專(zhuān)利名稱(chēng)：一種膜法洗滌聚合物乳膠的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚合物乳膠的洗滌方法，特別是一種對(duì)水相聚合得到的聚合物乳液和懸浮液進(jìn)行洗滌的方法。
背景技術(shù)：
懸浮聚合或者乳液聚合得到的聚合物懸浮液或乳液中殘留有一些小分子雜質(zhì)，會(huì)影響聚合物最終的產(chǎn)品質(zhì)量，需要對(duì)反應(yīng)后得到的懸浮液或乳液進(jìn)行固液分離，同時(shí)實(shí)現(xiàn)聚合物的洗滌。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中常用的固液分離和洗滌方法主要有離心法和板框壓濾法，離心法是用高速離心機(jī)將聚合物顆粒沉淀下來(lái)，但有些聚合物顆粒較小，需要較高的離心力才能將其完全沉淀，經(jīng)常出現(xiàn)離心不完全導(dǎo)致物料損失。離心法在洗滌物料的時(shí)候又需要將物料重新懸浮起來(lái)，重懸不完全會(huì)導(dǎo)致洗滌效果差。因此，離心法有勞動(dòng)強(qiáng)度大、聚合物回收率低、設(shè)備投資大且利用率低等缺點(diǎn)。板框壓濾法先將物料用濾布截留，壓成塊后再進(jìn)行洗滌，由于物料被壓緊成塊，在洗滌過(guò)程中非常容易形成溝流，導(dǎo)致耗水量大、洗滌效果差，洗滌過(guò)程中由于濾布破損還容易導(dǎo)致物料損失，洗滌完成后需要人工卸料，勞動(dòng)強(qiáng)度大。美國(guó)專(zhuān)利4128517公開(kāi)了一種用曝氣法洗滌聚合物乳膠的方法，該方法用曝氣的方法減小聚合物的表觀密度將聚合物懸浮起來(lái)，再用純水采用逆向流的方法對(duì)聚合物進(jìn)行洗滌，該法大大減少了洗滌用水量，由于物料和洗滌水接觸充分，洗滌效果較好。但是該法過(guò)程控制較復(fù)雜，不易放大，且設(shè)備投資較大，不利于工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用?；诖?，本發(fā)明提出用微濾或超濾技術(shù)對(duì)聚合物乳膠進(jìn)行洗滌，由于微濾膜或者超濾膜能夠完全截留聚合物顆粒，用微濾膜或超濾膜就可以先將反應(yīng)完成后的懸浮液或者乳液進(jìn)行濃縮，去除大部分的小分子雜質(zhì)。再向濃縮后的物料中加入超純水，對(duì)物料進(jìn)行洗滌，聚合物顆粒被截留，洗滌液不斷透過(guò)微濾膜或超濾膜，當(dāng)透過(guò)膜的洗滌液電導(dǎo)率低于某一設(shè)定值時(shí)，洗滌完成。該方法在洗滌過(guò)程中物料始終處于懸浮狀態(tài)，料液和洗滌水接觸充分，洗滌效果好，耗水量小，易于放大。洗滌完成后能夠?qū)ξ锪线M(jìn)行濃縮，去除大部分的水， 大大減少了后續(xù)干燥工藝的處理量。該方法適用于需要用水洗滌去除小分子雜質(zhì)的一切水相聚合得到的聚合物乳液或懸浮液，如乳液法制備聚偏氟乙烯得到的乳液，在破乳后的乳液中含有乳化劑等一些小分子雜質(zhì)，需要對(duì)物料進(jìn)行洗滌。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種膜法洗滌聚合物膠乳的方法，用微濾膜或超濾膜將聚合物截留，經(jīng)過(guò)預(yù)濃縮、洗滌、后濃縮的方式對(duì)聚合物進(jìn)行洗滌，經(jīng)過(guò)后濃縮的物料直接進(jìn)入后續(xù)干燥工藝。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施方案是首先將反應(yīng)完成后的聚合物乳液或懸浮液用微濾膜或超濾膜進(jìn)行濃縮，濃縮到一定程度后向料液中加入超純水進(jìn)行洗滌，聚合物顆粒被截留，洗滌液不斷透過(guò)微濾或超濾膜，直至洗出的洗滌液的電導(dǎo)率低于規(guī)定值，最后將聚合物濃縮至設(shè)定值，洗滌去除小分子雜質(zhì)的聚合物直接進(jìn)入后續(xù)干燥工藝。所述的微濾膜組件的孔徑為0. 1 1微米；所述的超濾膜組件的截留分子量不小于10000道爾頓。所述的微濾膜的操作壓力為0. 1 0. 2Mpa ；所述的超濾膜的操作壓力為0. 1 1. OMpa0所述的微濾洗滌操作中所用的微濾膜組件為卷式、管式或平板式的聚丙烯、聚酰胺、聚醚砜或聚偏氟乙烯等有機(jī)高分子材料膜組件，或者為管式、平板式或中空纖維的無(wú)機(jī)材料膜組件。所述的超濾洗滌操作中所用的超濾膜組件為卷式、管式或平板式的醋酸纖維素、 磺化聚砜、聚酰胺、聚醚砜、磺化聚醚砜、聚哌嗪、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯等有機(jī)高分子材料膜組件，或者為管式、平板式或中空纖維的無(wú)機(jī)材料膜組件。所述的洗滌用超純水的電導(dǎo)率小于2 μ s/cm，溫度高于25°C。所述的洗出的洗滌液的電導(dǎo)率規(guī)定值要低于5 μ s/cm。所述的加入超純水洗滌的方式包括間歇恒容滲濾、連續(xù)恒容滲濾、連續(xù)變?nèi)轁B濾。所述的間歇恒容滲濾是指在洗滌過(guò)程中加入洗滌水至某一體積，再用微濾膜或超濾膜濃縮至原體積，再加入洗滌水，如此反復(fù)洗滌；所述的連續(xù)恒容滲濾是指在洗滌過(guò)程中，控制加入的洗滌水量和滲透過(guò)膜的通量一樣，保持料液的體積恒定進(jìn)行洗滌；所述的連續(xù)變?nèi)轁B濾是指在洗滌的過(guò)程中，控制加入的洗滌水量小于過(guò)膜通量，在洗滌完成時(shí)料液的體積達(dá)到設(shè)定值。本發(fā)明提供了一種膜法洗滌聚合物乳膠的方法，由于在洗滌過(guò)程中物料始終處于懸浮狀態(tài)，與水接觸充分，洗滌效果好，大大減少了洗滌用水的消耗量。洗滌過(guò)程中和洗滌后不需要重懸或碾碎物料，減少了勞動(dòng)強(qiáng)度。該法可以實(shí)現(xiàn)線性放大，易于大規(guī)模應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)，適用于大多數(shù)需要用水洗滌聚合物料液以去除小分子雜質(zhì)的過(guò)程。


圖1.工藝流程示意圖附圖標(biāo)記1.原料液進(jìn)料閥2.純水閥3.帶攪拌槳的原料液儲(chǔ)罐4.放料閥5.進(jìn)料閥6.泵 7.膜組件8.電導(dǎo)率儀9.回流閥
具體實(shí)施例方式下面用乳液法聚合得到的聚偏氟乙烯乳液的洗滌來(lái)對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。本發(fā)明所涉及的主題保護(hù)范圍并非僅限于這些實(shí)施例。實(shí)施例1請(qǐng)參見(jiàn)圖1。一種膜法洗滌聚合物乳膠方法的裝置包括1.原料液進(jìn)料閥2.純水閥3.帶攪拌槳的原料液儲(chǔ)罐4.放料閥5.進(jìn)料閥6.泵7.微濾膜8.電導(dǎo)率儀9.回流閥。 洗滌過(guò)程采用預(yù)濃縮、間歇恒容滲濾、后濃縮工藝。首先打開(kāi)閥門(mén)1將反應(yīng)完成、破乳后的聚合物料液(固形物含量約為6%，電導(dǎo)率100ys/cm)放入儲(chǔ)罐3中，開(kāi)啟攪拌漿，打開(kāi)閥門(mén)5，用泵6將料液泵入微濾膜7中，調(diào)節(jié)閥門(mén)9的開(kāi)度，保持透過(guò)液以150L. πΓ2. h—1的通量透過(guò)膜孔為0. 2 μ m的微濾膜7，直到料液槽 3中料液的體積為起始體積的1/3，打開(kāi)純水閥2，加入電導(dǎo)率為0. 5μ s/cm、溫度為70°C的純水至原體積，重復(fù)上述濃縮和添加純水操作，直至電導(dǎo)率儀8顯示的透過(guò)液的電導(dǎo)低于 5 μ s/cm，最后將料液罐3中的料液濃縮至起始體積的1/3，停止洗滌，打開(kāi)放料閥4，將洗滌后的料液放出，洗滌完成，每噸聚偏氟乙烯物料洗滌需要耗費(fèi)30噸左右的純水，聚合物得率在99%以上。實(shí)施例2請(qǐng)參見(jiàn)圖1。一種膜法洗滌聚合物乳膠方法的裝置包括1.原料液進(jìn)料閥、2.純水閥、3.帶攪拌槳的原料液儲(chǔ)罐、4.放料閥、5.進(jìn)料閥、6.泵、7.微濾膜、8.電導(dǎo)率儀、9.回流閥。洗滌過(guò)程采用預(yù)濃縮、連續(xù)恒容滲濾、后濃縮工藝。首先打開(kāi)閥門(mén)1將反應(yīng)完成、破乳后的聚合物料液(固形物含量約為6%，電導(dǎo)率 100 μ s/cm)放入儲(chǔ)罐3中，開(kāi)啟攪拌漿，打開(kāi)閥門(mén)5，用泵6將料液泵入微濾膜7中，調(diào)節(jié)閥門(mén)9的開(kāi)度，保持透過(guò)液以100L. πΓ2. h—1的通量透過(guò)膜孔為0. 1 μ m的微濾膜7，直到料液槽 3中料液的體積為起始體積的1/3，打開(kāi)純水閥2，加入電導(dǎo)率為0. 5μ s/cm、溫度為50°C的純水至起始體積的2/3，調(diào)節(jié)純水閥門(mén)2的開(kāi)度，保持加入的純水量與膜的透過(guò)通量相同， 用純水對(duì)料液進(jìn)行洗滌，直至電導(dǎo)率儀8顯示的透過(guò)液的電導(dǎo)低于5 μ s/cm，最后將料液罐 3中的料液濃縮至起始體積的1/3，停止洗滌，打開(kāi)放料閥4，將洗滌后的料液放出，洗滌完成，每噸聚偏氟乙烯物料液洗滌需要耗費(fèi)40噸左右的純水，聚合物得率在99%以上。實(shí)施例3請(qǐng)參見(jiàn)圖1。一種膜法洗滌聚合物乳膠方法的裝置包括1.原料液進(jìn)料閥、2.純水閥、3.帶攪拌槳的原料液儲(chǔ)罐、4.放料閥、5.進(jìn)料閥、6.泵、7.超濾膜、8.電導(dǎo)率儀、9.回流閥。洗滌過(guò)程采用預(yù)濃縮、連續(xù)變?nèi)轁B濾工藝。首先打開(kāi)閥門(mén)1將反應(yīng)完成、破乳后的聚合物料液(固形物含量約為6%，電導(dǎo)率 100 μ s/cm)放入儲(chǔ)罐3中，開(kāi)啟攪拌漿，打開(kāi)閥門(mén)5，用泵6將料液泵入超濾膜7中，調(diào)節(jié)閥門(mén)9的開(kāi)度，保持透過(guò)液以SOLn^.tT1的通量透過(guò)截留分子量(MWCO)約為150kDa的超濾膜7，直到料液槽3中料液的體積為起始體積的1/3，打開(kāi)純水閥2，加入電導(dǎo)率為0. 4μ s/ cm、溫度為60°C的純水至起始體積，調(diào)節(jié)純水閥門(mén)2的開(kāi)度，緩慢加入純水(純水加入速度低于超濾膜的透過(guò)通量)，用純水對(duì)料液進(jìn)行洗滌，根據(jù)電導(dǎo)率儀8顯示的透過(guò)液的電導(dǎo)不斷調(diào)節(jié)純水閥門(mén)2的開(kāi)度，當(dāng)電導(dǎo)率儀8顯示的透過(guò)液的電導(dǎo)低于5 μ s/cm，原料液罐中料液體積約為起始體積的1/3，停止洗滌，打開(kāi)放料閥4，將洗滌后的料液放出，洗滌完成，每噸聚偏氟乙烯物料洗滌需要耗費(fèi)28噸左右的純水，聚合物得率在99%以上。
權(quán)利要求
1.一種膜法洗滌聚合物乳膠的方法，其特征是將反應(yīng)后去除大顆粒雜質(zhì)的聚合物乳液或懸浮液用微濾膜或超濾膜進(jìn)行濃縮，濃縮到一定程度后向料液中加入超純水進(jìn)行洗滌，聚合物顆粒被膜截留，洗滌液不斷透過(guò)微濾膜或超濾膜，直至洗出的洗滌液的電導(dǎo)率低于規(guī)定值，最后將聚合物濃縮至設(shè)定值，洗滌去除小分子雜質(zhì)的聚合物直接進(jìn)入后續(xù)干燥工藝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的微濾膜組件的孔徑為0.1 1微米； 所述的超濾膜組件的截留分子量不小于10000道爾頓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的微濾膜的操作壓力為0.1 0. 2Mpa ； 所述的超濾膜的操作壓力為0. 1 1. OMpa0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的微濾洗滌操作中所用的微濾膜組件為卷式、管式或平板式的聚丙烯、聚酰胺、聚醚砜或聚偏氟乙烯等有機(jī)高分子材料膜組件， 或者為管式、平板式或中空纖維的無(wú)機(jī)材料膜組件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的超濾洗滌操作中所用的超濾膜組件為卷式、管式或平板式的醋酸纖維素、磺化聚砜、聚酰胺、聚醚砜、磺化聚醚砜、聚哌嗪、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯等有機(jī)高分子材料膜組件，或者為管式、平板式或中空纖維的無(wú)機(jī)材料膜組件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的洗滌用超純水的電導(dǎo)率小于2μ S/ cm，溫度高于25°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的洗出的洗滌液的電導(dǎo)率規(guī)定值要小于 5 μ s/cm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種膜法洗滌聚合物乳膠的方法，該方法涉及利用微濾或超濾技術(shù)對(duì)乳液聚合法和懸浮聚合法得到的聚合物乳液或懸浮液進(jìn)行回收和洗滌的方法。首先將反應(yīng)完成后的聚合物乳液或懸浮液用微濾膜或超濾膜進(jìn)行濃縮，濃縮到一定程度后向料液中加入超純水進(jìn)行洗滌，聚合物顆粒被膜截留，洗滌液不斷透過(guò)微濾膜或超濾膜，直至洗出的洗滌液的電導(dǎo)率低于規(guī)定值，最后將聚合物濃縮至設(shè)定值，洗滌去除小分子雜質(zhì)的聚合物直接進(jìn)入后續(xù)干燥工藝。本發(fā)明大大減少了聚合物料液洗滌過(guò)程中的用水量，且料液洗滌充分，減少了由于小分子雜質(zhì)殘留而導(dǎo)致的殘次品的產(chǎn)生，工藝操作簡(jiǎn)單、易于連續(xù)生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C08F6/24GK102477110SQ201010565548
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者萬(wàn)印華, 杭曉風(fēng), 蘇儀, 陳向榮 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所