[发明专利]烷基苯乙烯/异烯烃聚合物的制备方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年6月1日提交的美国序列号12/791,520的权益，所述文献的公开内容完全引入本文供参考。

技术领域

本发明涉及一种新型催化剂体系，所述催化剂体系在连续淤浆聚合方法中在一种或多种异烯烃单体和苯乙烯的无规共聚物的制备中改进苯乙烯/异烯烃共聚物反应器淤浆工艺系统的传热能力。

背景技术

异丁烯-异戊二烯聚合物自二十世纪三十年代以来已经众所周知。它们在被拉伸或压缩时具有良好的不透气性和高水平的缓冲性。这些聚合物被广泛地用于整个轮胎和药品工业中。所述共聚物通过阳离子淤浆聚合方法使用包含路易斯酸和引发剂的催化剂在大约-95℃下制备。路易斯酸，例如烷基铝和氯化铝，被广泛地用于实验室试验和商业规模生产中。引发剂，例如水和无水HCl，被广泛地使用。

工业界已经普遍接受淤浆聚合方法的广泛应用以在稀释剂中制备丁基橡胶、聚异丁烯及其它类似聚合物，所述稀释剂溶解单体和催化剂但不会溶解聚合物产物。对于制造传统的丁基橡胶，即异丁烯-异戊二烯共聚物，所述淤浆聚合方法提供许多其它优点，例如与溶液聚合中仅大约8％-12％的浓度相比，反应混合物中以体积计大约26％-37％的可获得的聚合物浓度。获得了聚合物料的可接受的较低粘度，使得聚合热可以更有效地由表面热交换除去。与淤浆聚合有关的潜在挑战在美国专利号6,939,933中进行了论述。

异丁烯-对-甲基苯乙烯(IPMS)聚合物也是已知的。它们通过与异丁烯-异戊二烯聚合物类似的方法、使用类似的引发体系制造，并且也用于轮胎和药品行业。然而，与异丁烯-异戊二烯共聚相比，IPMS聚合有许多困难，并且这些困难在使用较高水平的对甲基苯乙烯(PMS)共聚单体时变得加剧。这些困难包括：反应温度和闪蒸气体(反应器液体组合物)的不稳定性；门尼粘度控制的不稳定性；低于合乎需要的单体-产物转化率；由橡胶结垢(尤其是反应器循环泵周围)引起的高于合乎需要的升温速率(warm-up rate)；低于合乎需要的对淤浆浓度的可操作性限制；在可比条件下较短的反应器运转周期；在可比条件下较高的淤浆粘度；和反应器对控制参数的较差和较不稳定的响应。由于这些困难，历史上制备IPMS共聚物比常规的异丁烯-异戊二烯共聚物要难得多和昂贵得多。当前，这些不合需要的工艺特性通过限制生产量、PMS含量或两者组合而得到处理。

商业上，IPMS共聚物的制备限于大约20wt％聚合物的淤浆浓度。所述值显著地低于对于传统的异丁烯-异戊二烯共聚物所观察到的值，传统的异丁烯-异戊二烯共聚物可以在以上记录的26-37wt％下操作。IPMS聚合的操作限制看起来归因于高的淤浆粘度和所导致的差的传热。此外，在初始聚合期间通常经历物质结垢。改进IPMS淤浆的浓度和稳定性的方法可以提高反应器生产率并且降低制备这些聚合物的成本。

发明内容

发明概述

本发明涉及制备衍生自至少一种异烯烃和烷基-苯乙烯的聚合物的方法，其中所述聚合物的淤浆聚合在下述条件下发生：所述条件使得在所述反应器中产生的淤浆是稳定的淤浆，以致可以提高淤浆浓度并获得所得聚合物的生产和生产量的改进。

因此，本文公开的是用于制备衍生自C₄-C₇异烯烃单体和烷基-苯乙烯单体的聚合物的聚合方法。所述方法包括首先将原料料流提供到反应器中。各种原料料流将单体、极性稀释剂或极性稀释剂混合物和催化剂体系提供到所述反应器中。在所述反应器中，所述原料料流彼此接触以便所述单体在淤浆中形成聚合物，其中所述聚合物在所述淤浆中的量产生大于22wt％的淤浆浓度。所述淤浆优选为稳定的淤浆，稳定的淤浆定义为以下淤浆：其是可搅拌的、易流动的流体，与高粘性和难以搅拌的流体相反。

在所述公开的发明的一个方面，供给所述反应器的催化剂体系包含路易斯酸和引发剂。路易斯酸可以为具有通式R_nMX_3-n的第13族路易斯酸，其中M是第13族金属，R是选自C₁-C₁₂烷基、芳基、芳烷基、烷芳基和环烷基的一价烃基；n为从0到3的整数；X是独立地选自氟、氯、溴和碘的卤素。或者，所述路易斯酸可以选自倍半氯化乙基铝(ethyl aluminum sesquichloride)、溴化铝、三氯化硼、氯化二乙基铝、氯化二甲基铝和氯化二异丁基铝和它们的混合物。