狀態)。特別適合於連續整體聚合反應。完全塡 充狀態可事先避免一些問題,諸如膠狀物黏住並長在反應 器之內部表面,以及膠狀物與反應混合物混合而降低了最 後得到之聚合物組成物的品質。再者,完全塡充狀態使所 有反應器之內部體積皆用作反應空間,且因此可獲得高生 產率。 因第一反應器10之流出埠lib位於反應器之頂端, 完全塡充狀態可簡單地藉由進行連續供應至第一反應器10 及連續自第一反應器10取出而實現。 此外在第一聚合步驟中,連續聚合反應係在絕熱條件 下進行。特別適合於連續整體聚合反應。絕熱條件可預先 避免一些問題,諸如膠狀物黏住並長在反應器之內部表面 ,以及膠狀物與反應混合物混合而降低了最後得到之聚合 物組成物的品質。再者,絕熱條件使聚合反應能變得穩定 ,且可引起抑制熱失控之自我調節特性。 可藉由使第一反應器10之內部溫度及其外部表面溫 -24-
S 201231478 度彼'此大致相等以實現絕熱條件。更明確地’可以使用上 述控制單元(圖未示)藉由以操作幫浦5和7來調整原料單 體及聚合引發劑至第一反應器1 〇的供應量來實現絕熱條 件,使得由夾套(溫度調節裝置)13設定之第一反應器w 的外部表面溫度及由溫度感測器(溫度偵測裝置)τ所偵測 的第一反應器10內溫度彼此相當。較不建議將反應器之 外部表面的溫度設定高出反應器中之溫度許多,因爲會增 加進入反應器中之多餘的熱量。反應器中及反應器外部表 面之溫度間的差距越小越好。更明確地,較佳調整溫度差 距於±5 °c的範圍內。 第一反應器10中產生的熱諸如聚合熱及混合熱通常 利用將中間組成物自第一反應器1 〇帶走而帶走熱。熱藉 由中間組成物被帶走的量係由中間組成物之流速及比熱以 及聚合反應的溫度而決定。 第一聚合步驟中之連續聚合反應的溫度係理解爲第一 反應器1 〇中之溫度(由溫度感測器T偵測)。根據各種條 件改變溫度直到溫度到達穩定狀態,且不特別限制,但例 如爲約100至180°c。 第一聚合步驟中之連續聚合反應的壓力係理解爲第一 反應器10中之壓力。此壓力不小於原料單體於反應器中 在避免原料單體在反應器中產生氣體之溫度下的蒸汽壓, 且通常表壓爲約1.0至2.OMPa。 經過第一聚合步驟之連續聚合反應的時間係理解爲第 一反應器1 0之平均滞留時間。平均滯留時間可根據中間 -25- 201231478 組成物等之聚合物的生產率來設定’且不特別限制’但例 如爲自15分鐘至6小時。平均滯留時間可藉由使用幫浦5 和7調整以改變原料單體或其類似物至第一反應器10之 供應量(供應流速)。然而,因平均滯留時間大部分取決於 第一反應器10的內體積,第一反應器之內體積及第二 反應器20之內體積如何設計係如下文描述般的重要。 如上所述,中間組成物係自第一反應器1 〇之流出埠 1 1 b取出。所獲得之中間組成物包含所產生的聚合物及未 反應的原料單體,且可另外包含未反應的聚合引發劑、聚 合引發劑之分解物質等。 雖然本具體實施例不侷限於此,中間組成物之聚合反 應速率爲例如5至8 0重量%。中間組成物中之聚合反應速 率通常對應於中間組成物中聚合物的含量比例。 •第二聚合步驟 第二聚合步驟係連續且接著第一聚合步驟進行。 如上述獲得之中間組成物自第一反應器之流出埠1 1 b 取出後,其通過連接線路15自供應埠21a供應至第二反 應器20。接著,中間組成物係在絕熱條件下於第二反應器 20中進一步經歷本具體實施例之連續聚合反應、連續整體 聚合反應。第二聚合步驟係使聚合反應進行到所需的聚合 反應速率,且聚合物組成物(或聚合漿)係自第二反應器20 之流出埠2 1 b取出。 在下文中主要將敘述第二聚合步驟對應於第一聚合步 • 26 -
S 201231478 驟之不同點,除非另有解釋’否則應用與對於第一聚合步 驟之解釋相同的解釋。 雖然在本具體實施例中不是必要,但若需要時可使用 聚合引發劑槽17和幫浦19°在使用聚合引發劑槽17和幫 浦19的例子中,額外的(或新鮮的)聚合引發劑(較佳地’ 原料單體和聚合引發劑的混合物)係自聚合引發劑槽1 7由 幫浦19通過連接線路15以供應璋21a或另一供應埠21c 供應至第二反應器20,因此加入中間組成物和額外聚合引 發劑。不特別限制自聚合引發劑槽1 7供應至第二反應器 20之聚合引發劑的溫度。然而’藉由失去反應器中之熱平 衡以改變聚合溫度是其中一個因素’並且因此較佳在供應 至反應器20前藉由加熱器/冷卻器(圖未示)適當地調整溫 度。 再者,對於本具體實施例來說不是必要’但在連接線 路1 5設置有夾套作爲溫度調節裝置的情況’較佳調整連 接線路15之夾套的設定溫度,使得連接線路15之溫度及 第一反應器10之溫度實際上相互對應。因此,可調節中 間組成物至第二反應器20的供應溫度’且在第二聚合步 驟中之連續聚合反應可藉由不斷地維持供應溫度而更穩定 的進行。較佳調整連接線路15中的溫度使與第一聚合步 驟之聚合溫度相等,且因此連接線路1 5中的中間組成物 之黏度和壓力的改變可以降低,以及中間組成物供應至第 二反應器20可更穩定地進行。 對於供應聚合引發劑至第二反應器20,當原料單體及 -27- 201231478 聚合引發劑之混合物在聚合引發劑槽3和17中製備忑 其供應時,較佳調整比例A : (Β0Β2)在80 : 20至98 的範圍內,以及比例1 : B2在1〇 : 90至90 : 10的| 內,其中A代表來自原料單體槽1之原料單體的供應流 (kg/h)表來自聚合引發劑槽3之原料單體和聚合 發劑的混合物(其中聚合引發劑之含量比例爲0.002至 重量%)的供應流速(kg/h),且B2代表來自聚合引發劑 17之原料單體和聚合引發劑的混合物(其中聚合引發劑 含量比例爲0.002至10重量%)的供應流速(kg/h)。 並且在第二聚合步驟中,連續聚合反應可在完全塡 狀態下進行。特別適合連續整體聚合反應。完全塡充狀 可事先避免一些問題,諸如膠狀物黏住並長在反應器之 部表面,以及膠狀物與反應混合物混合而降低了最後得 之聚合物組成物的品質。再者,完全塡充狀態使所有反 器之內部體積皆用作反應空間,且因此可獲得高生產率 因第二反應器20之流出埠2 1 b位於反應器之頂端 完全塡充狀態可簡單地藉由進行連續供應至第二反應器 及連續自第二反應器20取出而實現》 此外在第二聚合步驟中,連續聚合反應係在絕熱條 下進行。特別適合於連續整體聚合反應。絕熱條件可預 避免一些問題,諸如膠狀物黏住並長在反應器之內部表 ’以及膠狀物與反應混合物混合而降低了最後得到之聚 物組成物的品質。再者,絕熱條件使聚合反應能變得穩 ,且可引起抑制熱失控之自我調節特性。 白 :2 圍 速 引 10 槽 之 充 態 內 到 應 20 件 先 面 合 定 -28 - 201231478 可藉由使第二反應器20之內部溫度及其外部表面溫 度彼此大致相等以實現絕熱條件。更明確地,可以使用上 述控制單元(圖未示)藉由以操作幫浦5和7及19(若存在 幫浦19的話)來調整原料單體及聚合引發劑至第二反應器 2 0的供應量來實現絕熱條件,使得由設定夾套(溫度調節 裝置)2 3設定之第二反應器20之外部表面溫度及由溫度感 測器(溫度偵測裝置)T所偵測的第二反應器20內溫度彼此 相當。較不建議將反應器之外部表面的溫度設定高出反應 器中之溫度許多,因爲會增加進入反應器中之多餘的熱量 。反應器中及反應器外部表面之溫度間的差距越小越好。 更明確地,較佳調整溫度差距於±5 °C的範圍內。 第二反應器20中所產生的熱諸如聚合熱及混合熱通 常利用將聚合物組成物自第二反應器20帶走而帶走熱。 熱藉由聚合物組成物被帶走的量係由聚合物組成物之流速 及比熱以及聚合反應的溫度而決定。 第二聚合步驟中之連續聚合反應的溫度係理解爲第二 反應器20中之溫度》溫度爲例如約1 〇〇至200 °C。第二 聚合步驟中之溫度可等於第一聚合步驟中之溫度,但較佳 高於第一聚合步驟中之溫度。 第二聚合步驟中之連續聚合反應的壓力係理解爲第二 反應器20中之壓力。此壓力通常爲表壓約1.0至2. OMPa ,且可等於第一聚合步驟中之壓力。 經過第二聚合步驟之連續聚合反應的時間係理解爲第 二反應器20之平均滯留時間。平均滯留時間可根據聚合 -29- 201231478 物組成物等之聚合物的生產率來設定’且不特別限制1 ’但 例如爲自15分鐘至6小時。第二聚合步驟之平均滯留時 間可等於第一聚合步驟之平均滯留時間,但較佳與第一聚 合步驟之平均滯留時間不同。藉由使用幫浦5和7及19( 若存在幫浦19的話)調整第二聚合步驟之平均滯留時間以 改變原料單體或其類似物至第二反應器20之供應量(供應 流速)。然而,因平均滞留時間大部分取決於第二反應器 20的內體積,第一反應器10之內體積及第二反應器20之 內體積如何設計係如下文描述般的重要。 如上所述,聚合物組成物係自第二反應器2〇之流出 埠21b取出。所獲得之聚合物組成物包含所產生的聚合物 ,且可進一步包含未反應的原料單體、未反應的聚合引發 劑、聚合引發劑之分解物質等。 雖然本具體實施例不侷限於此,聚合物組成物之聚合 反應速率爲例如30至90重量%。聚合物組成物中之聚合 反應速率通常對應於聚合物組成物中聚合物的含量比例。 聚合反應速率越高,聚合物的生產率越高,且自中間組成 物至聚合物組成物的組成物黏度越高,造成混合所需之功 率越大。聚合反應速率越低,聚合物的生產率越低,造成 用以回收未反應原料單體之負擔越大。因此,較佳設定適 當的聚合反應速率作爲目標或指標。 —般來說,觀察到下列趨勢:聚合反應溫度越高,所 獲得之聚合物的間規性越低,最終獲得的樹脂組成物之耐 熱性越低。因此,考慮到獲得具有較高耐熱性之樹脂組成 -30- 201231478 物,更佳在較低溫度進行聚合反應。然而,若僅在較低溫度 使用習知連續聚合裝置(JP 07- 1 26308 A及JP 2006-104282 A) 於一步驟中進行連續聚合反應,需要長時間來獲得所需之 聚合反應比,且因此需要大反應器以及大空間來實現長的 平均滞留時間,因而不夠有效率。再者,當不需要長的平 均滞留時間時,會產生更大量的寡聚合物諸如二聚物及三 聚物,造成由聚合物組成物獲得之樹脂組成物之耐熱性降 低的疑慮。 此外,聚合引發劑的量可根據其他條件來決定,諸如 聚合反應溫度及平均滯留時間。當聚合引發劑的量變多時 ,更大量之不穩定的聚合起始端基(聚合物端基)會留在聚 合物組成物中,使得最後得到的樹脂組成物的熱穩定性有 降低的趨勢。 ' 相反的,如本具體實施例中藉由於兩步驟中進行連續 聚合反應,聚合反應條件更明確地如溫度、時間(平均滯 留時間)、聚合引發劑的量(聚合引發劑對原料單體的比例) 等可被設定分別用於第一聚合步驟及第二聚合步驟。 例如,可能在本具體實施例中在相對低的溫度下進行 第一聚合步驟中之連續聚合反應,並接著在相對高溫下進 一步進行第二聚合步驟中的連續聚合反應。更明確地說, 加至第二反應器之額外聚合引發劑可實現比第一聚合步驟 之連續聚合反應之溫度更高之第二聚合步驟之連續聚合反 應之溫度。因此,本具體實施例與在低溫於一步驟中進行 連續聚合反應之例子相比,能有效率地在較小的空間進行 -31 - 201231478 ,且所得到的聚合物組成物與在高溫於一步驟中進行連續 聚合反應之例子相比,更適合用來獲得高耐熱性的樹脂組 成物。 再者,例如在本具體實施例中能區分經歷第一聚合步 驟中連續聚合反應之時間與經歷第二聚合步驟中連續聚合 反應之時間。更明確地,設計之第一反應器的內體積及第 二反應器的內體積彼此不同而能區分第一反應器的平均滯 留時間與第二反應器的平均滯留時間。假設加至第二反應 器之額外聚合引發劑與原料單體亦可區分第一反應器的平 均滯留時間與第二反應器的平均滯留時間。當第一反應器 中之平均滞留時間長於第二反應器中之平均滯留時間時, 聚合引發劑可以較少的量被供應至第一反應器,以獲得適 合用以得到高耐熱性之樹脂組成物之聚合物組成物。反之 ,當第二反應器之平均滯留時間長於第一反應器中之平均 滯留時間時,聚合引發劑可以較少的量被供應至第二反應 器,以獲得適合用以得到高耐熱性之樹脂組成物之聚合物 組成物。 聚合反應條件如何分別針對第一聚合步驟及第二聚合 步驟設定可以根據所產生的聚合物、所用的原料單體及聚 合引發劑、所需的抗熱性、熱穩定性及生產率等而有所不 同。 •去揮發步驟 如上所述,自第二反應器20之流出埠21b所取出的 -32- 201231478 聚合物組成物(聚合漿)除了所產生的聚合物外,還可包含 未反應的原料單體及聚合引發劑等。雖然本具體實施例不 被限制於此,此種聚合物組成物較佳經歷例如去揮發作用 以分離及回收原料單體。 更明確地說,聚合組成物通過流出線路25而被傳送 至預熱器31。在預熱器31中的聚合物組成物和一部分或 全部量之將揮發性氣體揮發所需的熱一起被加入,揮發性 組份係主要由未反應原料單體組成。接著,聚合物組成物 經由壓力調節閥(圖未示)被傳送至排氣式擠製機33,且揮 發性組份係至少部分於排氣式擠製機中被移除,且剩餘之 擠製物體係形成九狀並自排出線路35排出。因此,包含 甲基丙烯酸酯聚合物之樹脂組成物係以九狀的形式製造。 作爲用於傳送上述聚合物組成物的方法,較佳爲描述 於JP 4-48802 B之方法。作爲使用排氣式擠製機的方法,較 佳爲描述於例如 JP 3-49925 A、JP 51-29914 B、JP 52-17555 B、JP 1-53682 B、JP 62-89710 A 等之方法。 再者,必要時在上述排氣式擠製機中聚合物組成物之 去揮發期間或之後,可在聚合物組成物或擠製物中加入潤 滑劑(諸如高級醇及高級脂肪酸酯)、紫外線吸收劑、熱穩 定劑、著色劑、抗靜電劑等,以將這些倂入樹脂組成物中 〇 排氣式擠製機3 3中所移除之揮發性組份主要由未反 應原料單體所組成並包括雜質;例如原本包含在原料單體 中之雜質、必要時所用之添加劑、在聚合反應中所產生之 -33- 201231478 揮發性副產物、寡聚合物諸如二聚物及三聚物、聚合引發 劑之分解的物質等。通常大量的雜質使所獲得之樹脂組成 物染色,此爲較差的情況《接著,在排氣式擠製機33中 移除之揮發性組份(其主要由未反應原料單體所組成並包 括上述之雜質)可通過單體回收塔(圖未示),並在單體回收 塔中藉由蒸餾、吸收等處理以移除上述揮發性組份中之雜 質。因此,未反應原料單體可以高純度回收,使其適合再 利用作爲聚合反應之原料單體。例如連續蒸餾係在單體回 收塔中進行,以來自單體回收塔頂端之蒸餾液的形式回收 高純度之未反應原料單體,且其可在被保留於回收槽37 之後,傳送並回收至原料單體槽1,或其可不需被保留於 回收槽37中就傳送並回收至原料單體槽1。另一方面,在 單體回收塔中移除的雜質可以廢物形式處理。 爲了避免回收之原料單體造成回收塔37及/或原料單 體槽1中之聚合反應,較佳於回收塔37或原料單體槽1 中存在有聚合抑制劑,其相對於原料單體之比例爲例如2 比8重量ppm,且除此之外,更佳爲回收塔37或原料單 體槽1中之汽相的氧濃度係設定爲2至8體積%。若希望 將回收之原料單體於回收槽37中保留一段長時間,較佳 在低溫(例如〇至5 °C )保存回收之原料單體。 在本具體實施例中,描述了連續整體聚合裝置,其中 第一反應器及第二反應器皆用以處理連續整體聚合反應。 然而,本發明之連續聚合反應裝置不被限制於此,第一反 應器及第二反應器之一或兩者可被用以進行連續溶液聚合
-34 - 201231478 反應。在此種具體實施例中,因溶劑係用於溶液聚合反應 ,連續聚合裝置除了配置有與上述參考圖1之連續聚合裝 置類似之結構外’還配置有溶劑槽及與溶劑槽連結之供應 線路及幫浦(供應裝置)以將溶劑供應至特定反應器,以進 行溶液聚合反應。溶劑槽及與溶劑槽連結之供應線路及幫 浦(供應裝置)不被特別限制,可使用與習知所使用之裝置 類似的裝置。溶劑可於與原料單體及/或聚合引發劑混合 之後被供應至特定反應器,以進行溶液聚合反應,或可直 接被供應至特定反應器以進行溶液聚合反應。在上述特定 反應器,聚合步驟係以類似參考圖1之上述聚合步驟般進 行(在絕熱條件下),除了使用溶劑於聚合反應。關於溶劑 ’其係適當地根據溶液聚合反應之原料單體等來做選擇, 且不被特別限制,但其實例包括甲苯、二甲苯、乙苯、甲 基異丁基酮、甲醇、乙醇、辛烷、癸烷、環己烷、十氫萘 、乙酸丁酯、乙酸戊酯等。C: D之比例爲例如70: 30至 95 : 5,且較佳爲80 : 20至90 : 10,但不限制於此,其中 C代表至特定反應器用於進行溶液聚合反應之原料單體的 ί共應流速(kg/h),及D代表至特定反應器之溶劑的供應流 速(kg/h) » 本發明之用於製造聚合物組成物之連續聚合裝置及方 法係如前文中本發明具體實施例之詳細描述。根據本發明 ’提供新穎之連續聚合裝置,且使用此種連續聚合裝置藉 由使用至少第一反應器及第二反應器可於至少兩階段中連 續進行聚合反應,使得聚合反應條件,更明確地說,溫度 -35- 201231478 、時間(平均滯留時間)、聚合引發劑的量(聚合引發劑對原 料單體的比例)等可被分別針對第一聚合步驟及第二聚合 步驟設定。因此’可控制包含於最終獲得之樹脂組成物中 之聚合物的間規性,並更有效地製造適合獲得具有高抗熱 性及熱穩定性之樹脂組成物的聚合物組成物。 然而’本發明不被限制於上述具體實施例,且可形成 各種變型。例如可使用三或多個反應器於三或多個階段中 連續進行聚合反應。再者,本發明之用以製造聚合物組成 物之方法可使用批次法來進行,雖然較佳藉由使用本發明 之連續聚合裝置連續地進行此方法 。 工業可應用性 本發明可被用以製造適合用於獲得包含甲基丙烯酸酯 聚合物的樹脂組成物之聚合物組成物。 本申請案主張於2010年11月8日提出之日本專利申 請案號20 1 0-249892之優先權,名稱爲"CONTINUOUS POLYMERIZATION APPARATUS AND PROCESS FOR PRODUCING POLYMER COMPOSITION"。申請案之全部 內容以引用方式倂入本文》 【圖式簡單說明】 圖1顯示本發明的一具體實施例之連續聚合裝置之示 意圖。
S 201231478 【主要元件符號說明】 1 :原料單體槽(原料單體之供應源) 3:聚合引發劑槽(聚合引發劑及,若有需要,原料單體槽 的供應源) 5 :幫浦 7 :幫浦 9 :原料單體供應線 10 :第一反應器 1 1 a :供應埠 1 1 b :流出埠 U c :其他供應埠 I3 :夾套(溫度調節裝置) 1 4 :混合器 1 5 :連接線路 1 7 :聚合引發劑槽(額外的聚合引發劑及,若有需要,原 料單體槽的供應源) 19 :幫浦 20 :第二反應器 2 1 a :供應埠 2 1 b :流出璋 2 1 c :其他供應埠 23 :夾套(溫度調節裝置) 2 4 .混合碰 -37- 201231478 2 5 :流出線路 3 1 :預熱器 3 3 :排氣式擠製機 3 5 :排出線路 37 :回收槽 T :溫度感測器(溫度偵測裝置)
-38-

Claims (1)

  1. 201231478 七、申請專利範圍: 1. 一種連續聚合裝置,其包含完全混合型之至少第一 反應器及第二反應器,其特徵在於 各反應器配置有供應埠及位於反應器頂端之流出璋; 該第一反應器之供應埠係連接至原料單體及聚合引發 劑之供應源;以及 該第一反應器之流出埠係連接至該第二反應器之供應 ί阜。 2 ·如申請專利範圍第1項之連續聚合裝置,其中該第 一反應器及該第二反應器係用以進行連續整體聚合反應。 3 .如申請專利範圍第1項或第2項之連續聚合裝置, 其中該第二反應器之供應埠或提供至該第二反應器之另一 供應埠係連接至額外的聚合引發劑之供應源。 4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之連續聚合裝 置,其中該第一反應器之內體積係與該第二反應器之內體 積不同。 5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之連續聚合裝 置,其中該第一反應器之流出埠係藉由配置有溫度調節裝 置之連接線路而連接至該第二反應器之供應埠。 6. 如申請專利範圍第5項之連續聚合裝置,其中該第 一反應器係配置有用以偵測該第一反應器之溫度之溫度偵 測裝置;以及 控制該連接線路之溫度調節裝置,使得該連接線路之 溫度係爲與由該溫度偵測裝置偵測之該第一反應器之溫度 -39- 201231478 實質上相同之溫度。 7.—種藉由使用如申請專利範圍第1至6項中任一項 之連續聚合裝置而製造聚合物組成物之方法,其包含: 第一聚合步驟,在絕熱條件下於該第一反應器中,使 原料單體及聚合引發劑由待進行連續聚合之原料單體及聚 合引發劑的供應源通過該第一反應器之供應埠而供應至該 第一反應器,並由該第一反應器之流出埠獲得所得的中間 物組成物;以及 第二聚合步驟,在絕熱條件下於該第二反應器中,通 過該第二反應器之供應埠而將待進一步進行連續聚合之該 中間物組成物供應至該第二反應器,並由該第二反應器之 流出埠獲得所得的聚合物組成物。 -40-
TW100138879A 2010-11-08 2011-10-26 連續聚合裝置及製造聚合物組成物的方法 TWI529179B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010249892A JP5150708B2 (ja) 2010-11-08 2010-11-08 連続重合装置および重合体組成物の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201231478A true TW201231478A (en) 2012-08-01
TWI529179B TWI529179B (zh) 2016-04-11

Family

ID=44905721

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100138879A TWI529179B (zh) 2010-11-08 2011-10-26 連續聚合裝置及製造聚合物組成物的方法

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP2450101A1 (zh)
JP (1) JP5150708B2 (zh)
KR (1) KR20120049827A (zh)
CN (1) CN102558396B (zh)
SG (1) SG181219A1 (zh)
TW (1) TWI529179B (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5249366B2 (ja) * 2011-01-26 2013-07-31 住友化学株式会社 連続重合装置および重合体組成物の製造方法
JP5431376B2 (ja) * 2011-01-26 2014-03-05 住友化学株式会社 連続重合装置および重合体組成物の製造方法
JP2012207203A (ja) * 2011-03-17 2012-10-25 Sumitomo Chemical Co Ltd 重合体組成物の製造方法
JP5901361B2 (ja) 2011-11-18 2016-04-06 住友化学株式会社 連続重合装置および重合体組成物の製造方法
JP5959253B2 (ja) 2012-03-22 2016-08-02 住友化学株式会社 連続重合装置および重合体組成物の製造方法
EP2868673B1 (en) 2012-06-29 2018-03-14 Kuraray Co., Ltd. Method for producing (meth)acrylic resin composition
JP6002017B2 (ja) * 2012-12-03 2016-10-05 住友化学株式会社 メタクリル系重合体組成物の製造方法
JP5984702B2 (ja) * 2013-01-31 2016-09-06 住友化学株式会社 連続重合装置および重合体組成物の製造方法
KR101684726B1 (ko) * 2013-09-30 2016-12-20 주식회사 엘지화학 염화비닐 수지의 괴상중합용 장치 및 염화비닐 수지의 괴상중합 방법
KR102207367B1 (ko) * 2013-12-27 2021-01-25 주식회사 쿠라레 (메트)아크릴 수지 조성물의 제조 방법
CN113461845B (zh) * 2020-03-30 2023-03-31 中石油吉林化工工程有限公司 一种pmma生产装置

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3007903A (en) * 1956-04-16 1961-11-07 Dow Chemical Co Continuous polymerization process
US3679651A (en) * 1968-08-29 1972-07-25 Mitsui Toatsu Chemicals Method of polymerizing styrene
AU467873B2 (en) * 1968-09-05 1975-11-27 Toyo Koatsu Industries, Incorporated Process and apparatus for treating viscous materials
JPS5217555B2 (zh) 1973-08-15 1977-05-16
JPS5129914B2 (zh) 1973-08-15 1976-08-28
JPS58147332A (ja) 1982-02-26 1983-09-02 Sumitomo Chem Co Ltd 脱揮押出方法およびその装置
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
JPS59210910A (ja) 1983-05-17 1984-11-29 Sumitomo Chem Co Ltd 高温の重合性液状組成物の移送方法
JPH0714967B2 (ja) 1985-10-15 1995-02-22 旭化成工業株式会社 メタクリル系樹脂の製造方法
JPH07119259B2 (ja) 1987-12-15 1995-12-20 ポリマー テクノロジー インコーポレーテド アクリル酸エステルの連続溶液重合方法
JP2782810B2 (ja) 1989-07-17 1998-08-06 住友化学工業株式会社 熱可塑性重合体組成物の脱揮押出方法
JP3013951B2 (ja) 1992-05-29 2000-02-28 宇部興産株式会社 アクリル系樹脂の製造法
JP3395291B2 (ja) * 1993-11-05 2003-04-07 住友化学工業株式会社 メタクリル系重合体の製造方法
JPH101511A (ja) * 1996-06-18 1998-01-06 Mitsubishi Gas Chem Co Inc 重合体の製造方法
JP2000119388A (ja) * 1998-10-19 2000-04-25 Teijin Ltd 芳香族ポリカーボネートの製造方法
JP4323406B2 (ja) 2004-10-04 2009-09-02 住友化学株式会社 連続重合装置およびそれを用いた連続重合方法
KR101292963B1 (ko) * 2005-09-20 2013-08-02 도요 스티렌 가부시키가이샤 방향족 비닐 화합물 - (메트)아크릴산계 공중합체 수지함유 조성물 및 그 제조 방법
JP5616573B2 (ja) * 2008-03-12 2014-10-29 東洋スチレン株式会社 光拡散板用スチレン系樹脂組成物及びその製造方法
JP5310214B2 (ja) 2009-04-13 2013-10-09 ソニー株式会社 表示装置および電子機器

Also Published As

Publication number Publication date
CN102558396B (zh) 2015-10-14
KR20120049827A (ko) 2012-05-17
TWI529179B (zh) 2016-04-11
CN102558396A (zh) 2012-07-11
JP5150708B2 (ja) 2013-02-27
SG181219A1 (en) 2012-06-28
JP2012102190A (ja) 2012-05-31
EP2450101A1 (en) 2012-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201231478A (en) Continuous polymerization apparatus and process for producing polymer composition
KR101835890B1 (ko) 연속 중합 장치 및 중합체 조성물 제조 방법
EP1642638B1 (en) Method for continuous polymerizing
CN108424479B (zh) 生产聚合物组合物的连续聚合设备和方法
JP5431376B2 (ja) 連続重合装置および重合体組成物の製造方法
TW201307397A (zh) 製造聚合物組成物之方法
KR101252840B1 (ko) 연속 중합의 중지 방법
EP2870185A1 (en) Process for producing methacrylic polymer composition
JP7364817B1 (ja) ビニル重合体製造装置およびビニル重合体の製造方法
KR101540196B1 (ko) 연속 중합 장치 및 중합체 조성물의 제조 방법
WO2014136699A1 (ja) メタクリル酸エステル系モノマーを含む反応液の冷却方法
JP2013203840A (ja) 連続重合装置の操作方法
US9422374B2 (en) Continuous polymerization device and method for producing polymer composition
JP2013194177A (ja) 連続重合の停止方法
JP2005029677A (ja) メタクリル系重合体の製造方法