TW421654B - Polymer devolatilization - Google Patents

Description

經濟部中央橾隼局員工消費合作杜印製 4 2 16 5 4 - Δ7 Α7 Β7 五、發明说明（i ) 本發明係有關聚合物排氣’於某些方面’係有關使用 不太溶解之汽提劑來明顯降低流動聚合物中揮發污染物之 量。 理想地，溶液聚合反應會形成單體之百分之百完全聚 合反應。於實際實施時，完全聚合反應從未達成且所形成 之聚合物具有各種揮發性污染物，包含未反應單體、溶劑 及募聚物。典塑上，此等污染物相對於非揮發性之聚合物 為揮發性。 產物聚合物中殘留單體及其它擇發性污染物對於聚合 物性質會具有#所期望之作用。 長久以來便有一能更有效率及有功效之聚合物排氣之 改良方法之需求。長久以來便需要一種方法，其能避免相 關於使用水作為汽提劑之問題。長久以來之需求為能於相 對短時間内達成非常低揮發物含量且具相對小動力需求之 方法。 本發明揭示自流動聚合物移除揮發性污染物之方法Q 於一方面，本發明包含製備流動聚合物_溶劑溶液，然後 於其間溶解汽提劑（“SSSA”）(例如，但不限於此，諸如 ，氮、乙烯、甲烷、氫或二氧化碳之試劑；且，較佳者， β式劑係具有某-可洛性程度，例如，多於遍ATM(5iMpa) 之重量分率亨利常數）。氣體於壓力p時在聚合物中之可溶 性便利地係以重量分率亨利常數表之， H(?) = (f, /w〇 1,2 w 卜〇 Μ ^ 裝 訂-------線 {諳先閱讀背而之注意事年再填寫本頁) 本纸張尺度ΐΑ财CNS ) Α4· ( 21ΰχ]97公赛--- 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 421654 A7 B7 五、發明説明（2 ) 其中，下標1及2表示溶質及聚合物；5表示fugacity ; w為 於處理溫度時聚合物相内之重量分率。汽提產生SSSA、 溶劑及以SSSA自流動聚合物、溶劑溶液汽提之揮發性污 染物所成之混合物。然後混合物與流動聚合物分離。較佳 者，混合之聚合物、溶劑及SSSA為單一相。於某些方面 ，聚合物為聚笨乙烯、苯乙烯共聚物、乙烯苯乙烯内聚物 、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、線性低 密度聚乙烯(LLDPE)或乙烯a-烯烴內聚物。 一方面，SSSA係於足夠控制壓力下溶於流動聚合物 流内；例如，250碎/(英叶)2規格(psig(1.7MPa))時更大， 於某些方面，500卩3丨8(3.41^1?3)或更大’且，例如’高達4500 psig(3 IMPa) ° 一方面，聚合物係於控制真空條件下發泡，以促進自 SSSA與污染物之混合物分離；例如，但不限於此，5至25 醒水銀柱（0.7至3.3kPa)。發泡可以任何已知有效發泡裝置 (諸如，閃熱交換器）完成之。 進一步處理SSSA與污染物之混合物造成一數量之可 回收SSSA。例如，混合物被冷卻壓縮，然後，污染物被 冷凝以回收可再使用之SSSA，其被再次注入污染之流動 混合物。因此，可避免污染SSSA與聚合物再次混合之相 關問題。 於某些依據本發明之較佳方法中，一含量之聚合物中 之揮發性污染物之含量被降至最多為以重量計為l〇〇PPm ，於某些方面，最多為以重量計為5〇ppm，且於其它實施 本紙氐尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（21CIX297公釐） ---II-----裝------訂------線 (讀先閱讀背命之注意事^再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 421654 A7 B7五、發明説明（3 ) 例中，最多為以重量計為8ppm。於某些較佳方法中，此 污染量可於相對短時間内達成；於一方面，於混合器内最 多約15分鐘之滯留時間；或足夠溶解SSSA與聚合物之時 間。於某些方面，溶液於數分鐘或更少内作用。 於某些依據本發明之較佳方法中，SSSA被分成相對 小之滴液（例如，具有最大尺寸等於或少於1隨之滴液，較 佳為等於或少於0.4mm，更佳為等於或少於0.1醒），以促進 聚合物中之溶解。再者，可使用相對較少量之SSSA(與使 用水之方法相比）以達成相似或較佳之聚合物污染量，部 分係由於聚合物中SSSA之溶液。 一方面，依據本發明之方法為“落帶條”或“落發泡 體“操作，其於排氣器容器内無需移動部份，與某些汽提 壓出機相比產生動力需求明顯降低且需降低之質本支出。 因為未使用水，無需額外之清洗使殘留之有機污染物自水 汽提。於一方面，SSSA與污染之有機物被預閃（於容器内 及/或於容器前）產生二相混合物，其被引入排氣容器。 於依據本發明方法之一方面，SSSA被基於二目的使 用之，增加聚合物表面積(促進最大質傳）及降低殘留揮發 物之部份壓力，使用以使揮發物自聚合物分離之熱力趨動 力達最大。 本發明於某些方面係有關製備各種聚合物，包含（但 不限於此）熱塑性聚合組合物，其含有聚苯乙烯、聚乙烯 、丙稀塑性樹脂、環氧樹脂、聚丙稀及聚稀煙。於某些方 面，有用之汽提試劑包含(但不限於此）氮、乙烯、甲烷、 --_-----^------'玎------ (讀先閡讀背*之注意事"為填寫本頁) 本紙乐尺度適用中國國家標準（CMS ) Α4規格U10X297公釐） 421654 A7 B7 五、發明説明（4 ) 二氧化碳、氫及具有一個或二個碳原子之烴及二個或多個 此等物質之混合物。 因此，本發明之至少某些較佳實施例之目的係提供： 用於以不太能溶之汽提劑使聚合物排氣之新穎有用獨 特、有效、非顯而易知之方法； 此方法中，其中自處理過之聚合物分解之sssA被循 環以處理額外聚合物； 此方法中’其中聚合物揮發性污染物含量被降至5〇ppm 或更低，較佳為25ppm或更低，最佳為8ppm或更低； 此方法中，其中至少99%之污染物（包含溶劑及SSSA) 自聚合物-溶劑溶液移除； 此方法中’可避免使用水作為汽提劑之相關問題； 此方法中，係需相對小量之汽提劑； 此方法中，SSSA增加流動聚合物之表面積及降低溶 劑分壓以促進去污染作用；及 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 此方法中，低含量之聚合物揮發性污染物可達成，且 無明顯之聚合物降解，且具低剪切加熱、低加工輸入聚合 物内，及相對短之時間，例如，15分鐘或更少。 本發明之某些實施例不限於任何特定之各別特徵，作 包含於其結構及功能上可與習知技術相區別者之社人。大 發明之特徵已被廣泛描述如此其後之詳細描述可被二佳^ 瞭解’且本發明對此技藝之助益可被更佳瞭解。當然’本 發明具有下述之其它方面且其可被來含於本發明申請專利 範圍内之請求標的内。具有本發明利益、教示及暗示之熟 本纸法尺度it用中U畔辟（⑽）A4規格 (210X297公釐）

、發明説明（ 請 先 讀 背 面― 之 注 意 事 項 再 填 I裝 頁 ¥此項技藝者會瞭解所揭示之思想可用於作為設計其它用 於完成及實施本發明之結構、方法及系統之產生基礎。本 發明申請專利範圍之解讀包含不偏離本發明精神與範圍之 任何法律上等效裝置。 以上簡述本發明實施候之更特別描述可參1考於形成本 案說明書一部份之附圖所示之實施例為之。此等附圖例示 5兒明某些較佳實施例’但並非用以不當限制本發明範圍， 其可具有其它等效或法律上等效之實施例。 第1圖為圖示用以實施依據本發明之方法之系統。 訂 線 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 第1圖顯示用於依據本發明之製備產物聚合物之方法 之系統10(聚合物為，例如’聚苯乙烯或聚乙烯，諸如， 低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)或高密 度聚乙烯(HDPE))。於加壓下（例如，i5〇〇psig(l〇.3 MPa)) 之聚合物流入管線12，於管線16與於管線14内之不太溶之 汽提劑（“SSSA，，）流接觸》所形成之聚合物與SSSA之混 合物於管線16流入且於混合器20(其可購自機械式混合器 或靜力式混合器）内剪切，於混合物中產生SSSA之泡泡， 此泡泡較佳係具有最大尺寸等於或小於1腿。數個高壓注 射閥可被用於管線12及14之注射，以便更均勻且快速使 SSSA分佈於聚合物内。 壓力源30(例如’泵）及控制閥17控制壓力（例如，15〇〇 與5〇〇psig(i〇.3ea3.4MPa)間之壓力），如此，較佳地約〇.〇5 至約〇.5重量％之SSSA被迫進入流動聚合物之溶液。較佳 者’於與SSSA混合處與控制閥17間聚合物之滯留時間為1 本紙浪尺度逍用中國國家標準（CNS ) A4規格（210'Χ 297公釐） 421bb4 A7 B7 五、發明説明（ 經濟部中央標準扃員工消費合作社印裝 分鐘與3〇分鐘之間。開始時控制閥17被打開且與SSSA混 合之聚合物經管線18流經分佈器42進入容器4〇内。容器40 較佳係於少於5〇腿Hg絕對壓力（6.7kPa)操作之，其係藉由 真空系統或管線22内之閥控制之。具有壓縮器6〇之真空系 統50經由管線22自容器40移除含有SSSA與揮發物之蒸氣 。被移除之蒸氣經由管線24引入壓縮器60。揮發性污染物 於塵縮器60内經管線26濃縮。於壓縮器内壓縮形成之壓縮 SSSA由壓縮器經流動管線28前進且SSSA之主要部份可經 由管線28與14迴流至流動聚合物内。注射壓力藉由管線14 内之雙向閥70控制。此可回流至壓縮器之吸器。 產物聚合物藉由泵80自容器40移除且於流動管線34内 流出。 當產物聚合物為LLDPE時，SSSA較佳為氮氣，且氮 氣含量較佳為少於或等於0.5重量％，如此聚合物-SSSA混 合物之主要部份之發泡發生於分配器42内。SSSA污染物（ 及小量SSSA)經管線32流出。新鮮SSSA(較佳為無氧氣）需 要時可於管線29内添加。 第I表表示由使用氮氣作為SSSA製備LLDPE之資料 。於第I表中，“熔融溫度。C"為於第1圖之管線12内流 動之聚合物之溫度。“進料溶劑濃度（ppm)”為管線12内 非所期望之揮發性污染物（例如，但不限於此，（：8及(：9烷 之混合物）之含量（以重量計，ppm)。“產物溶劑浪度(ppm) ’’為管線34内所有揮發性污染物之含量。“注射點壓力 psig(MPa) ”為於混合點處管線16内之壓力。“控制點壓 本紙張尺度適财關家辟（CNS) A4規格（加x29?公廣〉 -9 - (谇先W讀背V&之注意事哼再填寫本頁) -粲· •V5 42165^ A7 B7 五、發明説明（7 ) 力psig(MPa) ”為閥Π前之壓力（psig(MPa))。“N2汽提量 重量％”為管線16内氮氣之重量％。“容器壓力nnnHg絕對 值(kPa)”為以imHg絕對值(kPa)計之壓力。第I表顯示99% 或更多之揮發性污染物（包含溶劑）自流動之聚合物-試劑 溶液移除。 第I表 餅溶創 產麟劑 娜動 娜_ N2離量 容器壓力mm °C ;級(ppm Pag Psig 重f%(於 Hg舰值 '重；ft十) ，重量計) ^IPa) (MPa) 聚合物中) (kPa) 1 225〇C 1100 11 1629(11.23) 767(5.29) 0.5% ll.2innil.49) 2 225〇C 1100 32 1587(10.94) 753(5.19) 0.5% 28.2niiD(3.76) 3 225〇C 1100 32 1561(10.76) 740(5.10) 0.75% 30.1咖(4.01) 4 225〇C 1100 8 1547(10.67) 738(5.09) 1.0% 10.8 咖¢1.44) 5 225〇C 1100 32 905(6.24) 473(3.26) 0.75% 20.7咖(2.76) 6 225°C 1100 29 635(4.38) 293(2.02) 0.5% 10.7画〇.43) 7 225〇C 1100 67 673(4.64) 308(2.12) 0.5% 27.1[did(3.61) 8 225〇C 1100 64 625(4.31) 285(1.97) 1.0% 30.6ηι_8) 9 225〇C 1100 25 596(4.11) 270(1.86) 1.0% 10輕1.45) 10 225V 1100 41 1605(11.07) 721(4.97) 0.3% 0_3nm(2.11) 11 225〇C 1100 83 1520(10.48) 699(4.82) 0.2% 0.2nm(4.99) {請先"'讀背泰之注意事項4填寫本頁} -裝- 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 因此，綜上所述，可看出本發明及所揭示之實施例及 申請專利範圍所涵蓋者可適用於完成目的及達到結果。某 些改變可在不遍離本發明範圍而於請求標的内改變。能暸 解的是於本發明範圍内可作改變且於下述申請專利範圍内 所述之每一元件或步驟需瞭解可為所有等效元件或步驟。 本紙張尺度適用中国國家標隼（CNS ) Μ規格（210X297公董） -10- HRMB^— CM . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Λ 1 65 A7 B7 五、^發明說明Ί~) 8 第86110417號專利再審查案修正頁 修正日期：8^ 圖式簡要說明 第1圖為圖示用以實施依據本發明之方法之系統 0246780 2j 468 11 11 11 11 11 la Ο-ί 织曾1?π^-.-ϊ 立 A.:-:·-.: -:M_ 元件編號對照表 系統 29 管線 管線 30 壓力源 管線 32 管線 管線 34 管線 控制閥 40 容器 管線 42 分配器 混合器 50 真空系統 管線 60 壓縮器 管線 70 雙向閥 管線 80 泵 管線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙浪尺度適用中國國家棹準（CNS ) Α4規格（210 X297公釐） -11 -

Claims (1)

1. 421654 公 ·· >· ，瓜 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消骨合作社印製 六、申為刹範一圍 v 9 ) 第86110417號專利再審查案申請專利範圍修正本 修·正日期·· 89年07月 1‘ 一種自流動聚合物移除污染物之方法，該方法包含： (a) 製備一具有最初量之污染物的聚合物-溶劑溶液 流動流； (b) 將該聚合物·溶劑溶液流動流與一具有大於5〇〇大 氣壓之亨利常數之不太溶汽提劑引入一混合器内 ， 少· (c) 施用250至4500psig的壓力至該混合器中，以形 ; 成一聚合物溶劑溶液流動流/不太溶汽提劑的混合 t. 乂： 物； 5 (d) 在一真空下使該聚合物-溶劑溶液流動流/不太溶 汽提劑的混合物發泡，藉此一包含有溶劑與該不 一- .- 太溶汽提劑之污染物ϊ昆合物係自該聚合物-溶劑溶 '： 液流動流/不太溶汽提劑的混合物中汽提出； 0)將該污染物混合物與該聚合物-溶劑溶液流動流/ 不太溶汽提劑的混合物相分離，俾形成一具有最 終量之污染物的產物； 其中該方法係在一在150至300°C之間的溫度下進行。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該包含有溶势丨之 污染物的最終量係每百萬重量份對最多50份。 3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該包含有溶劑之 污染物的最終量係每百萬重量份對最多25份。 紙張尺度適用中國國家標準（CNS M4规格（210X297公釐） ---- ---.--；----Ά------ίτ------線 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本貢) B8 C8 D8 421654 六、申請專利範圍 4_如申請專利範圍第旧之方法，其中該包含有溶劑之 污染物的最終量係每百萬重量份對最多8份。 5.如申請專利蘇圍第旧之方法，其中該包含有溶割之 污染物的最初量係每百萬重量份對至少1〇〇〇份，而該 方法生成一具有每百萬重量份對最多5〇份之污染物最 終量的產物聚合物。 6:如申請專利範圍第1項之方法，其進一步包含： (f) 將該不太溶汽提劑與該污染物混合物分離開，以 形可再使用的不太溶汽提劑，以及 (g) 將該可再使用的不太溶汽提劑引入該流動聚合物 -溶劑溶液中。 7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該聚合物係為聚 乙缚。 8. 如申請專利範圍第7項之方法，該方法進一步包含下 列步驟： 在將該聚合物-溶劑溶液的流動流與該不太溶汽提劑 引入步驟（b)之混合器之前，在一控制的壓力下，形 成該聚合物-溶劑溶液的流動流與該不太溶汽提劑的 混合物。 9. 如申請專利範圍第7項之方法，其中在該混合器内的 ί帶留.時間最多為15分鐘。 10. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該步驟（d)之發泡 係在一範圍落在5至25mmHg下的真空度下進行的。 11. 如申請專利範圍第1項之方法’其中至少99%之該溶 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4現格（2iOX297公釐） -----(Ί J----<------訂------線------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智葸財產局員工消費合作社印製 力、申請專利範圍 劑與該不太溶汽提劑是自該聚合物-溶劑溶液與該不 太溶Ά提劑的混合物中移除β 12.如申请專利範圍第1項之方法，其係在無水下進行。 13 如申請專利範圍第丨項之方法，其中該不太溶汽提劑 係被打破成具有一最大尺寸相於或低於1微米的泡泡 ，俾有助於其溶解於該流動聚合物中a 14.如申請專利範圍第丨項之方法，其係在一落發泡脫揮 發器系統中’而於其中不具有移動部件之脫揮發容器 内進行》 15·如申請專利範圍第14項之方法，其進一步包含： 在該脫揮發容器中或在將該聚合物引入該脫揮發容器 之前’將該聚合物溶劑溶液預急驟蒸發。 16，如申請專利範圍第1項之方法，其中該聚合物係選自 於由聚苯己稀、苯乙稀共聚物、乙缔苯乙稀異種共聚 物、聚乙烯、丙烯塑膠樹脂、環氧樹脂、聚丙烯與聚 乙烯烴所構成的群中，而該不太溶汽提劑係選自於氮 氣、乙烯、甲烷及氫所構成的群中。 17.如申請專利範圍第1項之方法，其中該聚合物-溶劑溶 液與該不太溶汽提劑係在一接觸點相接觸，且其中在 位在該接觸點與該步驟（e)的發泡作用之間的滞留時 間係為1至30分鐘。 18·如申請專利範圍第1項之方法，其中該不太溶汽提劑 係增高該流動1合物之表面面積並降低該溶劑之分壓 本纸承尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4洗格（210X297公釐) " ------------ 4216b4 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 々、申請專利範圍 19. 如申請專利範圍第1項之方法’其中該脫揮發器容器 係在至少500mmHg絕對值下操作的3 20. —種自流動聚合物移除污染物之方法，該方法包含： (a) 製備一具有最初量之污染物的聚合物_溶劑溶液流 動流； (b) 將該聚合物-溶劑溶液流動流與一具有大於5〇〇大 氣壓之亨利常數的不太溶·汽提劑引入一混合器内 ’其中該不太溶汽提劑係被打破成具有—最大尺 寸相於或低於1微米的泡泡，俾有助於其溶解於該 流動聚合物中’諸如產生一聚合物-溶劑/不太溶汽 提劑ί昆合物； (c) 在一真空下使該聚合物-溶劑溶液流動流/不太落汽 提劑的混合物發泡，藉此一包含有溶劑與該不太 溶汽提劑之污染物混合物係自該聚合物_溶劑溶液 流動流/不太溶汽提劑的混合物中汽提出； (d) 將該污染物混合物與該聚合物_溶劑溶液流動流/ 不太溶汽提劑的混合物相分離，俾形成一具有最 終量之污染物的產物； 其中該方法係在一在150至30(rC之間的溫度下進行。 21· —種自流動聚合物移除污染物之方法，該方法包含· (a) 製備一具有最初量之污染物的聚合物-溶劑溶液流 動流； (b) 將該聚合物-溶劑溶液流動流與—不太溶汽提劑 引入一混合器内，俾諸如產生—聚合物-溶劑/不太 令國园家標準（CNS )八4胁（210父29*7公$ ) ^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本莧) -^ ，1T 線- 4 I b D 4 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 溶汽提劑混合物； (C)在一真空下使該聚合物-溶劑溶液流動流/不太溶汽 提劑的混合物發泡’藉此一包含有溶劑與該不太 溶汽提劑之污染物混合物係自該聚合物-溶劑漆液 流動流/不太溶汽提劑的現合物中汽提出； (d)將該污染物混合物與該聚合物-溶劑溶液流動流/ 不太溶汽提劑的混合物相分離，俾形成一具有最 終量之污染物的產物’該最終量係每百萬重量份 對最多50份； 其中該方法係在一在150至3 00°C之間的溫度下進行。 22.如申請專利範圍第21項之方法，其中該不太溶解之汽 提劑係為一具有大於500大氣壓之亨利常數的試劑。 ,-------Ί -----气------訂------線- (請先閎請背面之注^^項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙適用中關家梯準（CNS) A视^ (公着）