[发明专利]用于连续合成二烯弹性体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于以高转化率本体合成或在“半本体”浓缩介质中合成二烯弹性体的方法。本发明特别适用于二烯弹性体的连续生产。

背景技术

在本体聚合的过程中，反应介质不具有溶剂或稀释剂。单体则在没有任何溶剂的情况下进行聚合。反应介质的接触的组分为单体、聚合物和允许进行聚合的催化体系的成分。当相比于溶液聚合时，在“半本体”浓缩介质中的聚合本身仅使用少量的溶剂。其为在溶液中进行的聚合，所述溶液中聚合物浓度较高而溶剂浓度较低。

反应介质中溶剂或稀释剂的不存在，或替代性的少量溶剂或稀释剂的存在具有显著的经济优点和环境优点。聚合中溶剂或稀释剂的使用涉及在聚合步骤之后从制备的聚合物中分离溶剂或稀释剂。取出的溶剂或稀释剂通常再循环从而再使用。取出和再循环溶剂或稀释剂的成本显著增加了聚合物的合成成本。

因此，本体聚合或半本体聚合提供了许多优点。这种类型的聚合在经济上是特别令人感兴趣的，首先是关于投资成本。特别地，由于使用少量的溶剂，装置的项目(特别是反应部件外部的项目)的尺寸得以减小。

溶剂或稀释剂的量的减少也能够实现反应器的更高的生产效率。

此外，溶剂或稀释剂的减少或省略允许减少用于从溶剂中分离弹性体所需的能量(以用于通过汽提除去溶剂的蒸汽的形式)，并且还允许减少待处理的溶剂的流量。所有这些特征造成聚合方法的能量成本的降低。

此外，催化剂的量通常减少，这降低了起始材料的成本。

除了这些经济方面之外，溶剂流量的减少具有环境影响，因为其造成排放损失的减少和能量消耗的减少。

过去已经提出数个用于共轭二烯的本体聚合或半本体聚合的方法。

可以提及例如专利EP 0 127 236 B1，其描述了丁二烯的本体聚合。其为不使用或使用小比例的溶剂进行的丁二烯的连续催化聚合，所述比例至多为2质量％，以单体的质量计。钕基催化体系和丁二烯被进料至聚合反应器/挤出机。使用在反应器/挤出机入口处的在溶剂+单体的总质量的66％和96％之间的单体含量进行聚合。在这种类型的反应器中，停留时间的变化有限。该主要缺点使得不能实现需要长停留时间的反应。其也不能提供反应的实施灵活性。此外，使用这种类型的反应器/挤出机，难以具有恒定的聚合温度，取决于所使用的催化体系，所述聚合温度可能对合成的聚合物的性质(特别是其微观结构或其宏观结构)具有影响。

另一个文献，专利申请W0 2005/087 824，描述了用于共轭二烯的聚合的方法，所述方法可以以连续模式或批量模式使用小于50质量％的溶剂进行。所述方法使用基于镧系元素或钴的催化体系。聚合在第一反应器中以至多不大于20％的转化率进行。聚合物被排出和输送至第二反应器，在所述第二反应器中可以进行脱挥发作用。

20％的低转化率的限制造成该方法的低生产效率。此外，必须取出和处理未转化的单体从而再次引入第一反应器。该处理在大体积的未转化单体上进行。所述方法的该方面使得其吸引力有限，因为其对方法的成本具有经济影响和能量影响。

本体聚合或半本体聚合的低转化率的限制还由如下物理现象的出现决定：所述物理现象可能使所获得的聚合物的性质劣化并且在工业生产中造成不受控制的情况。特别地，在反应介质中的一定聚合物浓度下或高于一定聚合物浓度下，由于聚合反应的能量的作用而造成的液体单体的一部分的蒸发造成反应介质的过度膨胀。在所述操作条件下，不再有可能控制反应热，因此聚合物可能变性。

过去已经提出用于克服聚合介质的膨胀问题的解决方案，特别是降低转化率并且将转化率维持低于极限(在给定温度下超过所述极限观察到上述现象)的解决方案。

因此，US 3 770 710的直接目的在于克服膨胀现象，其提出了用于在两个步骤中连续聚合共轭二烯的方法。第一步骤涉及液体丁二烯在低温(低于50℃)下的聚合，从而实现在20％和40％之间的转化率。通过液相的受控蒸发维持所述温度。第二步骤涉及继续聚合并且在与第一区域(特别是挤出机)分离的区域中在50℃至150℃的更高温度下干燥所获得的聚合物。

尽管避免了膨胀现象，所述文献中描述的方法具有与其它现有方法相似的缺点，特别是由于小于40％的转化率而造成的方法的低生产效率，以及由于需要操纵大体积的未转化单体而造成的低吸引力，这造成较大的经济影响和能量影响。

根据现有技术的本体聚合方法，所提出的技术问题特别在于：能够提供用于在高度浓缩介质中以连续模式合成二烯聚合物的方法，所述方法还具有增加的生产效率，同时避免反应介质的膨胀现象并且允许方法特别是在宽温度范围内的实施灵活性，同时保持反应温度恒定。