[发明专利]一种基于管式反应装置连续制备嵌段/星形聚合物的方法

说明书

本发明提供一种基于管式反应装置连续制备嵌段/星形聚合物的方法，属于聚合物合成方法领域。该方法利用管式反应装置中的第一静态反应器和第二静态反应器进行反应，本发明根据阴离子聚合反应的特点，设计第一静态反应器和第二静态反应器中分段变角度交叉叶片、反应器的尺寸和连接方式，并与微通道反应器相结合，在反应过程中提高了反应速度和产率，相对间歇的釜式反应，其反应的速率提高了近30倍，该装置可以达到年生产200吨，最终实现窄分布嵌段/星形聚合物的制备，同时管式反应的特点使其能够连续稳定生产，提高产品的批次稳定性。

技术领域

本发明属于聚合物合成方法领域，具体涉及一种基于管式反应装置连续制备嵌段/星形聚合物的方法。

背景技术

阴离子聚合制备的星形聚合物应用范围非常广泛，主要集中在特种橡胶和助剂领域。围绕阴离子聚合嵌段/星形聚合物的工业制备，也是今年来化工界的研究热点。连续聚合的聚合釜的结构形式与阴离子聚合的反应步序和产品特性密切相关，世界上各大橡胶公司的聚合釜结构各具特点。

美国Phiiilps公司USP3807422开发了一种连续溶液聚合反应器，该反应器中等距离安装三个搅拌器，下面一个为与搅拌轴垂直安装的六页片式搅拌器，此设计可形成强烈搅拌和达到混合效果；上面两个为与搅拌轴成45度的三叶片式搅拌器,以形成湍流区；为促进单体与引发剂混合均匀，采用了垂直安装的四挡板技术。单体和引发剂分别从反应器底部进入釜内，并沿釜壁对侧挡板后直立管子在不同高度进料，避免了新鲜引发剂直接与高浓度的单体接触，促进了单体和引发剂的混合，这样可减轻挂胶及凝胶的生成；聚合物从反应器上部出料。利用此种反应器，在抑凝体系存在下进行丁二烯和苯乙烯无规共聚,反应温度为126℃,经过502小时连续反应后产生的凝胶量为总产量的百万分之一。美国AitnatiRichfiedl公司USP448521023生产星型丁苯嵌段共聚物的反应装置由三个反应釜串联组成。日本三井化学株式会社专利JP5712520224描述了一种用于连续本体聚合的多层反应釜。

虽然围绕阴离子聚合反应国内外有很多设备的相关报道，但其主要缺点是产物的分子量分布较宽，转化率较低，而且多点进料系统的阻力分配较难控制，此外报道的阴离子聚合反应装置多为多釜串联或螺杆推进的方式，能耗较大。

近年来，微反应器技术由于其在化学工业中的成功应用而引起越来越广泛地关注。微通道反应器是一种利用精密加工技术制造的特征尺寸在10到300微米(或者1000微米)之间的一种连续流动的管道式微型反应器。微反应器的通道在微米级别，一个微反应器中可以包含有成百万上千万的微型通道，每条通道都能独立进行生产，因此也实现很高的产量。此外它还包括化工单元所需要的混合器、换热器、反应器、控制器等，微反应器有极大的比表面积，由此带来的根本优势是极大的换热效率和混合效率。换句话说，可以精确控制反应温度和反应物料按精确配比瞬时混合，这些都是提高收率、选择性、安全性，以及提高产品质量的关键因素。康宁公司的康宁系列微反应器在有机合成等领域有着广泛的应用。

但是在阴离子聚合领域由于聚合产物粘度的提高，对于比表面积大的微通道反应器阻力非常大，不适于进行聚合反应。因此，也未见微反应器设备应用于连续聚合的专利报道。

另一方面，静态混合器(static mixer)是一种在管道内部加入促进混合元件如叶片等，作为一种髙效混合设备，静态混合器也被称为是一种结构简单，作用非凡的工业元件。静态混合器使用范围极广，能够广泛应用在不同流体粘度及不同的流动情况下，是一种既可间歇的又可连续的工作设备。静态混合器能够提高混合效率的关键处在于其内部混合元件能够使流体不断地分流、撞击、旋转、合流，从而使流体湍流度不断提高，由于叶片的结构设计又能使流体湍动扩散，从而提高其径向混合效果。对比传统机械搅拌方式，静态混合器具有极为良好的优点。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的制备嵌段/星形聚合物的方法转化率低、方法复杂的技术问题，而提供一种基于管式反应装置连续制备嵌段/星形聚合物的方法。