TW213932B - - Google Patents

Description

Λ 6 Β6 五、發明説明（Ρ 本發明之節圍 本發明像關於聚合單乙烯基芳族化合物之範圍，且較 特別者，掲示方法和裝置用以在聚合過程以前或期間，添 加熱敏性和氣化敏性添加物及反應物之抗氧化劑入單乙烯 基芳族聚合条統中。 本發明之背暑 關於目前所製造之所有熱塑塑料，可能最多方面適合 且最廣泛使用類別的物料是經聚合之單乙烯基芳族化合物 例如：聚苯乙烯，聚合之α_甲基苯乙烯及環上取代之苯 乙烯的聚合物。 - 經濟部屮央標準χ,ίβ工消费合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經由聚合苯乙烯單體所製造之原始聚苯乙烯，時常需 要併合入附加物在其中，例如：顔料、安定劑、消泡劑、 脱模劑、塑化劑、及抗氧化劑。塑化劑例如：磺物油，及 脱模和安定劑例如：硬脂酸鋅，必須在聚合物中以便容許 將它在加工處理設備中形成為最後之消費者産物。抗氣化 劑例如：Irganox'1076，偽由北加羅林那州，Greenboro 市之Ciba-GeUy公司所製造之一種受阻酚是必須的，以 防止聚合物隨著老化而降解，以及防止曝露於來自光源例 如：日光和人造光等之紫外光下而降解。 如已述及，被加至聚苯乙烯和其他聚合之單乙烯基芳 族化合物中之最需要，（若非最需要者）之潤滑劑與脱模 劑之一是硬脂酸鋅。在傳統式聚合条統中，硬脂酸鋅傜經 由首先將它在120°至1301C下，在封閉之加熱容器 本紙張尺度通用中國國家標準(CNS)甲4規格(210x297公釐) -3 - Λ 6 Β6 經濟部屮央標準乃员工消赀合作社印製 五、發明説明（2) 中熔化，然後將它泵送入聚合条統中，在所需要之場所而 被加至過程中，隨著此步驟而發生之問題甚多。 首先，熔融之硬脂酸鋅以及其他添加劑，在高於其熔 點之溫度下，容易氧化，而必須完全阻斷任何微量之空氣 以便防止物料之氧化，此項氣化會造成成品聚合物之黃色 褪色。通常，此經由維持前空間在充滿之熔化容器 中予以實現。 其次，當試圔輸送熔硬脂酸鋅至聚合糸統時，時常發 生進料問題。如果容許任何微量之空氣，通過管線或配件 而漏入熔化物中，則前述之氣化會發生。又，如果不將硬 脂酸酯供應管線維持高於硬脂酸跑之熔化溫度，則物料會 開始固化而沉澱出，堵塞管線或容許物料之固體塊進入聚 合過程中，摻雜了成品聚合物。 太發明之概略 本發明掲示方法和裝置，用以將添加物例如：塑化劑 、安定劑、脱模劑和抗氧化劑加入聚合過程中，更特殊者 ，掲示方法和裝置用以添加礦物油，硬脂酸鋅和受阻酚等 化合物至聚合糸統中，即經由形成添加物之漿體在一具經 攪物之容器中，並在容控制之溫度下，將該漿體注Λ過程 中，在所需要之（各）位置。 圖式：> 簡钓沭 圖1是典型單乙烯基芳族聚合過程之示意圖，舉例說 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度逍用中S國家標準(CNS)甲4規格(210x297公茇) -4 - 經濟部屮央標準A工消t合作社印製 五、發明説明（3) 明：本發明在其中，在適當位置。 圖2是供使用於一種聚合過程中之漿體添加条統之一 値具體實施例的示意圖。 較样異賻奮施例之敘沭 述及圖1之舉例説明，此是典型高衝擊聚苯乙烯（ Η I PS)製造方法之示意圖。此方法更特別記述於Sosa 等 之美國專利案 No. 4, 857, 587 中， 其標題 為v用以産製高衝擊聚苯乙烯之連缠方法（包括：再循環 氣流處理）〃，將此專利案併入本文以供參考。在典型高 衝擊聚苯乙烯方法中，例如：圖-1中所舉例說明者，將精 製之苯乙烯單體進料，通過流料管線F1而送入一具經攪 拌之罐式反應器（CSTR1)中，它是一具連缠式經攪 拌之罐式反應器。將苯乙烯、聚丁二烯，一種自由基引發 劑，和另外之組份例如：溶劑、抗氧化劑、染料及其他附 加劑，通過進料管線F 1而進入反應器中。如本文中所使 用者，術語''苯乙烯〃包括各種經取代之苯乙烯，例如： α —甲基苯乙烯，環上取代之苯乙烯，例如：苯一甲基苯 乙烯和對一氣苯乙烯，以及未經取代之苯乙烯。典型，聚 合反應器C STR 1中之混合物可包含：以重量計，大約 75至99%精製之苯乙烯，以重量計，大約1至15% 聚丁二烯，而其餘者是自由基引發劑和另外之組份。 將通過管線F 1所加進之各種進料組份在C S T R 1 中攪拌，而各組份間之反應卽在其中引發。然後將各組份 Λ 6 Β6 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度逍用中困國家標準(CNS)甲4規格(210x297公垃) -5 - 2l39〇^ Λ 6 B6 經濟部屮央櫺準沿只工消枰合作社印製 五、發明説明（4) 通過流料管線F 2而進入第二連績式經攪拌之罐式反應器 CSTR2中，以便另外之反應，並經由攪拌予以攪動。 自該處，將HIPS組份，通過流料管線F3而轉移入一 具起始聚合反應器R1中。可以使用一對的反應器R1及 R2,每一者包含水平之聚合反應器，供HIPS物料之 總聚合過程用。然後經聚合之苯乙烯/丁二烯混合物離開 反應器R2,並通經流料管線F5至一具選擇性靜態混合 器SM,並自該處，通過流料管線F6而進入預加熱器 PH中。自該預熱器，經聚合之産物流經管線F7而進入 一具脱揮發物器DV中，於該處，將揮發性組份，通過管 線F8而轉移至循環處理容SR_TV中。然後，成品之 Η I P S物料通過管線F 9離開而至産物整理管線，於該 處，可將它造粒或變成其他可蓮輸之形式。然後將在脱揮 發物器DV中所移出之揮發性單體，通經容器RTV,它 通常包含一具過濾床例如：黏土以便自循環氣/液流中移 除酸性組份。然後將經精製之循環（氣/液）流，通過管 線F12而移出，並可以循環入CSRT1或CSTR2 中。 上文所示之敘述是：自示意或流程圖觀點所述之製造 典型高抗衝擊聚苯乙烯之糸統敘述。本發明包括使用一種 漿體添加条統供添加各種組份用，例如：抗氧化劑、安定 劑、脱模劑，及其他需要之化合物。該漿體添加条統，更 特別在圖2中予以敘述並以SAS示意表示，它具有一支 進料輸入管線F 1 3及一支漿體供應管線F 1 4。配置管 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度逍用中®國家樣準(CNS)甲4規格(210父297公货) 一 6 - 21398^ Λ 6 Β6 經濟部屮央標準沿員工消#合作社印製 五、發明説明（ 線F13 (藉各具閥V6, V7與V8之操縱）以便自 RTV提供循環之單體入漿體添加条統中，作為欲被注入 聚合反應器条統R1—R2中之添加物之載體。 將通過F13而進入SAS容器之循環流，與經由操 縱閥V 1至V 3而欲被注入聚合条統中之所需要之添加物 (例如：先前所述及之硬脂酸鋅及受阻酚等添加物形成漿 體。在聚合過程中，可以將添加物漿體之注入導引在任何 地點：即經由，在聚合反應器R1以前，阕閉所有之閥（ VI閥除外），可以注入添加物漿體。相同地，經由開啓 閥V2和V3,並關閉所有其他閥，可以將注射地點移動 至圖式中所示之各位置。在最後_反應器R2以後，開啓閥 V3並關閉閥VI及V2,將添加物漿體引入該条統中。 在此情況，必須利用選擇性靜態混合器SM來充分摻 合添加物漿體入聚合物流中。如先前所述，靜態混合器 SM是一個視情況選用之單元且意欲供特殊具體實施例用 ，其中，將添加物漿體注入反應器条統R1—R2與預熱 器PH之間。所考慮者：如果注射點是在反應器R2前， 該条統中之任何其他地點，則靜態混合器SM將不須要， 而R2之輸出所環繞靜態混合器SM發送並進入預熱器 P Η中。 另種方式是，如果不方便利用循環流作為SAS中之 載體物料，則可以將另外之載體流體自一個獨立載體材料 源（圖中未示出），通過進料管線F 1 5而引入漿體条統 中。在一種特別具體實施例中，此項載髏物料可能是礦物 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度逍用中國a家樣準(CNS)甲4規格(210x297公；Ii) -7 - Λ 6 Β6 經濟部屮央櫺準而CX工消费合作社印製 五、發明説明（g) 油，它時常被使用作為聚苯乙烯物料中之塑化劑。在此情 況，可能僅必須關閉閥V6,並開啓閥V7與V8以及閥 V 9 〇 現在述及圖2,舉例說明圖1之漿體添加糸統SAS 的詳細示意之圖式。該SAS包括一個高剪切混合器 HSM位於一具混合容器MV中，並具有進料入口管線 F 1 3流至其中。一處硬脂酸鋅供應源ZS (它傜以固體 而被加入），以鄰流管線F13之虛線指示。可以硬脂酸 鋅，經由任何傳統式工具予以加入，例如：容器艙孔或齒 輪泵或用以添加固體物料入一具封閉容器中之其他工具。 進入管線F 1 3之載體流髏，如_前所述，它可能是礦物油 或來自脱揮發物器DV之循環流（它主要傜由大約80至 90%苯乙烯單體，5至10%乙基苯，及5至10%二 甲苯，甲苯和丙基苯所組成），連同來自ZS應源之硬脂 酸鋅而加至攪動器MV中，並通過高剪切混合器之作用而 歴經高剪切。此操作形成硬脂酸鋅在載體流體中之經精細 分割之漿體，然後通過容積計量漿體泵SP予以泵送而出 流料管線F 1 6。一具質量控制器MC位於流料管線 F16中，並將一個循環回路RL自管線F16分支出， 在MC的質量控制之上游，並送回容器MV中。此型的条 統一般稱為''泵一環燒〃糸統。因此，質量控制MC的作 用（它可能是一種傳統上所熟知之閥条統）容許恒定控制 進料數量通過管線F14而至聚合条統。 未經輸送通過管線F14之任何漿體，則被導引通過 (請先閱讀背面之注意事項再塡窝本頁) 本紙ifc尺度逍用中國國家標準(CNS)甲<1規格(210x297公釐) -8 - 經濟部十央榀準工消"合作社印製 ，丄…八6 _B_6 五、發明説明（7) 回轉管線RL回入容器MV中，高剪切混合器HSM之摄 動中。此操作維持硬脂酸鋅在載體流體中之恒定而一致之 漿體並防止懸浮液中，固體粒子的沉降出。經由控制添加 至混合容器MV之硬脂酸鋅的數量及/或控制循環流髏之 數量，或更替通過管線F13與F15被加入之載體流體 例如：礦物油，可將通過流料管線F14而進入聚合糸統 之添加物漿體數量予以極精確控制。漿體添加物物料的習 用比率為精於此項技藝之人士所熟知並可以透過使用質量 控制器MC和漿體泵SP予以精確調節。將漿體之溫度， 經由利用位於回轉管線R L中之熱交換器Η ΕΧ予以維持 在一個所需要之恒定數值。在一-個較佳具體實施例中，將 溫度維持在大約7 0°F。 除去安排硬脂酸鋅ZS進入容器MV中以外，顯然可 將其他添加物置入容器中而與載體流體和硬脂酸鋅Z SB 成漿體。此等物料包括先前所述及者，例如：受阻酚、抗 氧化劑、溶劑、引發劑和其它此類添加物。其他添加物的 加至混合容器MV中，經由圖2中以AA所代表之第二虛 線指示。作為另種更迭，適合於漿體之載體流體可能由自 進料管線F1所分支之原苯乙烯單體所組成，或可能是原 單體與循環流流體之混合物，以及與本方法可相容之其他 溶劑，例如：乙基苯。另外，可以利用高剪切混合器來分 散不溶性液體在所選擇之載體流體中，以代替或除去不溶 性固體粒子以外。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝- 訂_ 本紙尺度逍用中國8家標準(CNS)甲4規格(210父297公茇) _ 9 一 Λ 6 Β6 經濟部屮央標準局兵工消t合作社印製 2139 Γ«.· 五、發明説明（8) 較佳具體官施例的橾作 在典型操作時，將漿體添加糸統SAS,如圔2中較 精確地舉例説明者，供應以一種載體流體例如：原苯乙嫌 單體，循環苯乙烯流，或視倩況選用之一種礦物油塑化剤 ;並將一種或多種固態添加物，例如：硬脂酸鋅和抗氧化 劑，以固態形式置入封閉容器中。在其中，使彼等歴經高 切變並予轉變成為極精細分割之懸浮體或漿醴，它經由高 剪切混合器的恒定作用及泵環繞条統予以維持。當需要添 加物時，則將漿體通過一具質量控制器而在任何地點，予 以泵入聚合条統中，在聚苯乙烯聚合反應器糸統以前，在 中間，或在下游終端。經由利用_本發明，消除了需要加熱 之具有Ν2大氣之硬脂酸鋅容器以及消除需要加熱之流料 管線以便防止添加物，例如：硬脂酸鋅之固化。本發明提 供一種簡單而有效率方法用以將呈經精細分割狀態之固態 附加物注入苯乙烯聚合/共聚条統中，如圖2中所舉例說 明者。經由控制被加至高剪切混合器中之固體粒子的數量 ,可以精確獲得具有已知組成之漿體，並注入聚合条統中 ，極密切控制添加物之數量而獲得精細，均勻分佈在聚合 之苯乙烯中。 亦應特別述及者：在R L線上之視情況選用之熱交換 器Η Ε X保挂漿體在所需要之溫度下或在所需要之溫度範 圍以内。不須要Ν2大氣在混合容器中，因為它是一個封 閥式容器，而前部空間完全填充以自循環流載體流體所産 生之蒸汽，但是如需要，可以利用Ν2大氣。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝- ，一°τ* 線. 本紙張尺度逍用中國國家標準(CNS)甲4規格（210x297公龙) -10 - 經濟部屮央櫺準A工消赀合作社印製 五、發明説明（g) 苯乙烯聚合時所利用之一種特殊添加物，並經由漿體 添加条統所加入者是固體硬脂酸鋅。設計攪動之容器MV 以便維持硬脂酸鋅的粒子大小為於200微米。將漿體利 用一具容積計量泵SP而輸送至聚合過程中，以便精確控 制添加物之濃度。調節添加物之濃度以便維持適當黏度， 舉例而言，分散大概1 〇w t%硬脂酸鋅及1 0w t%之 Irganox 1076並加至漿體糸統中。如果不予利用可溶性 抗氣化劑Irganox ,則可使用較高级位之硬脂酸鋅來維 持黏度。Irganox 1076可溶入苯乙烯中，而藉以增加溶 液之黏度。亦經發現：經由添加抗氣化劑和其他添加物避 入該過程中，即，舉例而言，在-靜態混合器位置，可以獲 得成品産物之各種改良性質。 總括，利用漿體添加条統來添加熱敏感性添加物及可 能干涉較早階段的過程之添加物入單乙烯基芳族聚合条統 中。 雖然本發明的特佳具體實施例已在上文中之詳細敘述 和圖式予以敘述，但是該項敘述並無意欲限制本發明為此 等特殊形式或其中所掲示之具體實施例，因為將彼等視為 舉例說明而非限制；且對於精於此項技藝之人士，顯然可 見：本發明並不受如此限制。舉例而言，代替使用本發明 糸統來將固體不溶性添加物在載體流體中造成漿體，可以 利用該条統來添加商業上可供應之經預成形之乳液或分散 液，例如：矽酮油/水及硬脂酸鋅/礦物油，即經由保證 : 沉降"不會發生在此等調配物中。亦經考慮者：可將 Λ 6 Β6 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂- 本紙尺度逍用中國國家標準(CNS)甲4規格(210x297公；Ji) -11 - Λ 6 Β6 五、發明説明（工匕 本發明連绩利用末聚合除單乙烯基芳香化物以外之各種單 體，例如：乙烯、丙烯、聚酯及其它者。因此為了舉例說 明之目的，宣稱本發明涵蓋本文中所掲示之本發明特殊實 例之所有改變及變型，而此等舉例說明之目的並未構成遠 離本發明之要旨。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部屮央標準而货工消费合作社印製 本紙張尺度边用中國國家樣準(CNS)甲4規格(210x297公龙) -12 -

Claims (1)

1. // A7 ,B7 C7 D7 經濟部中央標準肩8工消費合作社印*'衣 六、申請專利範圓 附件一： 第80 1 09346號申請專利案 中文申請專利範園修正本 民國82年5月修正 1 ·—種用以添加添加物至聚合過程中之裝®，此裝 置包括： —具混合之容器（MV)，用以分割添加物成爲均勻 大小之，經精細分割之粒子； —支入口流料管線（F 1 3 )，用以供應載體流髋入 混合之容器中； —個入口汽門在容器中，用以接收添加物物料； 一個出口汽門，被連接至一支流料管線上（F 1 6 ) ，用以自容器中，傳送漿體：及 —具流量控制及測量系統（MC)，被連接至出口汽 門流料管線，用以精確測量及控制其流出之漿體的數量。 2 .如申請專利範圍第1項之裝置，其中，容器包括 :一具高剪切混合器（HSM)，用以分割添加物成爲粒 子，其中甚大百分數的粒子之粒徑爲小於約2 0 0微米， 並更用以將粒子與載體流體相混合而形成並維持其成爲漿 體。 3 _如申請專利範圍第2項之裝置，其中，流量控制 及測量系統包括：相串連之一具容積計量泵及一具質量控 制器。 4 ·如申請專利範圍第3項之裝置，其中，流量控制 本紙張適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公背)一 ^" ' ----------------------裝------.玎-----^ (請先«讀背面之注意事項再堉寫本頁) A7 』，'Αν > B7 C7 _____D7__ 六、申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 及測量系統另外包括：自泵與控制器間之一點，導回入混 合器中之一個泵一環練回路（RL)。 5 ·如申請專利範圍第4項之裝置，另外包括：一個 熱交換器（HEX)，用以維持混合容器中之漿體在經預 測定之意欲範園以內之一需要溫度下 6 ·如申請專利範圍第5項之调Θ裝置，其中，熱交 換器乃位於泵一環繞回路中。 、 7 種供聚合反應用之裝置，原單體原料在其內被 聚合成爲含有所需要添加物之聚合產物，其改良處在於一 種漿體添加裝S，其包括： 一具高剪切混合容器（MV)，用以分割一種添加物 物料成爲均勻大小，經精細分割之粒子： 一支入口流料管線（F 1 3 )，用以傳送流雔入混合 容器中； 一個入口汽門在容器中，用以接收添加物物料： —個出口汽門在容器之一個終端中，它被連接至導入 聚合反應器之一個漿體供應管線（F1 6)上； 經濟部中央標準局負工消费合作社印製 一具流量控制及測量組合體（MC)在漿體供應管線 中，用以測量及控制流經它之漿體的數量；及 一支泉一環繞回路（R L )，包括一條流量管線，自 出口汽門導回入容器之相對終端中。 8 ·如申請專利範圍第7項之裝置，其中該漿體添加 裝置另外包括：一具熱交換器（HEX )在該裝置中，用 以維持混合容器中之漿體在所意欲之溫度範圍以內。 本纸張又度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（2丨Ο X 297公釐> A7 B7 C7 D7 六、申請專利範園 (請先閲讀背面之注意事項再瑣寫本頁) 9 ·如申請專利範園第7項之裝置，其具有一條循環 流流料管線，用以循環自反應器输出之未反應單體回至該 反應器，其改良處另外包括：一條循環供應管線，自循環 流流線（F 1 3 )進入混合容器中。 1 0 .如申請專利範圍第7項之裝面，其具有導入其 中之一支原單體供應管線，其改良處另外包括：一條流線 (F 1 5 )自單體供應管線進入混合容器中。 1 1 .如申請專利範圍第7項之裝g，其中，入口流 線係連接至入口汽門，用以供應先前所製備之乳液和分散 液入混合容器中。 12.如申請專利範圍第7項之裝置，其中，入口流 線係在與入口汽門相分開之一地點，進入混合容器；該入 口流線用以將載體流體注入混合容器中；且入口汽門係用 以將固態和液態添加物納入混合容器中。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印K 本紙張尺度適用中國国家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐）