[发明专利]由共轭二烯连续生产热塑性树脂的方法以及通过该方法生产的热塑性树脂

说明书

技术领域

本发明涉及用于由共轭二烯连续生产热塑性树脂的方法以及通过所述方法生产的热塑性树脂。更具体地，本发明涉及用于连续生产热塑性树脂的方法，其中使用包含羟基的聚合反应抑制剂和极性烃来实现改善的颜色效果，使最终产物的物理性能和高产率最大化，有助于降低能量消耗和CO₂排放，以及通过所述方法生产热塑性树脂。

背景技术

通常，由于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）树脂高的耐冲击性、良好的加工性、高机械强度以及吸引人的外观，它们被广泛用于各种应用中，例如，汽车、电力和电子装置、办公室机器（officemachine）、家用电器、玩具以及文具。

用于生产ABS树脂的一般性工艺（过程，process）可以宽泛地分为以下三组。第一种工艺是混炼（混合，compound）工艺，其中将作为原料的丁二烯乳液聚合，向其中加入苯乙烯和丙烯腈从而制备接枝ABS，并且使接枝的ABS与SAN树脂混炼。第二种是本体悬浮工艺，其中将丁二烯、苯乙烯、以及丙烯腈聚合从而制备本体聚合物形式的ABS树脂，并且在相转变之后使所述ABS树脂经受悬浮聚合反应。第三种工艺是大量（大规模，mass）/连续工艺，其中将所有原料添加到一起从而一次性制备最终ABS树脂。混炼工艺是有利的，因为生产系统相对简单，使用在分批聚合反应中生产的小尺寸接枝ABS颗粒能够制备吸引人的、高度光泽的ABS，并且在混炼期间可以容易地改变原料组成以便控制ABS的物理性质。然而，最终产物是通过多个处理步骤生产的，从而难以操控ABS的物理性质。在分批聚合期间添加添加剂（例如乳化剂和分散剂）引起另外的问题。

在ABS发展的最初阶段主要使用本体-悬浮工艺。根据本体-悬浮工艺，仅一个反应器用于制备具有相对稳定物理性质的ABS产物。本体-悬浮工艺需要降低的操作成本以及更少的能量消耗。然而，本体-悬浮工艺在大规模生产ABS中是非常低效的。由于这个缺点，目前基本还没有进行基于本体-悬浮工艺的ABS大量生产设备的初期投资。

另一方面，使用大量/连续工艺的ABS生产方法是非常有利的，因为可以一次性稳定地生产大量ABS，同时具有以下缺点，即可获得的橡胶种类是有限的，并且使用在其他工艺中制备的橡胶使它难以控制橡胶的固有物理性质，从而在生产和开发多种产品方法产生了许多限制。使用大量/连续工艺的常规ABS生产方法包括：使共轭二烯单体聚合，气提（stripping）聚合反应产物以去除溶剂和水，以及制备包（bale）形式的橡胶（第一步）；粉碎橡胶包（rubberbale）以便适合用于随后的ABS树脂生产过程，并且将橡皮碎片溶解在可聚合的单体中（第二步）；以及使橡胶溶液与溶剂混合，将混合物连续进料至反应器中，使混合物聚合，并且使聚合产物球粒化从而生产最终的ABS颗粒（第三步）。包括气提以便去除溶剂和水以及制备橡胶包的子步骤的第一步需要涉及大量能量的大量蒸汽，并且排放大量废水。另一个缺点是橡胶粉碎和溶解也是耗能的。

可以通过多种聚合过程来制备用于热塑性树脂的橡胶。通常溶液聚合或乳液聚合过程优先于本体聚合使用，本体聚合在大量生产期间难以控制橡胶聚合反应。然而，在通过聚合过程制备橡胶的过程中必须去除水和溶剂。

已经提出了许多方法用于从橡胶溶液中分离橡胶的。例如，US6,143,833公开了在作为催化剂的正丁基锂存在下，在作为溶剂的正己烷中用于制备橡胶的方法。根据这个方法，在橡胶聚合反应之后通过直接脱挥发来去除溶剂，并且从溶剂中分离橡胶以便制备橡胶包。然而，在后处理步骤中（如溶剂除去）消耗了大量能量，并且在制备具有适合用于ABS聚合反应的适当低粘度的橡胶中产生多种问题（如冷流），这妨碍了橡胶的后处理以及商业化。

在US6,951,901中公开的方法包括使用正丁基锂作为催化剂以及正己烷作为溶剂通过聚合反应来制备橡胶，使用水通过气提去除溶剂，以及制备橡胶包。然而，这种方法具有复杂的后处理以及大量能量消耗的缺点。当通过在这两个专利中公开的方法制备的橡胶应用到用于生产热塑性树脂的连续方法中时，在制备橡胶中必须去除溶剂，并且分离橡胶、制备橡胶包以及将这些包再溶解于溶剂中或粉碎这些包消耗了大量能量，并且引起设备操作成本和人工成本的增加。

因此，对于无需形成橡胶包，通过将橡胶溶液直接加入热塑性树脂聚合过程中来开发用于生产热塑性树脂的方法存在需要。

发明内容