專利名稱：聚合物-膠乳-樹脂-粉末制備裝置和采用該裝置制備聚合物膠乳樹脂粉末的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)要求于2009年8月7日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)No. 10-2009-0072597的優(yōu)先權(quán)，由此該韓國(guó)專利申請(qǐng)通過引用的方式全部并入本申請(qǐng)。此處公開的本發(fā)明涉及一種在具有高固體含量的乳液聚合膠乳的聚合物膠乳樹脂粉末的制備中用于聚合物膠乳的凝固的新制備裝置，以及涉及一種采用上述裝置制備聚合物膠乳樹脂粉末的方法，更具體而言，通過改變反應(yīng)器結(jié)構(gòu)以在一體式反應(yīng)器中包括凝固浴和老化浴而基本上同時(shí)進(jìn)行凝固和老化工藝，因此，與常規(guī)工藝相比，具有高固體含量的聚合物膠乳樹脂粉末可以以非常短的滯留時(shí)間制得。
背景技術(shù)：
乳液聚合的聚合物膠乳的凝固，是通過使用各種促凝劑的化學(xué)方法或應(yīng)用強(qiáng)剪切應(yīng)力的機(jī)械力來破壞利用乳化劑穩(wěn)定的每個(gè)膠乳粒子的穩(wěn)定性而進(jìn)行的。使用促凝劑的化學(xué)方法根據(jù)用于確保膠乳穩(wěn)定性的乳化劑的類型而使用不同的促凝劑來破壞穩(wěn)定性，使用機(jī)械力破壞穩(wěn)定性的方法是利用強(qiáng)剪切應(yīng)力來克服乳化劑之間的排斥力使得膠乳粒子彼此凝聚而進(jìn)行的?？焖倌瘫惶岢鲎鳛樵谌橐壕酆戏椒ㄖ幸苑勰钪苽渚酆衔锬z乳的方法。該方法通過引入過量促凝劑(例如無機(jī)鹽和酸)的水溶液來破壞乳化劑的穩(wěn)定性，使得膠乳中的聚合物快速凝聚。膠乳中聚合物粒子的凝聚被稱為凝固，凝聚的聚合物粒子被稱為淤漿。由于該凝聚的聚合物粒子處于物理弱結(jié)合狀態(tài)，所以可能出現(xiàn)通過由攪拌器等引起的外部剪切而導(dǎo)致的易于解散的現(xiàn)象。因此，對(duì)初步凝聚的淤漿進(jìn)行加熱以經(jīng)過老化工序，即一種借助于鏈之間的互相滲入來增強(qiáng)結(jié)合力的方法。由此形成的淤漿經(jīng)歷脫水和干燥工序，最終得到粉末相。對(duì)于上述使用過量促凝劑的快速凝固，因?yàn)槟z乳的穩(wěn)定性被非?？斓仄茐?，所以聚合物膠乳粒子的凝聚過程非?？斓厍乙詿o序方式發(fā)生。表觀比重由于上述無序凝固而可能減小，且最終粒子的粒度分布可能變得非常寬。在典型的聚合物膠乳樹脂粉末中，平均粒徑為約75 μ m或小于75 μ m的小粒子被稱為“細(xì)粒子”，而平均粒徑為約1400 μ m或大于1400 μ m的大粒子被稱為“粗粒子”。細(xì)粒子可能降低用于膠乳樹脂粉末的脫水器和干燥器的性能，并且因?yàn)榧?xì)粒子在空氣中易于分散，所以該細(xì)粒子可能是在處理過程中在粉末的轉(zhuǎn)移和包裝方面導(dǎo)致許多缺陷的原因。粗粒子在轉(zhuǎn)移和儲(chǔ)存中可能存在缺陷，并且可能與其它聚合物樹脂具有低相容性。同時(shí)，圖1是圖示說明根據(jù)相關(guān)技術(shù)用于制備聚合物膠乳樹脂粉末的凝固工序的裝置的示意圖。該裝置具有包括膠乳儲(chǔ)存槽1、凝固浴2、老化浴3、脫水器4和干燥器5的構(gòu)造。當(dāng)參考圖1探討制備聚合物膠乳樹脂粉末的工藝時(shí)，膠乳儲(chǔ)存槽1中儲(chǔ)存的聚合物膠乳首先通過聚合物膠乳供入管線11加入到凝固浴2中，然后促凝劑(例如無機(jī)鹽或
3者酸)的水溶液通過促凝劑供入管線12加入到聚合物膠乳中，且水通過水供給管線13加入到凝固浴2中以調(diào)整固體濃度。所加入的促凝劑水溶液破壞了借助于乳化劑的靜電穩(wěn)定性，然后通過使膠乳中的聚合物粒子凝聚的凝固過程可以得到聚合物淤漿。該凝固的聚合物淤漿被轉(zhuǎn)移到老化浴3中，通過在高溫下保持40分鐘 90分鐘而進(jìn)行老化處理。最終得到的淤漿在脫水器4中進(jìn)行脫水處理和在干燥器中被干燥，然后得到最終的聚合物粉末 15。大部分加入的促凝劑溶解在脫水器4中的水中并從14排出。當(dāng)使用上述裝置時(shí)，具有高粘度的淤漿不僅在具有高固體含量的淤漿制備過程中難以攪拌，而且因?yàn)楫?dāng)該淤漿被老化時(shí)由于高溫而促進(jìn)了凝聚現(xiàn)象，所以轉(zhuǎn)移也是不可能的。因此，因?yàn)橐苑勰┬问绞占浅＠щy，所以上述操作僅在低固體含量下是可能的。為了解決上述缺陷，提出了多階段連續(xù)凝固和老化的方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于具有低固體含量的聚合物淤漿可以被有效地老化，但是該方法可能也不能應(yīng)用于具有高固體含量的淤漿，并且因?yàn)楸仨毻ㄟ^多個(gè)階段而在方法效率方面可能有些差。因此，提出了一種緩慢凝固方法作為另一種方法，該緩慢凝固方法改進(jìn)了由通過促凝劑的分流供入來控制凝固速度而產(chǎn)生的最終粒子的粉末特性。在上述方法中由于凝固在具有能壘的第二阱區(qū)(second well region)中發(fā)生，所以凝固速度緩慢且存在用于完成粒子再分布的空間。因此，通過有規(guī)律的填充制備球形粒子是可能的。但是，促凝劑的總用量與快速凝固的總用量相似，并且該方法是一種通過僅只采用分流供入進(jìn)行凝固的方法。 因此，由于過量的促凝劑而導(dǎo)致的廢水產(chǎn)生是不可避免的，并且對(duì)于第一凝固浴，與快速凝固相比由于引入少量的促凝劑，所以淤漿的粘度增力Π。因此，與快速凝固相比必須加入更多的水以保證流動(dòng)性，因而與快速凝固相比含水量可能高。在所有的上述方法中，所制得的聚合物膠乳淤漿的流動(dòng)性受固體含量、該淤漿的粒度分布和所包含的含水量影響。特別是，其流動(dòng)性極大地受固體含量影響。當(dāng)淤漿的固體含量大于一定量時(shí)，因?yàn)橛贊{的流動(dòng)性快速劣化而該淤漿變得成團(tuán)聚的，結(jié)果，操作不可能進(jìn)行。因此，為了改善淤漿的流動(dòng)性，在凝固過程中可能另外加入大量的水。這大量被加入的水增加了用于將淤漿加熱至凝固溫度和老化溫度而產(chǎn)生的能量成本，并且由于在脫水工序中產(chǎn)生大量的廢水也增加了后處理成本。另外，因?yàn)椴皇褂弥苯诱羝?，而通過使作為介質(zhì)的水冷凝而將能量轉(zhuǎn)移至淤漿，所以其效率可能降低。作為從乳液聚合的膠乳中收集粉末的另一種方法，利用氣相噴霧系統(tǒng)收集聚合物膠乳粉末。這是一種通過使用噴霧器將樹脂噴射到具有過量促凝劑流動(dòng)的表面上，而以球形粉末收集具有高固體含量的聚合物膠乳樹脂的方法。在這種情況下，由于保持高固體含量的聚合物膠乳與促凝劑接觸，所以在與該促凝劑接觸的瞬間完成了快速凝固，因此可以得到高表觀比重，并且在緩慢凝固方法中所要求的球形粉末的收集是可能的。然而，由于為了防止未反應(yīng)膠乳的產(chǎn)生而必須使用過量的促凝劑，所以大量廢水的產(chǎn)生是不可避免的， 并且由于噴霧器經(jīng)常出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，所以上述方法在工藝穩(wěn)定性方面不利。另外，在有機(jī)溶劑存在下控制粉末的粒度和改善表觀比重方面存在大量的研究， 但在這些情況下，只有使用過量的有機(jī)溶劑才可以保證上述粉末特性。作為另一種方法是剪切凝固，其中在應(yīng)用由強(qiáng)機(jī)械力產(chǎn)生的剪切應(yīng)力的情況下， 通過膠乳粒子之間的凝聚而制備淤漿。不使用促凝劑，而通過應(yīng)用由4000rpm或大于 4000rpm的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的剪切應(yīng)力來制備聚合物膠乳淤漿。然而，對(duì)于具有由使用乳化劑而確保的穩(wěn)定性的乳液聚合的聚合物膠乳，剩余的乳化劑殘留在所收集的粉末中，因此，可能在處理過程中不利地影響熱穩(wěn)定性和顏色。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決相關(guān)技術(shù)的多種缺陷，本發(fā)明提供一種制備聚合物膠乳粉末的方法，該聚合物膠乳粉末具有高固體含量，以及具有在采用各種方法通過使用用于乳液聚合的聚合物膠乳樹脂粉末的常規(guī)制備裝置制備聚合物膠乳粉末過程中被保持的工藝特性，所述常規(guī)制備裝置包括凝固浴、老化浴、脫水浴和干燥器。本發(fā)明基于觀察，其中凝固和老化所需的滯留時(shí)間增加至約30分鐘 1小時(shí)，這是因?yàn)槌Ｒ?guī)的凝固浴和老化浴具有分開和獨(dú)立的構(gòu)造，因此產(chǎn)生了多種缺陷。根據(jù)本發(fā)明， 通過使用一種用于聚合物膠乳凝固的新制備裝置，其中凝固浴和老化浴二者均被包括在一體式反應(yīng)器中，并且一個(gè)或多個(gè)銷釘(barrel pin)連接在該一體式反應(yīng)器上，不僅可以在一個(gè)反應(yīng)器中基本上同時(shí)和以非常短的滯留時(shí)間進(jìn)行凝固和老化工序，而且使用少量的促凝劑和直接蒸汽可以保證優(yōu)異的粉末性能。對(duì)于上述聚合物膠乳樹脂粉末，可以將各種性能，例如高固體含量、低含水量、高表觀比重和優(yōu)異的加工性，控制到所需水平。本發(fā)明的實(shí)施方案提供一種用于聚合物膠乳凝固的新制備裝置，其能夠用來制備具有所需高水平的物理性能的聚合物膠乳樹脂粉末。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，提供一種通過使用上述用于聚合物膠乳凝固的新制備裝置，制備具有高固體含量的聚合物膠乳樹脂粉末的方法。根據(jù)本發(fā)明，由于具有高于常規(guī)方法的固體含量的淤漿可以使用用于聚合物膠乳凝固的新制備裝置來制備，并且在乳液聚合的聚合物膠乳的凝固和老化過程中水的用量可以減少到最少，所以能量消耗可以降低且產(chǎn)生的廢水的量可以減少。此外，由于在凝固過程中使用的促凝劑的量可以減少，所以可以達(dá)到成本降低和質(zhì)量改善。另外，由于聚合物樹脂粉末中細(xì)粒子的去除和表觀比重的增加，具有降低物流成本(例如包裝成本和運(yùn)輸成本) 的效果。此外，通過簡(jiǎn)化常規(guī)的凝固和老化工藝以及在30分鐘至1小時(shí)或更長(zhǎng)的長(zhǎng)滯留時(shí)間縮短的情況下凝固，而開發(fā)了一種凝固和老化的一體化方法，通過工藝的簡(jiǎn)化和有效可以達(dá)到運(yùn)行和投資成本的降低。


圖1是圖示說明用于凝固工序的常規(guī)裝置的示意圖；和圖2是圖示說明根據(jù)本發(fā)明用于制備聚合物膠乳淤漿的新設(shè)計(jì)的裝置的一體式反應(yīng)器的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將參考附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。然而，本發(fā)明可以以不同的形式來具體體現(xiàn)，而不應(yīng)該解釋為限于此處所闡述的實(shí)施方案。相反，提供這些實(shí)施方案使得本公開內(nèi)容詳盡且完全，并將向本領(lǐng)域技術(shù)人員更充分地傳達(dá)本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的用于制備聚合物膠乳樹脂粉末的裝置包括膠乳槽、凝固浴、老化浴、脫水器和干燥器，其中所述用于制備聚合物膠乳樹脂粉末的裝置具有在一體式反應(yīng)器中包括凝固浴和老化浴的結(jié)構(gòu)，且該反應(yīng)器的長(zhǎng)度與直徑之比為5 20。另外，本發(fā)明的制備聚合物膠乳樹脂粉末的方法的特征在于，通過使用用于聚合物膠乳凝固的新制備裝置，凝固和老化不在兩個(gè)分開的步驟中進(jìn)行，而是在一個(gè)反應(yīng)器中同時(shí)進(jìn)行。下文，將參考附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明。本發(fā)明涉及一種通過使用一種新設(shè)計(jì)的裝置，其中凝固和老化工藝這兩個(gè)步驟減為一個(gè)步驟，通過具有高固體含量的淤漿的有效凝固和老化，而制備具有低含量細(xì)粒子和改善的表觀比重的粉末的方法。圖2是圖示說明在根據(jù)本發(fā)明的用于制備聚合物膠乳淤漿的新設(shè)計(jì)的裝置中包括凝固浴和老化浴二者的一體式反應(yīng)器的示意圖，其中所述新設(shè)計(jì)的裝置具有在一體式反應(yīng)器100中包括凝固浴和老化浴的結(jié)構(gòu)，且該一體式反應(yīng)器100的長(zhǎng)度L與直徑D之比為 5 20。通常，所述凝固浴和老化浴被包括在分開的反應(yīng)器中，因此，通過向聚合物膠乳中加入促凝劑和適量的水而凝固的聚合物淤漿，被轉(zhuǎn)移到老化浴以在預(yù)定的溫度下進(jìn)行老化處理到預(yù)定的時(shí)間。然而，在本發(fā)明中，凝固和老化在一體式反應(yīng)器100中同時(shí)進(jìn)行。具體而言，聚合物膠乳通過聚合物膠乳供入管線110加入到反應(yīng)器100中，且少量的促凝劑和直接蒸汽分別通過促凝劑供入管線120和蒸汽供入管線130加入到反應(yīng)器100那里。在根據(jù)本發(fā)明的一體式反應(yīng)器100中，插入到反應(yīng)器內(nèi)的銷釘在該反應(yīng)器的外面固定，且一個(gè)或多個(gè)攪拌器150在該反應(yīng)器中旋轉(zhuǎn)。具體而言，一個(gè)或多個(gè)銷釘140a和140b 從一體式反應(yīng)器100的外面被包括在該反應(yīng)器內(nèi)的上部或下部的任一個(gè)表面中。另外，由于內(nèi)部攪拌器150在聚合物淤漿中連續(xù)旋轉(zhuǎn)，所以當(dāng)在制備過程中的聚合物淤漿與內(nèi)部攪拌器150以及銷釘140a和140b接觸時(shí)，可以引起該聚合物淤漿很好地分散而不凝聚。對(duì)銷釘?shù)男螤畈蛔魈貏e限制，且可以使用具有任何形狀的銷釘，例如圓形、三角形、圓錐形、橢圓形、菱形或四邊形的銷釘。對(duì)攪拌器150的樣式不作特別限制，且可以使用具有任何樣式的攪拌器，例如槳式、螺旋式、雙螺旋式或銷(Pin)式的攪拌器。本發(fā)明的裝置可以通過銷釘和內(nèi)部攪拌器的作用以及一體式反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)來調(diào)整聚合物淤漿的粘度，并且在制備具有高粘度的淤漿之后可以通過使用機(jī)械力來調(diào)整其含水量。在具有上述結(jié)構(gòu)的一體式反應(yīng)器100中，凝固反應(yīng)在靠近聚合物膠乳、促凝劑和蒸汽被引入的位置處發(fā)生，老化反應(yīng)在該反應(yīng)器的后部發(fā)生。因此，凝固和老化可以在同一反應(yīng)器中基本上同時(shí)進(jìn)行。特別是，所述一體式反應(yīng)器100可以具有5 20的長(zhǎng)度與直徑之比以同時(shí)進(jìn)行凝固和老化，且在通過分散控制粒度方面具有上述范圍的比例是所希望的。另外，由于使水的用量最小化且使用直接蒸汽，所以可以通過引起蒸汽冷凝來有效提供熱量。同時(shí)，通過使用上述用于聚合物膠乳凝固的新制備裝置制備本發(fā)明的具有高固體含量的聚合物膠乳樹脂粉末的方法，其特征在于，凝固和老化不在兩個(gè)分開的步驟中進(jìn)行， 而在一個(gè)反應(yīng)器中同時(shí)進(jìn)行。在本發(fā)明中所使用的聚合物膠乳是固體含量為10wt% 90wt%的乳液聚合的聚合物膠乳，并且可以是由乙烯基氰化合物、共軛二烯化合物和芳族乙烯基化合物組成的接枝共聚物。該接枝共聚物是通過使芳族乙烯基化合物和乙烯基氰化合物單體的混合物與共軛二烯化合物聚合而制備的。上述共軛二烯化合物選自丁二烯橡膠(BR)、乙烯-丙烯-二烯單體橡膠(EPDM)、 鹵化丁基橡膠、丁基橡膠、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(SIQ和苯乙烯-丁二烯橡膠(SBR)中。另外，上述乙烯基氰化合物選自丙烯腈、甲基丙烯腈、乙基丙烯腈及其衍生物中。上述芳族乙烯基化合物選自苯乙烯、α -甲基苯乙烯、α-乙基苯乙烯、對(duì)甲基苯乙烯、乙烯基甲苯及其衍生物中。 上述接枝共聚物的固體含量為25wt % 60wt %，且其固體含量可以包含40 70wt%的丁二烯、5 20wt%的丙烯腈和10 40wt%的苯乙烯。本發(fā)明的聚合物膠乳不限于由乙烯基氰化合物、共軛二烯化合物和芳族乙烯基化合物組成的接枝共聚物，且可以使用包含乳化劑以保持其穩(wěn)定性的其它聚合物膠乳。上述包含乳化劑以保持其穩(wěn)定性的其它聚合物膠乳的實(shí)例可以是苯乙烯聚合物、 丁二烯聚合物、苯乙烯-丁二烯共聚物、丙烯酸烷基酯聚合物、甲基丙烯酸烷基酯聚合物、 丙烯酸烷基酯-丙烯腈共聚物、丙烯腈-丁二烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、 丙烯腈-丙烯酸烷基酯-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸烷基酯-丁二烯-苯乙烯共聚物或丙烯酸烷基酯-甲基丙烯酸烷基酯共聚物等。所述促凝劑的實(shí)例可以是水溶性無機(jī)酸，例如硫酸、磷酸和鹽酸，或者可以是無機(jī)鹽，例如硫酸鹽和鈣鹽。一般而言，可以引入多于凝固所需的理論值的促凝劑，且在本發(fā)明中，基于100重量份的聚合物膠乳，該促凝劑以0. 5 5. 0重量份的量使用，可以以0. 5 3. 0重量份的量使用，例如，可以以0. 5 2. 0重量份的量使用。也就是說，在本發(fā)明中，僅微量的促凝劑可以使聚合物膠乳有效凝固。本發(fā)明通過向聚合物膠乳中加入促凝劑和直接蒸汽，經(jīng)過凝固來制備聚合物膠乳淤漿，并且當(dāng)所使用的聚合物膠乳的固體含量高于要制備的聚合物淤漿的固體含量時(shí)，可以選擇性地加入液相的水來調(diào)整固體含量。此時(shí)，為了達(dá)到適當(dāng)?shù)墓腆w含量，基于100重量份的聚合物膠乳，所加入的水的含量可以在5 500重量份的范圍內(nèi)選擇。因此，凝固和老化通過向圖2所示的一體式反應(yīng)器中加入聚合物膠乳、少量的促凝劑、直接蒸汽以及如果需要液相的水來進(jìn)行。此時(shí)，凝固和老化溫度可以為60°C 100°C。在具有圖2結(jié)構(gòu)的一體式反應(yīng)器中，凝固反應(yīng)在靠近聚合物膠乳、促凝劑和蒸汽被引入的位置處發(fā)生，老化反應(yīng)在該反應(yīng)器的后部發(fā)生。因此，凝固和老化可以在同一反應(yīng)器中基本上同時(shí)進(jìn)行。同時(shí)，存在于一體式反應(yīng)器中的聚合物淤漿的滯留時(shí)間為0. 5分鐘 30分鐘，可以為0.5分鐘 10分鐘，例如，可以為0.5 5分鐘。與當(dāng)使用圖1所示的常規(guī)制備裝置分開進(jìn)行凝固和老化工藝時(shí)需要約30分鐘 1小時(shí)的長(zhǎng)滯留時(shí)間的情況不同，使用本發(fā)明中新設(shè)計(jì)的裝置可以以非常短的滯留時(shí)間制備具有優(yōu)異的粉末性能的淤漿。在滯留時(shí)間期間凝固過程基本上在數(shù)秒至1分鐘內(nèi)完成，老化在凝固過程完成之后立即進(jìn)行并持續(xù)進(jìn)行到該聚合物淤漿被排出到一體式反應(yīng)器外。在本發(fā)明中，反應(yīng)可以以聚合物淤漿在凝固和老化過程中的滯留時(shí)間超過30分鐘的方式來進(jìn)行，但因?yàn)樵撗b置的尺寸將變大，所以上述情況不經(jīng)濟(jì)。使用上述方法制得的本發(fā)明的聚合物膠乳淤漿的固體含量隨聚合物膠乳的固體含量不同而不同，但該聚合物膠乳淤漿的固體含量通常可以為25wt% 60wt%。當(dāng)所述固體含量小于25wt%時(shí)，因?yàn)橛贊{的流動(dòng)性太高，所以該淤漿的滯留時(shí)間可能不能得到保證， 而當(dāng)所述固體含量高于60wt%時(shí)，因?yàn)橛贊{的進(jìn)給力降低而導(dǎo)致淤漿堵塞裝置的內(nèi)部，所以可能不能進(jìn)行運(yùn)行。所述聚合物淤漿，其中凝固和老化同時(shí)進(jìn)行，該聚合物淤漿從一體式反應(yīng)器排出， 并轉(zhuǎn)移至淤漿儲(chǔ)存槽中。經(jīng)凝固和老化的淤漿通過常規(guī)的脫水和干燥工序以粉末狀被收集。盡管在常規(guī)工藝中對(duì)于聚合物鏈之間的互相滲入要求在高溫下進(jìn)行老化，但在本發(fā)明中具有高固體含量的聚合物淤漿可以以短的滯留時(shí)間通過凝固和老化工藝來制備。對(duì)于通過脫水和干燥制得的粉末，因?yàn)樯鲜瞿烫匦?，所以可以得到高表觀比重，并且細(xì)粒子的含量可以非常小。另外，由于具有高粘度的淤漿可以根據(jù)選擇性地包括液相的水來制備， 所以可以利用攪拌器的機(jī)械力來調(diào)整含水量，并且可以制得具有低含水量的粉末。根據(jù)本發(fā)明最終制得的聚合物膠乳樹脂粉末的含水量可以為30wt%或小于 30wt %，就增加表觀比重而言這可能是所希望的。此外，在根據(jù)本發(fā)明最終制得的聚合物膠乳樹脂粉末中，平均粒徑為75 μ m或小于75 μ m的細(xì)粒子的含量可以為1. 5wt%或小于1. 5wt%，就粉末收集過程中使飛散現(xiàn)象最小化和使產(chǎn)物回收效率最大化而言這可能是所希望的。下文，為了更清楚地理解本發(fā)明而提供了實(shí)施例，但是給出以下實(shí)施例只是用于舉例說明本發(fā)明，而本發(fā)明的范圍不限于以下實(shí)施例。實(shí)施例1本發(fā)明的由乙烯基氰化合物、共軛二烯化合物和芳族乙烯基化合物組成的接枝共聚物是丙烯腈(AN)-丁二烯(BD)-苯乙烯(SM)共聚物，該共聚物的AN BD SM的重量百分比為13 60 27，以及固體含量為44%。上述膠乳以12kg/hr的流速引入圖2所示的新的一體式反應(yīng)器中，且基于100重量份的總聚合物含量，稀硫酸(H2SO4)以1.0重量份的量用作促凝劑。在引入直接蒸汽時(shí)， 對(duì)應(yīng)于淤漿的固體含量，將液相的水另外與硫酸混合，然后被引入以將聚合物膠乳淤漿的固體含量調(diào)整為30%。在新設(shè)計(jì)的一體式反應(yīng)器中的滯留時(shí)間平均為1.5分鐘，且凝固和老化溫度為 75°C。在凝固過程完成之后老化過程立即開始并持續(xù)進(jìn)行到淤漿被排出到一體式反應(yīng)器夕卜。經(jīng)凝固的淤漿通過新設(shè)計(jì)的攪拌器排出到一體式反應(yīng)器外，并轉(zhuǎn)移至淤漿儲(chǔ)存槽。經(jīng)凝固和老化的淤漿通過脫水和干燥工序以聚合物樹脂粉末狀被收集。實(shí)施例2除了聚合物膠乳淤漿的固體含量為35%之外，按照與實(shí)施例1相同的方式制備聚合物樹脂粉末。實(shí)施例3除了聚合物膠乳淤漿的固體含量為44%之外，按照與實(shí)施例1相同的方式制備聚合物樹脂粉末。
實(shí)施例4除了基于100重量份的聚合物膠乳，使用的促凝劑的供入量是0. 7重量份之外，按照與實(shí)施例1相同的方式制備聚合物樹脂粉末。實(shí)施例5除了基于100重量份的聚合物膠乳，使用的促凝劑的供入量是1. 5重量份之外，按照與實(shí)施例1相同的方式制備聚合物樹脂粉末。對(duì)比例1采用圖1的常規(guī)裝置制備乳液聚合的膠乳。引入與實(shí)施例1相同的膠乳，并且基于100重量份的總聚合物含量，10%稀硫酸以1. 0重量份的量用作促凝劑。通過另外加入水將總淤漿的固體含量調(diào)整至27%以保持該淤漿的流動(dòng)性，滯留時(shí)間為10分鐘，以及凝固溫度保持在75°C。經(jīng)凝固的淤漿通過溢流法轉(zhuǎn)移到老化浴中，在老化浴中的滯留時(shí)間為60 分鐘，其溫度保持在90°C。后續(xù)工序與實(shí)施例1的相同。對(duì)比例2除了基于100重量份的聚合物含量，對(duì)比例1中的促凝劑以1. 5重量份的量使用之外，按照與對(duì)比例1相同的方式制備乳液聚合的膠乳。對(duì)比例3除了基于100重量份的聚合物含量，對(duì)比例1中的促凝劑以2. 0重量份的量使用之外，按照與對(duì)比例1相同的方式制備乳液聚合的膠乳。使用以下方法測(cè)量了實(shí)施例和對(duì)比例的聚合物膠乳樹脂粉末的含水量、表觀比重、粒度分布和白度值，其結(jié)果示于表1中。1)含水量在150°C完全干燥之后使用濕度計(jì)(Mettler Toledo HR83-P)測(cè)量重
量變化。2)表觀比重根據(jù)ASTM D1985測(cè)量。3)粒度分布使用標(biāo)準(zhǔn)篩測(cè)量粒徑，并測(cè)定粒徑為75 μ m或小于75 μ m的細(xì)粒子的含量和粒徑為1400 μ m或大于1400 μ m的粗粒子的含量。4)粉末的白度使用色度計(jì)(Hunter Lab Co. Color Quest II)測(cè)量L、a和b值。 L、a和b分別是指表示固有顏色的坐標(biāo)軸的值。L的值可以為0 100，且當(dāng)值接近0時(shí)L 表示黑色，而當(dāng)值接近100時(shí)L表示白色。a相對(duì)于0可以為正數(shù)或負(fù)數(shù)，且當(dāng)值大于0時(shí) a表示紅色，而當(dāng)值小于0時(shí)a表示綠色。b相對(duì)于0可以為正數(shù)或負(fù)數(shù)，且當(dāng)值大于0時(shí) b表示黃色，而當(dāng)值小于0時(shí)b表示藍(lán)色。[表 1]
9固體促凝劑八t θ ^細(xì)粒子粗粒子顏色
權(quán)利要求
1.一種用于制備聚合物膠乳樹脂粉末的裝置，包括膠乳槽；凝固?。焕匣?；脫水器；和干燥器，其中，所述用于制備聚合物膠乳樹脂粉末的裝置具有在一體式反應(yīng)器中包括凝固浴和老化浴的結(jié)構(gòu)，且該反應(yīng)器的長(zhǎng)度與直徑之比為5 20。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備聚合物膠乳樹脂粉末的裝置，其中，一個(gè)或多個(gè)銷釘從所述包括凝固浴和老化浴的一體式反應(yīng)器的外面被包括在該反應(yīng)器內(nèi)的上部或下部的至少一個(gè)表面中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備聚合物膠乳樹脂粉末的裝置，其中，一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部攪拌器被包括在所述包括凝固浴和老化浴的一體式反應(yīng)器中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備聚合物膠乳樹脂粉末的裝置，其中，聚合物的凝固和老化在所述包括凝固浴和老化浴的一體式反應(yīng)器中基本上同時(shí)進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備聚合物膠乳樹脂粉末的裝置，其中，所述包括凝固浴和老化浴的一體式反應(yīng)器包括聚合物膠乳供入管線、促凝劑供入管線和蒸汽供入管線。
6.一種使用權(quán)利要求1的制備裝置制備聚合物膠乳樹脂粉末的方法，其特征在于，凝固和老化不在兩個(gè)分開的步驟中進(jìn)行，而在一個(gè)反應(yīng)器中同時(shí)進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，在所述凝固和老化過程中聚合物淤漿的滯留時(shí)間為0. 5分鐘 30分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，聚合物淤漿的固體含量為25wt% 60wt%。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，基于100重量份的聚合物膠乳，所述凝固通過加入0. 5 5重量份促凝劑和直接蒸汽來進(jìn)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述聚合物膠乳的固體含量為10wt% 90wt%o
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述聚合物膠乳是由乙烯基氰化合物、共軛二烯化合物和芳族乙烯基化合物組成的接枝共聚物。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述聚合物膠乳選自苯乙烯聚合物膠乳、丁二烯聚合物膠乳、苯乙烯-丁二烯共聚物膠乳、丙烯酸烷基酯聚合物膠乳、甲基丙烯酸烷基酯聚合物膠乳、丙烯酸烷基酯-丙烯腈共聚物膠乳、丙烯腈-丁二烯共聚物膠乳、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物膠乳、丙烯腈-丙烯酸烷基酯-苯乙烯共聚物膠乳、甲基丙烯酸烷基酯-丁二烯-苯乙烯共聚物膠乳和丙烯酸烷基酯-甲基丙烯酸烷基酯共聚物膠乳中。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，在所述聚合物膠乳樹脂粉末中，平均粒徑為 75 μ m或小于75 μ m的細(xì)粒子的含量為1. 5wt%或小于1. 5wt%。
14.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述聚合物膠乳樹脂粉末的含水量為30wt%或小于30wt%。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于制備聚合物膠乳樹脂粉末的具有新設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)的裝置，其中該裝置具有在一體式反應(yīng)器中包括凝固浴和老化浴的結(jié)構(gòu)，且該反應(yīng)器的長(zhǎng)度與直徑之比為5～20。通過使用本發(fā)明的裝置，凝固和老化工藝不僅可以在一個(gè)步驟中進(jìn)行，而且在淤漿的制備過程中通過使用少量的促凝劑和蒸汽，凝固可以在高固體含量的狀態(tài)下進(jìn)行。因此，由于用于溫度提高的蒸汽的用量少，能量消耗可以降低。另外，可以獲得具有低含水量和低細(xì)粒子含量的淤漿，通過另外應(yīng)用機(jī)械力可以調(diào)整聚合物膠乳淤漿的含水量，并且可以調(diào)整表觀比重。
文檔編號(hào)B01J2/00GK102481535SQ201080035034
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月7日
發(fā)明者吳玄澤, 樸恩宣, 李亨燮, 金昌述, 金龍 申請(qǐng)人:Lg化學(xué)株式會(huì)社