[发明专利]聚合物树脂制备装置、聚合容器和聚合物树脂制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制备聚合物树脂的装置和方法。优选地，本发明涉及一种用于制备高度透明树脂比如作为共聚物树脂的苯乙烯-丙烯腈共聚物树脂(SAN)和甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物树脂(MS)的制备装置和制备方法。

背景技术

通常地，苯乙烯-丙烯腈共聚物树脂(下面有时候被描述为″SAN″)已经以工业规模制备。出于改善生产率等的原因，这种SAN以连续方式制备。

另一方面，SAN通过作为原料的苯乙烯和丙烯腈的共聚反应而制备，并且这种共聚反应是放热反应。因此，为了以稳定方式连续地制备SAN，必须移除聚合热。因此，作为用于制备这种SAN的装置，提出了一种在聚合容器内部包括空间区域(spatial area)的装置，由此通过将聚合溶液的一部分蒸发到该空间区域中来移除聚合热。

顺带地，这种SAN具有优异透明性的特性。然而，如果SAN的组成，即，在SAN中的苯乙烯和丙烯腈组分的重量比不同，则这种透明性由于SAN变浊而降低。因此，为了获得优异透明性的SAN，有必要使在聚合容器内部的聚合溶液的组成和温度均一化。

然而，在如上所述在聚合容器内部包括空间区域由此将热以潜热形式移除的制备装置中，蒸发出的单体、溶剂等的组成以及它们在聚合溶液中的组成彼此不同。如果这种蒸气被冷凝并且进料回到聚合容器内，产生了这些组分在聚合溶液中的组成不同的部分。此外，操作因素，比如压力、温度和液面在这个装置中彼此干扰，因此不断地变化。因此，停留时间和聚合比率变化，由此使得难于保持停留时间和聚合比率恒定。结果，通过共聚反应制备的SAN的组成变得不均匀，由此损害了SAN的透明性。

因此，常规地提出了一种制备装置，其包括冷却器，由此聚合热通过冷却器移除。

日本专利公布47-610公开了一种制备装置，其在聚合容器内部包括冷却装置，由此聚合热通过该冷却装置移除。这种制备装置的特征在于无需在聚合容器内部提供空间区域。因此，能够通过保持恒定的原料进料比而使聚合容器内的聚合溶液的停留时间恒定。此外，该制备装置的优点在于：不需要考虑由蒸气组分的冷凝引起的组成变化。

日本专利公布55-35912公开了一种在外部附着的热移除装置(冷却器)，其能够刮擦管的内壁。温度比聚合温度低5℃以上但不超过40℃的冷却介质流过这种热移除装置(冷却器)的外壳。通过使用泵将聚合溶液从聚合容器中取出并且将该溶液引入到在这种热移除装置内部的管内，使得在聚合溶液和冷却介质之间发生热交换，由此冷却聚合溶液。之后，将聚合溶液再次进料回到聚合容器中以移除在聚合容器内部的聚合热。

日本专利公布48-29628公开了一种包括聚合容器的制备装置，所述聚合容器在其下部具有由涡轮式搅拌叶片和螺杆式搅拌叶片构成的辅助搅拌叶片并且在其内部具有冷却器。

发明内容

然而，在日本专利公布47-610、55-35912和48-29628中公开的制备装置在有些情况下不能充分并且均匀地进行原料和聚合溶液的混合和共聚反应，从而导致由此制备出的SAN的非均匀的组成。

这意味着，即使使用冷却装置进行冷却，也必需确保一定的聚合反应速率，以有效率地制备SAN。由于这种原因，在聚合容器内部的聚合溶液被保持在比供给到聚合容器中的原料的温度高的温度。在此，如图1和2所述，在日本专利公布47-610中公开的制备装置的情况下，通过注入进口4和10将原料注入到聚合容器内。因此，聚合溶液的温度和组成在一些情况下在这些注入进口4和10的附近变得不均匀，由此引起所制备的SAN的组成也变得不均匀。此外，这种制备装置仅包括置于聚合容器内的冷却装置，以及覆盖该聚合容器的外壁的冷却夹套作为其冷却器。结果，制备装置遭遇到热移除的不足，因为聚合容器的单位体积的传热面积由于在该装置内的尺寸增加而降低。因此，日本专利公布47-610的装置已经被认为完全不适合尺寸增加。

日本专利公布55-35912没有具体公开任何用于将原料注入到聚合容器中并且将原料混合并搅拌的方法。日本专利公布55-35912也没有考虑使在聚合容器内部的原料注入进口附近的聚合溶液的温度和组成均一化的方法。而且，在如这种制备装置中在聚合容器内部的聚合溶液循环通过外冷却器的情况下，该制备装置在一些情况下以如下方式受到了不利的影响：在聚合容器内部的搅拌装置的搅拌轴横向振动，原因在于当循环的聚合溶液进料回到聚合容器时这种循环的聚合溶液的液压。