用于从聚合物溶液除去溶剂的方法
【专利摘要】一种用于从聚合物溶液除去溶剂的方法，所述聚合物溶液包含至少一种弹性聚合物，所述方法包括在分散剂系统存在下借助于水蒸气使所述聚合物溶液经受汽提步骤，所述分散剂系统包括：-至少一种层状材料，其相对于干燥的弹性聚合物的总重量从按重量计0.005％至按重量计1％，优选地从按重量计0.008％至按重量计0.8％；-至少一种阳离子型表面活性剂，其相对于干燥的弹性聚合物的总重量从按重量计0.0005％至按重量计1％，优选地从按重量计0.0008％至按重量计0.8％。
【专利说明】用于从聚合物溶液除去溶剂的方法[0001 ] 本发明涉及用于从聚合物溶液除去溶剂的方法。
[0002]更具体地，本发明涉及用于从包括至少一种弹性聚合物的聚合物溶液除去溶剂的方法，所述方法包括在分散剂系统存在下借助于水蒸气使所述聚合物溶液经受汽提步骤，所述分散剂系统包括至少一种层状材料和至少一种阳离子型表面活性剂。
[0003]如已知的，从聚合物溶液除去溶剂以获得固态聚合物可被划分成被分别定义为“传统技术”和“直接脱挥发分”的两种方法类型。
[0004]术语“传统技术”是指例如在美国专利US3，337，422、US3，462，347或US4，278，506中所描述的技术，然而术语“直接脱挥发分”是指这样一种技术，该技术提供在特定的机器中聚合物溶液中所含有的溶剂的蒸发，所述特定的机器可处理以连续固相或以颗粒的形式的聚合物，如例如，在美国专利 US4, 909，989、US5, 283，021、US5，478，509、US6, 150，498、或在美国专利申请US2006/193197中所描述的。
[0005]“传统技术”通常包括第一部分(“汽提”)和第二部分(干燥)。
[0006]在第一部分中，聚合物溶液被供应至含有水(水浴)的汽提塔，水蒸气流也被供应至该汽提塔。水蒸气的等分部分冷凝，提供了溶剂的蒸发所必需的热:获得聚合物块状物在水中的悬浮液，具有足够低的溶剂残余含量。此外，在所述第一部分中，设想使用分散剂系统，以避免聚合物块状物的粘着并且维持悬浮液在稳定形式，该稳定形式允许它能够被泵送。
[0007]在第二部分中， 聚合物块状物通过机械除去(挤压)接着通过水的蒸发而被干燥(消除包含在块状物中的水)。这两种操作，即机械除去和蒸发，通常在两个不同的挤出机中进行。第一挤出机压缩聚合物的块状物，允许水以液体形式流出，而第二挤出机允许残留水的蒸发，因为:由于机械能的耗散，聚合物相的温度升高，允许在合适的脱气区域，水以蒸气形式的“闪蒸”。
[0008]总之，“传统技术”提供第一步骤，其中溶剂是通过使用水蒸气通过蒸发被除去；和第二步骤，其中所述水既通过挤压在液相被除去，且通过由机械耗散所提供的能量在蒸气相被除去。
[0009]如上文所述，“传统技术”因此提供供应聚合物溶液和蒸气至含水(水浴)的汽提塔。然而，溶剂的蒸发，可以引起仍然含有一定量的溶剂的聚合物的块状物的形成。因此，在“传统技术”中，聚合物以“浆”的形式被排放，即悬浮在水中的块状物。
[0010]为了防止汽提塔和排出管线以及还有用于干燥的挤出机的堵塞和障碍，因此，根本的是，保证聚合物块状物的恰当的尺寸并且避免它们团聚的可能性。为了避免这些现象，“传统技术”提供添加分散剂系统至容纳在汽提塔中的水，其目的在于减少团聚的可能性。在苯乙烯共聚物例如诸如苯乙烯-丁二烯(SB)共聚物或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)共聚物、或聚丁二烯(BR)的情况下，分散剂系统通常被使用，该分散剂系统包括有机分散剂(如 Rhone-Poulenc 的SoproponGT/36、Rodhia 的Geroponsi T/36、Rhom&Haas 的 Orotan?
731K)和氯化钙；而在烯属共聚物例如诸如乙烯-丙烯(EP)共聚物或乙烯-丙烯-二烯(EPDM)共聚物的情况下，使用滑石分散体。[0011]然而，所述分散剂系统的使用，可以引起多种缺点。例如，上文提到的有机分散剂和氯化钙的使用，由于存在游离氯化物而可以在汽提塔中引起局部腐蚀现象，并且可以使最终产物的品质恶化，因为它可以赋予所得到的聚合物一定的碱性，从而有利于最终产物中不需要的着色的发展。
[0012]相反地，“直接脱挥发分”方法，提供供应聚合物溶液至机器，所述机器能够供应所述方法通过与壁的热交换和机械能的耗散以用于溶剂蒸发所必需的能量。这些机器能够处理极其粘性的流体、半固体，其中用于开发相同粘度的聚合物相的混合系统，是这样的设备，通过该设备，机械磨擦能作为允许溶剂的蒸发的供应至聚合物相的热的形式逸散。
[0013]对于此类型的方法，能量平衡的促成是通过经由机器的壁的热交换来产生，其中产品粘度越高(即残留溶剂的浓度越低)，热交换将被减少的更多。
[0014]由于通过壁的热交换的系数低，可接受的结果可以通过使用具有小尺寸的机器来获得，然而对于具有工业尺寸的机器(具有减少的表面/体积比)，与壁交换的促成有相当大的边际(marginality) ο
[0015]所述“直接脱挥发分”使通过蒸发除去溶剂所必需的能量最小化，因为只有溶剂的汽化能和与聚合物相的加热相关的少量的显热被供应至所述方法。然而，此类能量主要作为机械能的耗散，即作为用 于机器混合系统的发动机的启动的电能消耗被供应至所述系统。
[0016]电能的成本，在该方法中所使用的同等能量中，比蒸气的成本更高。从这样的考虑出发，可以证明的是，在“直接脱挥发分”方法中所使用的能量的最小化没有使能量本身的成本减到最少。
[0017]因此，本 申请人:已经考虑以下问题:寻找能够克服上述缺点的用于从聚合物溶液特别是从包括至少一种弹性聚合物的聚合物溶液除去溶剂的方法。
[0018]本 申请人:现已发现从聚合物溶液除去溶剂可以被有利地进行:通过在分散剂系统存在下借助于水蒸气使所述聚合物溶液经受汽提步骤，所述分散剂系统包括至少一种层状材料和至少一种阳离子型表面活性剂。所述方法允许避免上述的腐蚀现象以及还避免在最终产物中着色的存在两者。此外，所述方法允许比存在于以上所描述的现有技术中已知的分散剂系统(即有机分散剂和氯化钙)中的化合物的量低得多的量的化合物存在于被使用分散剂系统(即层状材料和阳离子型表面活性剂)中。而且，所述方法允许聚合物的块状物被获得，所述聚合物的块状物具有表观密度和平均尺寸之间的良好折中，从而避免除了最终产物的劣化之外在块状物的干燥期间聚合物本身的的过热或甚至自我触发的问题，所述干燥通常发生在一个或多个挤出机中。
[0019]因此，本发明的目的涉及用于从包含至少一种弹性聚合物的聚合物溶液除去溶剂的方法，所述方法包括在分散剂系统存在下借助于水蒸气使所述聚合物溶液经受汽提步骤，所述分散剂系统包括:
[0020]-至少一种层状材料，其相对于干燥的弹性聚合物的总重量从按重量计0.005%至按重量计I %,优选地从按重量计0.008 %至按重量计0.8%;
[0021]-至少一种阳离子型表面活性剂，其相对于干燥的弹性聚合物的总重量从按重量计0.0005 %至按重量计I %，优选地从按重量计0.0008 %至按重量计0.8%。
[0022]为了本说明书和以下权利要求的目的，除非另有说明，否则数值范围的定义通常包括极限值。
[0023]根据本发明的优选实施方案，所述弹性聚合物可以选自:聚丁二烯(BR);聚异戊二烯(IR);直链或支链的具有无规、嵌段、锥形分布的不饱和苯乙烯共聚物比如，例如苯乙烯-丁二烯(SB)共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)共聚物；直链或支链的具有无规、嵌段、锥形分布的饱和苯乙烯共聚物例如苯乙烯-乙烯-丙烯(SEP)共聚物、苯乙烯-乙烯/ 丁烯-苯乙烯(SEBS)共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯(SEPS)共聚物；或其混合物。苯乙烯-丁二烯(SB)共聚物和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)共聚物是优选的。
[0024]根据本发明的优选实施方案，所述聚合物溶液包含至少一种非极性有机溶剂，所述非极性有机溶剂可以选自例如:丁烷、戊烷、环戊烷、己烷、苯、甲苯、环己烷、甲基环己烷、氯苯、或其混合物。己烷、环己烷或其混合物是优选的。
[0025]根据本发明的优选实施方案，所述弹性聚合物以相对于所述聚合物溶液的总重量从按重量计2%至按重量计30%的范围，更优选地从按重量计5%至按重量计20%的范围的量存在于所述聚合物溶液中。
[0026]根据本发明的优选实施方案，所述层状材料具有薄片，所述薄片具有从0.01nm至30nm的范围,优选地从0.2nm至15nm的范围，甚至更优选地从0.5nm至2nm的范围的厚度。
[0027]根据本发明的优选实施方案，所述层状材料选自例如层状硅酸盐，比如:蒙脱石如蒙脱土、膨润土、囊脱石、贝得石、铬岭石、水辉石、皂石、锌蒙脱石、羟钠硅石(magadite)、硅镁石、或其混合物；蛭石；埃洛石;絹云母;铝酸盐氧化物；水滑石；或其混合物。蒙脱土是优选的。所述层状材料通常包含存在于薄片表面上的可交换阳离子，比如，例如，钠(Na+)、钙(Ca2+)、钾(K+)、或镁(Mg2+)。
[0028]根据本发明的另一优选实施方案，所述层状材料可以用烃基铵盐或烃基鱗盐改性，所述烃基铵盐或烃基鱗盐可以选自例如具有通式(I)的季铵盐或季鱗盐:
[0029]
【权利要求】
1.一种用于从聚合物溶液除去溶剂的方法，所述聚合物溶液包含至少一种弹性聚合物，所述方法包括在分散剂系统存在下借助于水蒸气使所述聚合物溶液经受汽提步骤，所述分散剂系统包括: -至少一种层状材料，其相对于所述干燥的弹性聚合物的总重量从按重量计0.005%至按重量计I% ； -至少一种阳离子型表面活性剂，其相对于所述干燥的弹性聚合物的总重量从按重量计0.0005 %至按重量计I %。
2.根据权利要求1所述 的用于从聚合物溶液除去溶剂的方法，其中所述分散剂系统包括相对于所述干燥的弹性聚合物的总重量从按重量计0.008%至按重量计0.8%的至少一种层状材料。
3.根据权利要求1或2所述的用于从聚合物溶液除去溶剂的方法，其中所述分散剂系统包括相对于所述干燥的弹性聚合物的总重量从按重量计0.0008%至按重量计0.8%的至少一种阳离子型表面活性剂。
4.根据前述权利要求中任一项所述的用于从聚合物溶液除去溶剂的方法，其中所述弹性聚合物选自:聚丁二烯(BR);聚异戊二烯(IR);直链或支链的具有无规、嵌段、锥形分布的不饱和苯乙烯共聚物，例如苯乙烯-丁二烯(SB)共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)共聚物；直链或支链的具有无规、嵌段、锥形分布的饱和苯乙烯共聚物，例如苯乙烯-乙烯-丙烯(SEP)共聚物、苯乙烯-乙烯/ 丁烯-苯乙烯(SEBS)共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯(SEPS)共聚物；或其混合物。
5.根据前述权利要求中任一项所述的用于从聚合物溶液除去溶剂的方法，其中所述聚合物溶液包含至少一种非极性有机溶剂，所述非极性有机溶剂选自:丁烷、戊烷、环戊烷、己烷、苯、甲苯、环己烷、甲基环己烷、氯苯、或其混合物。
6.根据前述权利要求中任一项所述的用于从聚合物溶液除去溶剂的方法，其中所述弹性聚合物以相对于所述聚合物溶液的总重量从按重量计2%至按重量计30%的范围的量存在于所述聚合物溶液中。
7.根据前述权利要求中任一项所述的用于从聚合物溶液除去溶剂的方法，其中所述层状材料具有薄片，所述薄片具有从0.01nm至30nm的范围的厚度。
8.根据前述权利要求中任一项所述的用于从聚合物溶液除去溶剂的方法，其中所述层状材料选自层状硅酸盐例如:蒙脱石如蒙脱土、膨润土、囊脱石、贝得石、铬岭石、水辉石、皂石、锌蒙脱石、羟钠硅石、硅镁石、或其混合物；蛭石；埃洛石；絹云母；铝酸盐氧化物；水滑石；或其混合物。
9.根据权利要求8所述的用于从聚合物溶液除去溶剂的方法，其中所述层状材料用烃基铵盐或烃基鱗盐改性，所述烃基铵盐或烃基鱗盐选自具有通式(I)的季铵盐或季鱗盐:
10.根据前述权利要求中任一项所述的用于从聚合物溶液除去溶剂的方法，其中所述层状材料经受分层步骤。
11.根据权利要求10所述的用于从聚合物溶液除去溶剂的方法，其中所述分层步骤通过使所述层状材料的水溶液，在混合器中或在离心机中，以从1，OOOrpm至20，OOOrpm的范围的速率，在从10°C至40°C的范围的温度，经受搅拌持续从10分钟至3小时的范围的时间来进行。
12.根据权利要求11所述的用于从聚合物溶液除去溶剂的方法，其中所述水溶液包含相对于所述水溶液的总重量从按重量计2.5xl0_5%至按重量计5xl0_3%的层状材料。
13.根据前述权利要求中任一项所述的用于从聚合物溶液除去溶剂的方法，其中所述阳离子型表面活性剂选自具有根据权利要求9的通式(I)的烃基铵盐或烃基鱗盐。
【文档编号】C08C2/06GK104011090SQ201280057809
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2012年11月23日 优先权日:2011年11月25日
【发明者】玛丽亚·帕里西, 彼罗·梅斯特里 申请人:维尔萨利斯股份公司