[发明专利]在高抗冲聚苯乙烯反应器中实现高橡胶效率的方法

说明书

相关申请的交叉引用

未应用。

技术领域

本发明总体上涉及聚苯乙烯的制造。更具体地，本发明涉及使用连续搅拌罐式反应器或活塞流动反应器或其组合制造高抗冲聚苯乙烯。

背景技术

单亚乙烯基芳族化合物例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯和环上取代的苯乙烯的弹性体增强的聚合物被广泛用于宽范围的商业应用中。例如，离散的弹性体颗粒例如交联橡胶分散遍及苯乙烯聚合物基体的弹性体增强的苯乙烯聚合物可用于宽范围的应用，包括食品包装、办公用品、汽车部件、家用品和消费品、建筑绝缘体和化妆品包装。这样的弹性体增强的聚合物通常称为高抗冲聚苯乙烯(HIPS)。

聚合物例如HIPS的制造方法可采用使用连续流动方法的聚合。连续流动方法涉及包括多个相继布置的反应器的设备，其中从一个反应器到下一反应器，聚合程度增加。HIPS的制造中使用的反应器类型可包括连续搅拌罐式反应器(CSTR)和/或活塞流动反应器(PFR)。例如反应容器的布置和反应条件的因素影响所制造的HIPS的特性。在各反应器内的聚合程度(其导致不同的机械和/或光学性质)以及弹性体内容物的量可决定所制造的HIPS的等级。

HIPS的物理特性和机械性质取决于许多因素例如交联橡胶颗粒的颗粒尺寸。HIPS材料的重要品质为这样的材料耐环境应力开裂的能力。该能力必须与高抗冲强度的特性结合以便可用于制品例如食品容器。此外，这样的制品的其它重要性质包括挠曲强度和拉伸强度。

对于用于制备食品容器的HIPS或者任何其它热塑性聚合物，耐应力开裂性或者耐环境应力开裂性(ESCR)的性质是特别重要的。这样的聚合物容器的食品内容物通常不可使制成所述容器的HIPS或者任何其它类型的聚合物材料降解，但是当热塑性聚合物由挤出片材热成型时，残余应力被锁在模塑制品中。这些应力使聚合物开始受所述聚合物通常不受影响的物质的侵袭。由使用橡胶改性以提高抗冲强度的苯乙烯聚合物制造的这样的制品在与存在于有机食品中的普通物质例如脂肪和油接触时易于应力开裂。同样，这样的产品在与含有氟和溴的有机发泡剂例如卤代烃接触时也经历应力开裂。在家用物品例如冰箱衬里中通常存在这些聚合物，在用聚氨酯泡沫填充冰箱中的空腔时，由于所述泡沫中采用的发泡剂，其可开裂。

过去，防止或减轻环境应力开裂的努力由通常涉及其中在聚苯乙烯层与发泡剂之间或者在聚苯乙烯层与脂肪食品材料之间设置聚合物中间保护层的多层聚合物结构的复杂程序组成。用于将所述苯乙烯与这些物质隔离的一种这样的材料层为称作ABS或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的三元共聚物材料。改善高抗冲单乙烯基芳族聚合物的耐应力开裂性的其它尝试包括提高所述聚合物中混入的橡胶的量。然而，较高的橡胶含量可降低拉伸和挠曲强度并且典型地将提高成本。

所使用的连续流动方法的类型、以及所利用的弹性体的量大大影响HIPS制造成本。因此，期望开发用于制造具有增强的机械性质例如抗冲强度、延性和ESCR的具有降低的弹性体含量的HIPS的设备和方法。还期望开发用于制造具有改善的耐环境应力开裂性的HIPS的设备和方法。

发明内容

本发明的一个实施方式为制造高抗冲聚苯乙烯的方法，包括将至少一种乙烯基芳族单体、弹性体、和自由基引发剂进料到第一线性流动反应器中以形成反应混合物。使所述第一线性流动反应器中的所述反应混合物聚合至在相转化发生的点之下的点以制造第一聚合混合物。将来自所述第一线性流动反应器的所述第一聚合混合物进料至第二线性流动反应器，在所述第二线性流动反应器中使所述第一聚合混合物进一步聚合至至少所述混合物的相转化点以制造第二聚合混合物。然后将来自所述第二线性流动反应器的所述第二聚合混合物进料至第三线性流动反应器并且任选地更多反应器，以进行所述第二聚合混合物的后转化聚合。

本发明的一个实施方式为制造高抗冲聚苯乙烯的方法，包括将至少一种乙烯基芳族单体、弹性体、和自由基引发剂进料至混合罐以形成反应混合物，之后将所述反应混合物从所述混合罐进料至第一线性流动反应器并且如上述方法中那样进行。

本发明的一个替代实施方式包括将至少一种乙烯基芳族单体、弹性体、和自由基引发剂进料至加热的混合罐以形成反应混合物；和将所述加热的混合罐中的所述反应混合物进行加热，之后将所述反应混合物从所述混合罐进料至第一线性流动反应器并且如上述方法中那样进行。