[发明专利]在制备聚合物分散体时破裂泡沫的方法

说明书

本发涉及一种在制备聚合物分散体时使用机械破泡机破裂泡沫的方法。从广泛意义上说聚合物分散体的“制备”是已知的，它包括聚合的前处理和前体以及实际的聚合和后处理，例如，在对制备过程中高表面活性剂的聚合物分散体、在后处理过程中聚合物分散体、在从高大气压返回到大气压过程中聚合物分散体、在重力或喷射引入到真空容器中的过程中聚合物分散体进行消泡，或者在对单体与表面活性剂的乳化过程中进行消泡。

在化学、生物和制造加工过程中可能形成泡沫。特别对被搅拌的乳液、溶液或悬浮液聚合物而言更是这样，它们一般具有高的表面活性剂含量。泡沫是不希望有的，因为它们通常会使传感器丧失功能，有可能导致反应器壁的粘附和结垢，从而必须增加清理，并因此在工作过程中或在填充容器时可能会延长工作周期。因此，在许多情况中，即使是在使用较大的容器时，上述问题也只能被部分地消除。这些缺陷在涉及聚合物分散体时起特别重要的作用。

因此，已对成泡过程进行了研究，并开发出消除不想要的泡沫或避免它们形成的方法。现已提出了许多试验方法(参见，例如，水稀释性的涂料聚合物溶液泡沫的测定，J.Kozakiewics等人，Journal of Coatjng CoatingsTechnology 65(1993)47～52)。然而，迄今仍不可能对有关方法作出充分的解释，并且许多问题尚未被证实已得到了解决。

泡沫问题一般是通过添加消泡剂来解决的。为此可以使用各种不同种类的物质(参见，消泡，P.R.Garrett，Surfactant Science Series，Vol.45，Marcel Dekker，Inc.，.New York(1993))。这样化合物的一般作用原理在于它们具有两亲的特性和由不能与正常的表面活性剂分子相混合的庞大分子组成，并且它们在反应介质中事实上是不溶解的。这些分子被结合到泡沫气泡的稳定化界面薄膜(泡沫薄层)中，在该处它们产生弱的点，这些弱的点大大地降低了膜的弹性(马兰各尼效应)，从而导致快速而可靠的泡沫破坏或防止泡沫形成。然而，在某些应用中，特别是在基于聚合物分散体涂覆情况中，现已发现，这样的化合物常常引起爆裂现象，例如形成鱼眼。添加消泡剂的另一缺点是这些产品的成本很高。

另一种消除不想要泡沫的可能性是用机械破坏和消除它们。在生物技术领域中，例如在频频要求充注空气或其他气体并因此具有强烈起泡倾向的反应体系中，在进行各种生物反应的反应器中装有机械破泡机。

许多被装在反应器中的这样装置的一个共同特点是它们在液体表面上旋转、吸入任何被形成的泡沫、使它偏移并沿径向抛出，换句话说以平行液面方向将其射出。这些被加速的小滴通过机械能的作用破裂另外的泡沫。

就不同类型的结构而言，泡沫流入到破泡机中并同样地从侧向被射出。

在另一种类型中，泡沫受到压缩而最终留下的无泡沫的液体流回到反应溶液中。

M.Zlokarnik在Chem.-Ing.-Tech.56(1984)839～844中描述一种锥形机械破泡机，该破泡机使用离心力和由于环形沟槽之故还使用科里奥里力来压缩泡沫。根据该出版物，这种破泡机既可被直接装在反应器中也可被装在消泡室中。显然，所说的出版物的第1节的第一段是通过实施例而提出的，在讨论已知泡沫问题的过程中，经常遇到的困难是与在乳液聚合终了后清除剩余聚合物相关的(布纳橡胶生产)；然而，Zlokarnik破泡机的唯一应用是在生物反应器和微生物过程中(参见，例如P.840的左栏中部和P.843的右栏第2段)。该破泡机通过生物反应器的加工工艺而被最优化。

破泡机的另一个例子是EKATO Foamjet(EKATO Comany brochure；Handbuch der Ruhrtechnik(1990)，page SF6～SF8)，其作用原理是基于机械与化学(添加消泡剂)消泡的结合(参见SF7，第3段)。

另外一些破泡机被论及在“Verfahrenstechnische Berechnungsmethoden”，Vol.4，Verlag Chemie(1988)，on pages 208 and 209中。它们包括旋风分离器，Franz离心机和FUNDAFOM破泡机。旋风分离器需要高的上游压力并且还处于后发泡的位置上。Franz离心机只吸入能快速流动的泡沫。FUNDAFOM破泡机以上游压力为10～20kPa的条件下操作，并要求对通入的空气进行预先压缩。