[发明专利]聚合反应器和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于制备液体聚合物的聚合反应器和控制在该反应器中制备的液体聚合物的粘度的装置。本发明尤其涉及静态反应器，更具体地涉及适用于通过例如缩合反应聚合单体和/或低聚物的静态反应器。本发明还涉及制备液体聚合物的方法。

背景技术

聚合反应器已经用于各种聚合方法。反应器也适用于间歇方法或连续方法。本发明涉及后一类型。目前最通用的连续聚合反应器是具有一些能够使反应剂和必要时存在的催化剂混合和迫使反应混合物经过反应器的活动部件的动态系统。动态反应器需要可观的维修费用和易发生一些活动部件的潜在破损。其中不使用活动部件来迫使反应混合物经过反应器的静态连续反应器也是已知的。在这些反应器中的充分混合主要通过适合的内部几何结构和/或在反应器构造中存在的内部构件例如挡板来实现。

在现有的静态连续反应器中，试剂的停留时间被显著地延长，在催化剂的有效分布和传热至关重要的情况下尤为如此。目前仍然需要提供通过使用有效的静态反应器使聚合物以改进方式形成的聚合方法。

EP-A-522 776公开了通过在聚合反应器中缩合单体和/或低聚物来制备液体聚合物的方法。该方法包括将单体和/或低聚物与适量的催化剂混合、将所得到的反应混合物与加压气体混合以使它达到泡沫状的稠度、将泡沫混合物经入口喂入具有多孔壁的反应室中并引起单体和/或低聚物聚合。在一个实施方案中，入口是喷雾装置，它与其它加压气体的使用和狭窄反应室的使用协同作用，促进泡沫的形成。泡沫产生了大的气-液界面，有助于缩聚反应方法的使用。然而，反应器需要以适用于该方法为目的被特殊制造。

EP0657209公开了通过缩合反应制备液体聚合物的方法，其中将单体和/或低聚物与催化剂混合并且被喷雾装置分散以便在反应室中形成小液滴以及在分散状态下引起聚合。在这种情况下，催化剂的用量作为预定的恒定量添加，以预混合组合物中有机硅的重量为基准计，一般是大约0.001-5wt％催化剂。喂入用于雾化该预混物的压缩气体并以相同的速度从系统中抽出。

目的在于在连续的基础上制备具有规定最终粘度范围的液体聚合物如有机硅聚合物的尝试例如公开在US4,250,290和GB1,174,219中；US4,250,290公开了连续生产二有机聚硅氧烷的方法，其中将催化剂加到环状聚硅氧烷单体中，所得混合物借助活塞式流动进入并穿过静态混合机。聚合物粘度以双重方式、首先通过将链终止剂加到混合机的起始部分和其次通过在聚合结束时减活催化剂来加以控制。GB1,174,219公开其中起始原料首先在混合室中混合的方法。所得混合物被迫进入和穿过反应室进入到排出部件。反应室沿其长度方向装有至少一个脱气区，从而气体可以从反应混合物中被除去。最终反应产物的粘度通过混合物穿过反应室的速度来控制。

一般来说，为获得具备预定所需粘度的聚合物，通过定期测量粘度和使用附加混合步骤从而使反应产物与具备较高或较低粘度的聚合物混合，现有技术克服了生产具有不适当粘度的聚合物反应产物的问题。这种混合步骤产生了具有一种宽分子量分布，即一种在某些情况下已知会不利地影响所得聚合物的机械性能的特征的反应产物。此外，附加步骤的使用导致历时较长和因此典型地更昂贵的工艺过程。

DE3914912描述了用于获得具有所需粘度的高分子量聚合物的系统，其中在聚合物离开反应室时测量它的粘度，而任何被发现不处在所需范围内的所得到的聚合物被自动排出并且一旦被包含在排出聚合物中的催化剂被中和或减活后该聚合物就被循环到反应室中。然而，这意味着在粘度测定和样品循环之间具有相当长的停滞时间，因此具有不适当粘度的反应产物的潜在主要部分在循环开始和反应条件的任何改变或类似情况之前从反应室中被释放出来。

发明概述

根据本发明的第一个方面，提供用于生产具有预定粘度范围的液体聚合物的连续静态聚合反应器装置，它包括：

i)包括进口装置、细长的中空反应室和出口装置的反应器

ii)用于将单体和/或低聚物加入进口装置的供给装置，所述进口装置用于将反应混合物引入到反应室中，和

iii)将至少一种粘度控制剂引入到供给装置以形成具有单体和/或低聚物的反应混合物的装置，

其特征在于该装置用于保持反应室中的反应混合物/聚合物的温度和流速值基本恒定以及提供用于检测在进口装置和出口装置之间的预定压降值的任何变化并计算和控制将至少一种粘度控制剂中的一种或多种引入供给装置的补偿速度的控制装置，所述补偿速度使在进口装置和出口装置之间的压降回复到预定值。

这里使用的概念“包括”最广义地用来表示和覆盖概念“包含”、“含有”和“由…组成”。