專利名稱：聚合反應設備和使用其制備甲基丙烯酸酯聚合物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制備甲基丙烯酸酯-基聚合物的聚合反應設備和使用該設備制備該甲基丙烯酸酯-基聚合物的方法。
背景技術(shù)：
甲基丙烯酸酯-基聚合物(methacrylate-based polymer)的制備使用連續(xù)本體聚合方法或連續(xù)溶液聚合方法，其中將單體、聚合引發(fā)劑等連續(xù)引入聚合反應容器中。在以上中，在連續(xù)本體聚合方法中，在不使用溶劑和分散劑的情況下在均勻相中進行該聚合反應，使得獲得包含很少雜質(zhì)的甲基丙烯酸酯聚合物的優(yōu)點。然而，由于反應系統(tǒng)的粘度非常高，因此需要注意從該反應系統(tǒng)中除去熱、控制聚合溫度等。另一方面，該連續(xù)溶液聚合方法具有以下優(yōu)點得到包含很少雜質(zhì)的甲基丙烯酸酯聚合物，以及由于該反應系統(tǒng)的低粘度而減少了與連續(xù)本體聚合反應相關(guān)的問題，但具有由于使用溶劑而使產(chǎn)率降低的問題。JP 7-126308A公開了通過使用連續(xù)本體聚合方法而制備甲基丙烯酸酯-基聚合物的方法，其包括通過使用完全混合型的反應容器，在用液體介質(zhì)完全充滿該反應容器以使得該反應容器基本上不具有氣相的條件下，進行聚合反應。[現(xiàn)有技術(shù)文件][專利文件1]JP 7_1洸308八發(fā)明概述本發(fā)明所要解決的問題在用于制備該甲基丙烯酸酯聚合物的聚合反應設備中，固定在軸上的攪拌槳葉位于該聚合反應容器內(nèi)部，由此攪拌包含該單體和該聚合引發(fā)劑的原料混合物并進行聚合反應。該軸的一端連接到驅(qū)動單元，由此將旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力從該驅(qū)動單元傳遞給該軸，使得該軸和攪拌槳葉旋轉(zhuǎn)。設置在該驅(qū)動單元和該聚合反應容器之間的軸密封軸承部件支撐該軸。在該軸密封軸承部件中，環(huán)繞該軸提供了軸密封部分，使得該聚合反應容器中的反應混合物不能達到該驅(qū)動單元。已知有各種類型的用于形成該軸密封部分的密封結(jié)構(gòu)。機械密封已知是一種典型的密封結(jié)構(gòu)。該機械密封使用機械密封液作為密封表面的潤滑液體。當包括機械密封的聚合反應設備長時間操作時，一部分機械密封液從該軸密封部分中泄露出，使得反應混合物和所生成的甲基丙烯酸酯聚合物具有被污染的可能性。如果該反應混合物和所生成的甲基丙烯酸酯聚合物受到污染，那么就存在該甲基丙烯酸酯聚合物的透明度降低且該甲基丙烯酸酯聚合物在該聚合物的成形工藝中被著色的問題。考慮到現(xiàn)有技術(shù)的前述問題進行了本發(fā)明。本發(fā)明的目的是提供聚合反應設備以及提供通過使用該聚合反應設備而制備甲基丙烯酸酯聚合物的方法，其中該設備和方法能夠防止反應混合物和所生成的甲基丙烯酸酯聚合物的污染。解決問題的方法為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了用于制備甲基丙烯酸酯聚合物的聚合反應設備，該設備包括
用于進行包括單體組分的原料混合物的聚合反應的聚合反應容器，該單體組分包括甲基丙烯酸酯單體作為主要組分；可旋轉(zhuǎn)的軸；固定在該可旋轉(zhuǎn)的軸上的攪拌槳葉，其攪拌該聚合反應容器內(nèi)的該原料混合物； 和支撐該軸的軸密封軸承部件，其中該軸密封軸承部件中的軸密封部分包括機械密封，其包含選自己二酸酯、鄰苯二甲酸酯、二異丁酸酯和乙酰化甘油酯的至少一種機械密封液。即使將選自己二酸酯、鄰苯二甲酸酯、二異丁酸酯和乙酰化甘油酯的至少一種的機械密封液加入該反應混合物中，該機械密封液也具有以下的有利性質(zhì)幾乎不會造成使該甲基丙烯酸酯聚合物的透明度降低和在該甲基丙烯酸酯聚合物的成形工藝中容易著色 (coloration)的不利影響。因此，由于該軸密封部分包括該機械密封，且該機械密封液選自己二酸酯、鄰苯二甲酸酯、二異丁酸酯和乙?；视王?，即使在連續(xù)長時間操作過程中該機械密封液泄露到聚合反應容器中，本發(fā)明也能防止該反應混合物和所生成的甲基丙烯酸酯聚合物的污染。即使制備操作連續(xù)長時間進行，上述聚合反應設備也能夠有效產(chǎn)生具有抑制的污染的甲基丙烯酸酯聚合物。本發(fā)明還提供了通過使用上述聚合反應設備制備甲基丙烯酸酯聚合物的方法，包括以下步驟將包含該單體組分的該原料混合物連續(xù)供給到該聚合反應容器中以進行該聚合反應，該單體組分包括該甲基丙烯酸酯單體作為主要組分。因為使用了本發(fā)明的聚合反應設備，依照本發(fā)明的該制備甲基丙烯酸酯聚合物的方法能夠防止反應混合物和所生成的甲基丙烯酸酯聚合物的污染。即使制備操作連續(xù)長時間進行，本發(fā)明的聚合反應設備也能夠有效制備具有抑制污染的甲基丙烯酸酯聚合物。發(fā)明效果依照本發(fā)明，提供了聚合反應設備和通過使用該聚合反應設備制備該甲基丙烯酸酯聚合物的方法，其防止了該反應混合物和所制備的甲基丙烯酸酯聚合物的污染。附圖簡述

圖1是依照本發(fā)明的聚合反應設備的優(yōu)選實施方案的示意性結(jié)構(gòu)圖。圖2是依照本發(fā)明的聚合反應設備的軸密封軸承部件的部分橫截面視圖。參考編號的解釋10 聚合反應容器，12:原料進料口，14 聚合物組合物排放口，16:夾套，20 軸，22 攪拌槳葉，30 軸密封軸承部件，32 軸密封部分，38 唇形密封，100 聚合反應設備，
101 引發(fā)劑制備容器，102 單體制備容器。實施方案的解釋以下將參照附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。在各附圖中，用相同的編號表示相同或相對應的元件，可以省略其重復描述。而且，尺寸比并不限制于附圖中所示的尺寸比。圖1是依照本發(fā)明的聚合反應設備的優(yōu)選實施方案的示意性結(jié)構(gòu)圖。如圖1中所示，該聚合反應設備100裝備有在其中進行包含該甲基丙烯酸酯單體作為主要組分的該原料混合物的聚合反應的聚合反應容器10、可旋轉(zhuǎn)的軸20、固定在該可旋轉(zhuǎn)的軸20上的攪拌該聚合反應容器10內(nèi)的原料混合物的攪拌槳葉22、和支撐該軸20的軸密封軸承部件30。 而且，該聚合反應設備100裝備有用于將該原料供給到該聚合反應容器10中的原料進料口 12，和用于將包含由該聚合反應生成的甲基丙烯酸酯聚合物的液體(漿狀的)聚合物組合物從該聚合反應容器10中排出的聚合物組合物排放口 14。進一步地，該聚合反應設備100 裝備有用于調(diào)節(jié)該聚合反應容器10的外壁溫度的夾套16。圖2是依照本發(fā)明的聚合反應設備的軸密封軸承部件的部分橫截面視圖。如圖2 中所示，該軸密封軸承部件30具有軸密封部分32，該軸密封部分32是由機械密封形成的。 在本實施方案中，在該軸密封部分32和該聚合反應容器10之間提供唇形密封。該唇形密封防止該聚合反應容器中的反應混合物到達該軸密封部分32。該唇形密封優(yōu)選是由PTFE(聚四氟乙烯)制成的。使用由PTFE制成的唇形密封38有助于提高對單體的化學抗性，且即使該軸發(fā)生振動時也適合保持良好的密封性能。因此，甚至當該設備長時間連續(xù)操作時，也能夠維持該密封效果。而且，在該軸密封部分32之上(與該聚合反應容器10相反的方向) 提供了用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動該軸20的驅(qū)動單元(未示出)。由于形成該軸密封部分32的該機械密封的類型沒有特別限制，因此可以從技術(shù)人員公知的那些中選擇任何類型的機械密封。例如，如圖2中所示，該機械密封具有固定在該軸20 —側(cè)上的旋轉(zhuǎn)環(huán)3 和固定在該軸密封軸承部件的主體(殼體)的一側(cè)上的靜止環(huán)32b，且構(gòu)造成使得該旋轉(zhuǎn)環(huán)3 和靜止環(huán)32b以通過彈簧(未示出)施加的恒定壓力彼此壓住。此外，為了降低該旋轉(zhuǎn)環(huán)3 和靜止環(huán)32b的接觸表面之間的摩擦，在機械密封的內(nèi)部填充以機械密封液32c。在圖2中，顯示了一對機械密封的構(gòu)造，其各自具有該旋轉(zhuǎn)環(huán)3 和靜止環(huán)32b的組合，其是雙機械密封的構(gòu)造。通常用泵等將該機械密封液32c通過機械密封液入口(未示出)連續(xù)供給，并通過機械密封液出口(未示出)連續(xù)排出。優(yōu)選循環(huán)供給該機械密封液。根據(jù)該聚合反應設備100的尺寸和聚合條件等適宜地設定填充壓力，且設定高于該聚合反應容器10中的壓力。調(diào)節(jié)該填充壓力使得能夠維持良好的密封功能性和最終得到的甲基丙烯酸酯聚合物的良好的產(chǎn)物質(zhì)量，因為過高的填充壓力從該周密封部分中泄露出大量的機械密封液，使得不能呈現(xiàn)良好的密封功能性，且最終得到的聚合物可能由于在聚合物組合物中加入了泄露過多的機械密封液而具有較差的產(chǎn)物質(zhì)量。該機械密封液32c是選自己二酸酯、鄰苯二甲酸酯、二異丁酸酯和乙?；视王サ闹辽僖环N。該己二酸酯包括例如己二酸雙(2-乙基己基)酯、己二酸二異壬基酯和己二酸二異癸基酯。該鄰苯二甲酸酯包括例如鄰苯二甲酸雙(2-乙基己基)酯、鄰苯二甲酸二異壬基酯和鄰苯二甲酸二異癸基酯。該二異丁酸酯包括2，2，4_三甲基-1，3-戊二醇二異丁酸酯。該乙?；视王グɡ绺视投阴卧鹿鹚狨?、甘油二乙酰單硬脂酸酯、甘油二乙酰單油酸酯、甘油二乙酰單亞油酸酯(glycerol diacetomonolinolate)、甘油二乙酰-12-羥基硬脂酸酯、甘油二乙酰單肉豆蔻酸酯、甘油二乙酰單棕櫚酸酯、甘油二乙酰單月桂酸酯、 甘油單乙酰單硬脂酸酯、甘油單乙酰單肉豆蔻酸酯、甘油單乙酰單棕櫚酸酯、甘油單乙酰單蓖麻醇酸酯(glycerol monoacetomonoricinolate)、甘油單乙酰單-12-羥基硬脂酸酯、 甘油單乙酰單山崳酸酯、甘油單乙酰單油酸酯、甘油單乙酰單月桂酸酯、甘油單乙酰二油酸酯、甘油單乙酰二蓖麻醇酸酯(glycerol monoacetodiricinolate)、甘油單乙酰二辛酸酯和甘油單乙酰二月桂酸酯、甘油單乙酰二硬脂酸酯。其中優(yōu)選己二酸酯和二異丁酸酯，特別優(yōu)選己二酸酯。己二酸酯、鄰苯二甲酸酯、二異丁酸酯和乙酰化甘油酯具有以下優(yōu)點其對包含甲基丙烯酸酯單體作為主要組分的單體組分的聚合反應沒有促進作用；且即使將其與該反應混合物混合時也幾乎不會造成不利影響，例如所得到的甲基丙烯酸酯聚合物的著色。用于該旋轉(zhuǎn)環(huán)3 和靜止環(huán)32b的材料沒有特別限制，任何公知的材料都能夠使用。用于旋轉(zhuǎn)環(huán)3 和靜止環(huán)32b的材料例如包括碳、碳化硅、燒結(jié)碳化物和氧化鉻涂料。本實施方案的聚合反應設備100是連續(xù)聚合設備，其用于連續(xù)本體聚合方法或連續(xù)溶液聚合方法，其中該聚合反應容器10能夠通過攪拌槳葉22在該反應容器內(nèi)形成基本上完全混合的狀態(tài)。攪拌槳葉22的形狀可以是Max混合翼(由Sumitomo Heavy Industries, Ltd.等制造)、槳翼、雙螺旋帶翼、MIG翼、全區(qū)域翼(full zone wings)(由 Shinko Pantec Co. , Ltd.制造)等，但其并不特別限于此。此外，優(yōu)選將一個或多個擋板安裝在該聚合反應容器10中以提高攪拌效果。關(guān)于該聚合反應設備100，優(yōu)選較高的攪拌效果。然而，使用過大的攪拌力并不非常優(yōu)選，因為提供過大的熱。因此，該攪拌力優(yōu)選在0. 5-20kff/m3范圍內(nèi)，更優(yōu)選在l-15kw/ m3范圍內(nèi)。優(yōu)選隨著內(nèi)含液體(content liquid)的粘度，即該液體中該甲基丙烯酸酯聚合物的含量比提高而提高攪拌力。優(yōu)選地，該聚合反應容器10的內(nèi)部處于液體充滿狀態(tài)，基本上沒有氣相。該聚合反應容器的液體充滿狀態(tài)防止該甲基丙烯酸酯聚合物形成于或附著到氣相和氣液界面上的該容器的內(nèi)壁，使得可以避免由在內(nèi)壁處生成的聚合物的混合而造成的可能的產(chǎn)物量減少。此外，能夠有效使用該聚合反應容器10的全部體積，使得能夠提高產(chǎn)率。為了使該聚合反應容器10處于液體充滿狀態(tài)，最簡單的方法是如圖1中所示將聚合反應之后的聚合物組合物的出口(聚合物組合物排放口 14)設于該反應容器10的最高部分處。在這種情況中，如圖1中所示優(yōu)選將原料(引發(fā)劑組合物和單體組合物)的進料口 12設于該聚合反應容器10的下部處。此外，適宜地防止單體組分的氣體在該聚合反應容器10中產(chǎn)生。為此目的，優(yōu)選使該聚合反應容器10中的壓力超過在該反應容器10的溫度下該反應混合物的蒸汽壓。以表壓力計，該壓力通常在約1. 0-約2. OMPa的范圍內(nèi)。而且，優(yōu)選使該聚合反應容器10的內(nèi)部處于絕熱狀態(tài)，熱基本上不能從該容器的外部進入和排出到該該容器的外部。即，優(yōu)選使該反應容器中的溫度和該反應容器的外壁表面溫度為幾乎相同的溫度。特別地，通過在該反應容器的外壁表面提供夾套16能夠?qū)崿F(xiàn)所述相同的溫度，由此使用熱介質(zhì)(例如蒸汽或其他熱介質(zhì))控制其外壁表面的溫度以緊跟(follow)該反應容器的內(nèi)部溫度，例如如圖1中所示。
該夾套16基本上覆蓋該聚合反應容器10的整個外表面，且能夠通過將熱介質(zhì) (例如蒸汽、熱水和有機加熱介質(zhì))通過熱介質(zhì)供給通道(未示出)引入夾套16中適當?shù)丶訜峄虮３衷摲磻萜?0的溫度。能夠通過供給的熱介質(zhì)的溫度或壓力適當調(diào)節(jié)該夾套 16的溫度。引入該夾套16中的該熱介質(zhì)通過熱介質(zhì)排放通道(未示出)排出。提供該反應容器10的絕熱狀態(tài)是用以防止該甲基丙烯酸酯聚合物粘附到該反應容器中的內(nèi)壁并用以穩(wěn)定該聚合反應，由此為抑制可能失控的反應提供自控性能。將該反應容器的內(nèi)部溫度設定到比內(nèi)含液體溫度高過多的溫度不是優(yōu)選的，因為過量的熱加入到該反應容器的內(nèi)部。優(yōu)選地，該反應容器和該反應容器外壁表面的溫差盡可能小，且該溫差可以根據(jù)實踐在士5°C范圍的不穩(wěn)定度內(nèi)調(diào)節(jié)。在本實施方案中，該聚合反應容器10內(nèi)產(chǎn)生的熱，即聚合熱和攪拌熱優(yōu)選以從該聚合反應容器10排出的(漿狀)液體聚合物組合物所帶走的熱的量來平衡。該聚合物組合物帶走的熱的量是由聚合物組合物的量、比熱和溫度(聚合溫度)決定的。根據(jù)所用的自由基聚合引發(fā)劑類型，該聚合溫度優(yōu)選在約120-180°C范圍內(nèi)，更優(yōu)選在約130°C -約180°C范圍內(nèi)。當該聚合溫度過高時，有以下趨勢所得到的甲基丙烯酸酯聚合物的間同立構(gòu)規(guī)正度變低，產(chǎn)生的低聚物的量提高，所得到的樹脂的熱阻變低。該原料混合物在該聚合反應容器10內(nèi)的平均停留時間優(yōu)選在15分鐘-2小時的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在20分鐘-1.5小時的范圍內(nèi)。當該停留時間比需要的更長時，導致低聚物 (例如二聚物和三聚物)的產(chǎn)量提高的趨勢，使得該產(chǎn)物的熱阻性質(zhì)降低。能夠通過改變每單位時間該單體的供給量調(diào)節(jié)該平均停留時間?？梢酝ㄟ^以下將該原料供給到該聚合反應容器10中與進料口 12分開地，將包含該自由基聚合引發(fā)劑的聚合引發(fā)劑組合物從引發(fā)劑供給管道51和包含包括甲基丙烯酸酯單體作為主要組分的單體組分的單體組合物從單體供給管道52供給；通過將在引發(fā)劑供給泵53和進料口 12之間的引發(fā)劑供給管道51與在單體供給泵討和進料口 12之間的單體供給管道52合并，來從該進料口 12供給該引發(fā)劑組合物和該單體組合物的混合物；或通過形成與進料口 12不同的進料口(未示出)從各自相應的進料口分別供給該引發(fā)劑組合物和單體組合物。該引發(fā)劑組合物包含例如自由基聚合引發(fā)劑、包含甲基丙烯酸酯單體作為主要組分的單體組分和鏈轉(zhuǎn)移劑的混合物，該單體組合物包含例如包含甲基丙烯酸酯單體作為主要組分的單體組分和鏈轉(zhuǎn)移劑的混合物。該引發(fā)劑組合物是在該引發(fā)劑制備容器101中制備的。用該引發(fā)劑供給泵53通過連接該引發(fā)劑制備容器101和該聚合反應容器10的引發(fā)劑供給管道51，將所制備的引發(fā)劑組合物連續(xù)供給到該聚合物反應容器10，如圖1中所示。另一方面，該單體組合物是在該單體制備容器102中制備的。用該單體供給泵M通過連接該單體制備容器102和該聚合反應容器10的單體供給管道52，將所制備的單體組合物連續(xù)供給該聚合反應容器10，如圖 1中所示。作為在本實施方案中使用的該引發(fā)劑制備容器101和單體制備容器102，可以使用與該聚合反應容器10相似的裝備有攪拌裝置的制備容器。在該引發(fā)劑制備容器101中， 將自由基聚合引發(fā)劑完全溶解在該單體組分中以得到引發(fā)劑液體。該引發(fā)劑制備容器101中的溫度保持在不會進行聚合反應的溫度，優(yōu)選保持在_20°C -10°C。另一方面，單體制備容器102中的溫度保持在該單體組分不揮發(fā)的溫度，優(yōu)選保持在_20°C -10°C。該引發(fā)劑供給泵53和單體供給泵M沒有特別限制，優(yōu)選是能夠?qū)⒃撘l(fā)劑組合物和單體組合物到該聚合反應容器10的供給流速設定在恒定速率的泵。特別地，優(yōu)選使用多往復泵(multiple reciprocating pump)，更優(yōu)選非脈沖體積控制型泵(nonpulsatile controlled-volume type pump)，例如雙非脈沖體積控制型泵和三非脈沖體積控制型泵?？梢詫⒓訜?冷卻裝置與該引發(fā)劑供給管道51和單體供給管道52相連接，其將該引發(fā)劑制備容器101和單體制備容器102與該聚合物反應容器10相連接，由此調(diào)節(jié)供給到該聚合反應容器10的原料的溫度。該引發(fā)劑組合物從該引發(fā)劑制備容器101到該聚合反應容器10的供料速率根據(jù)該聚合反應容器10的容量變化，在該聚合反應容器10的容量為10L的情況下，其優(yōu)選在 0. Ι-lOkg/hr范圍內(nèi)，更優(yōu)選在0. 5-5kg/hr范圍內(nèi)。該單體組合物從該單體制備容器102 到該聚合反應容器10的供料速率根據(jù)該聚合反應容器10的容量變化，在該聚合反應容器 10的容量為10L的情況下，其優(yōu)選在4-40kg/hr范圍內(nèi)，更優(yōu)選在10_30kg/hr范圍內(nèi)。為了避免由于在單體制備過程中溶解氧的影響，通常將惰性氣體鼓泡到該單體制備容器102中或者在減壓下脫氣以去除溶解氧。在本實施方案中，不必要嚴格除去該溶解氧，該聚合反應能夠在約1. 5ppm-3ppm的溶解氧的存在下進行。在所得到的甲基丙烯酸酯聚合物用于光學儀器的材料的情況中，特別合宜地，在將所制備的單體組合物供給到該聚合反應容器10的過程中，用具有對應于所需尺寸的孔的過濾器過濾該單體組合物以除去雜質(zhì)。使用該聚合反應設備100由聚合反應制備的甲基丙烯酸酯聚合物通過該聚合反應容器10的聚合物組合物排放口 14作為(漿狀)液體聚合物組合物除去，通過聚合物 il·^·弓I 出ilit (polymer composition lead-out passage) 55￠^ ^ 物組合物包含未反應的單體組分，因此根據(jù)需要通過加熱該聚合物組合物蒸發(fā)分離主要包含該未反應的單體組分的揮發(fā)物質(zhì)。作為上述聚合物組合物的傳輸程序，JP4-48802B 中公開的程序是適合的。作為通過蒸發(fā)該揮發(fā)物質(zhì)進行分離的程序，使用排氣式擠出機 (vented extruder)的程序是已知的，例如 JP 51_29914B、JP 52_18555B、JP 1_53682B、JP 62-89710A和JP 3-49925A中公開的程序是適合的。用于本發(fā)明的聚合反應容器10優(yōu)選是完全混合型反應容器，在該反應容器內(nèi)該單體組分到該甲基丙烯酸酯聚合物的聚合(轉(zhuǎn)化)率通常相當于在該聚合物組合物中該聚合物的含量比。在本發(fā)明中，盡管聚合速率沒有特別限制，但其通常設定在40-70質(zhì)量％范圍內(nèi)。隨著聚合速率變得更高，該甲基丙烯酸酯聚合物的產(chǎn)率提高，但導致該反應體系的粘度更高，而需要大的程度的攪拌力。隨著聚合率變得更低，該甲基丙烯酸酯聚合物的產(chǎn)率降低使得恢復未反應的單體組分的負擔提高了。從該聚合物組合物分離并收集的該未反應的單體組分儲存在單體回收罐中，并可以根據(jù)需要通過供給到該單體制備容器102而將其供給該聚合反應。優(yōu)選在該聚合抑制劑的濃度為2ppm-8ppm且氣相中的氧的濃度為2% _8%體積的條件下儲存該單體組分，以使在儲存在該單體回收罐期間不會進行聚合反應。優(yōu)選將其儲存在冷卻條件下，特別地在例如約0°C -約5°C左右的溫度下。
在本發(fā)明中，根據(jù)所制備的聚合物選擇單體、自由基聚合引發(fā)劑和鏈轉(zhuǎn)移劑。后文中將詳細解釋各組分。包含該甲基丙烯酸酯單體作為主要組分的該單體組分是僅甲基丙烯酸酯單體，或甲基丙烯酸酯單體和另外的可與甲基丙烯酸酯單體共聚的單體的混合物。在使用除甲基丙烯酸酯單體之外的其他單體時，基于總的單體，該甲基丙烯酸酯單體的含量優(yōu)選為至少50 質(zhì)量％，更優(yōu)選至少75質(zhì)量％。該甲基丙烯酸酯單體沒有特別限制，且包括例如(甲基)丙烯酸烷基酯(其中該烷基具有1-4個碳原子)。該(甲基)丙烯酸烷基酯(其中該烷基具有1-4個碳原子)中的烷基包括例如甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基和叔丁基。在該甲基丙烯酸烷基酯中優(yōu)選甲基丙烯酸甲酯。該甲基丙烯酸酯單體可以單獨使用或至少兩種結(jié)合使用。當結(jié)合使用至少兩種甲基丙烯酸酯單體時，包含該甲基丙烯酸酯單體作為主要組分的單體組分是至少兩種甲基丙烯酸酯單體的混合物，或至少兩種甲基丙烯酸酯單體和可與所述甲基丙烯酸酯單體共聚的另外單體的混合物。當將至少兩種甲基丙烯酸酯單體與該其他可共聚單體混合時，基于總的單體組分，該至少兩種甲基丙烯酸酯單體的總含量優(yōu)選為至少50質(zhì)量％，更優(yōu)選至少75質(zhì)量％。與該甲基丙烯酸酯單體一起使用的該其他單體包括可與該甲基丙烯酸酯單體共聚的其他乙烯基單體。該其他乙烯基單體包括，例如具有包含1-18個碳原子的烷基的丙烯酸烷基酯，例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸十二烷基酯和丙烯酸硬酯基酯；不飽和羧酸或其酸酐，例如丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、衣康酸、馬來酸酐和衣康酸酐；包含羥基的單體，例如丙烯酸2-羥基乙基酯、丙烯酸2-羥基丙基酯、丙烯酸單甘油酯、甲基丙烯酸2-羥基乙基酯、甲基丙烯酸2-羥基丙基酯和甲基丙烯酸單甘油酯；包含氮的單體，例如丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯腈、雙丙酮丙烯酰胺和甲基丙烯酸二甲基氨基乙基酯；包含環(huán)氧基團的單體，例如烯丙基縮水甘油醚、丙烯酸縮水甘油酯和甲基丙烯酸縮水甘油酯；和苯乙烯單體，例如苯乙烯和 α -甲基苯乙烯。在本發(fā)明中，供給到該反應容器的聚合引發(fā)劑包括例如自由基聚合引發(fā)劑。該自由基聚合引發(fā)劑包括例如偶氮化合物，例如偶氮雙異丁腈、偶氮(雙二甲基戊腈)、偶氮雙環(huán)己腈、1，1，-偶氮雙-(1-乙酰氧基-1-苯乙烷)、2，2’ -偶氮雙異丁酸二甲酯、4，4’ -偶氮雙-4-氰基戊酸；有機過氧化物，例如苯甲?；^氧化物、月桂?；^氧化物、乙?；^氧化物、辛?；^氧化物、2，4-二氯苯甲酰基過氧化物、異丁基過氧化物、乙?；h(huán)己基磺?；^氧化物、過氧化新戊酸叔丁酯、過氧化新癸酸叔丁酯、過氧化新庚酸叔丁酯、叔丁基過氧化-2-乙基己酸酯、1，1-二(叔丁基過氧化)環(huán)己烷、1，1-二(叔丁基過氧化)_3，3， 5-三甲基環(huán)己烷、1，1- 二(叔己基過氧化)_3，3，5-三甲基環(huán)己烷、異丙基過氧化二碳酸酯、異丁基過氧化二碳酸酯、S- 丁基過氧化二碳酸酯、正丁基過氧化二碳酸酯、2-乙基己基過氧化二碳酸酯、雙(4-叔丁基環(huán)己基)過氧化二碳酸酯、叔戊基過氧化-2-乙基己酸酯、 1，1，3，3_四甲基丁基過氧化乙基己酸酯、1，1，2_三甲基丙基過氧化-2-乙基己酸酯、叔丁基過氧化異丙基單碳酸酯、叔戊基過氧化異丙基單碳酸酯、叔丁基過氧化-2-乙基己基碳酸酯、叔丁基過氧化烯丙基碳酸酯、叔丁基過氧化異丙基碳酸酯、1，1，3，3-四甲基丁基過氧化異丙基單碳酸酯、1，1，2_三甲基丙基過氧化異丙基單碳酸酯、1，1，3，3_四甲基丁基過氧化異壬酸酯、1，1，2_三甲基丙基過氧化異壬酸酯和叔丁基過氧化苯甲酸酯。以上自由基聚合引發(fā)劑能夠單獨使用或作為其兩種或更多種的混合物使用。該自由基聚合引發(fā)劑的含量沒有特別限制，基于100質(zhì)量份原料單體組分，其通常在0. 001-1質(zhì)量份范圍內(nèi)。在將兩種或更多種自由基聚合引發(fā)劑在混合物中使用時，其總含量可以在以上范圍內(nèi)。供給到該反應容器的該聚合引發(fā)劑在本發(fā)明中沒有特別限制， 其根據(jù)所要制備的甲基丙烯酸酯聚合物和所用的原料單體組分的類型而選擇。例如，優(yōu)選該自由基聚合引發(fā)劑在該聚合溫度下具有至多1分鐘的半衰期。當在該聚合溫度下的半衰期為至多1分鐘時，該反應速率是適合的，因此該引發(fā)劑適用于在連續(xù)聚合設備中的聚合反應。該自由基聚合引發(fā)劑的溫度和半衰期之間的關(guān)系描述于多種文章和每種類型的自由基聚合引發(fā)劑的生產(chǎn)公司的技術(shù)文件中。在本發(fā)明中，使用可獲自Wako Pure Chem, Inc. 或Kayaku Akzo Corporation的公知產(chǎn)品說明書中描述的數(shù)值。在本發(fā)明中，能夠在該反應容器中添加鏈轉(zhuǎn)移劑以調(diào)節(jié)所制備的甲基丙烯酸酯聚合物的分子量。所用的鏈轉(zhuǎn)移劑可以是單官能鏈轉(zhuǎn)移劑和多官能鏈轉(zhuǎn)移劑中的任意種。特別地，該鏈轉(zhuǎn)移劑包括例如烷基硫醇，例如丙硫醇、丁硫醇、己硫醇、辛硫醇、2-乙基己基硫醇和十二烷基硫醇；芳香硫醇，例如苯基硫醇和甲苯硫酚；具有至多18個碳原子的硫醇，例如亞乙基硫甘醇；多元醇，例如乙二醇、新戊二醇、三羥甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇和山梨醇；和通過用巰基乙酸或3-巰基丙酸來酯化羥基而制備的酯；1，4_二氫化萘、1，4，5，8_四氫化萘、β-萜品烯、萜品油烯、1，4_環(huán)己二烯和硫化氫。以上可以單獨使用或兩種或更多種結(jié)合使用。鏈轉(zhuǎn)移劑的含量沒有特別限制，因為其根據(jù)所用鏈轉(zhuǎn)移劑的類型變化。例如，當使用硫醇時，基于100質(zhì)量份單體組分，其通常在0. 01-3質(zhì)量份范圍內(nèi)，優(yōu)選在0. 05-1質(zhì)量份范圍內(nèi)。以上范圍的量是優(yōu)選的，因為該甲基丙烯酸酯聚合物的機械性質(zhì)不受損害。當結(jié)合使用兩種或更多種鏈轉(zhuǎn)移劑時，總用量可在以上范圍內(nèi)。在本發(fā)明中，可以利用不使用溶劑的本體聚合方法或使用溶劑的溶液聚合方法的任意種作為該甲基丙烯酸酯聚合物的聚合方法。本體聚合是特別優(yōu)選的。當通過連續(xù)溶液聚合方法進行聚合時，該聚合以與該連續(xù)本體聚合方法相同的方式進行，只是使用了溶劑。用于該聚合反應的溶劑根據(jù)該連續(xù)溶液聚合方法的單體組分而適宜地選擇，且其沒有特別限制，包括例如甲苯、二甲苯、乙苯、甲基異丁基酮、甲醇、乙醇、 辛烷、癸烷、環(huán)己烷、萘烷、乙酸丁酯和乙酸戊酯。其中優(yōu)選甲苯、甲醇、乙苯和乙酸丁酯。能夠?qū)⒃撊軇┨砑拥皆撘l(fā)劑組合物和該單體組合物之一或兩者中，或者能夠直接引入到該聚合反應容器10中。盡管該溶劑的比例沒有特別限制，但基于總的原料混合物，其優(yōu)選在 5-30質(zhì)量％范圍內(nèi)，更優(yōu)選在1-20質(zhì)量％范圍內(nèi)。上述聚合反應設備和上述通過使用該聚合反應設備制備甲基丙烯酸酯聚合物的方法，即使在制備操作連續(xù)長時間進行時也能夠有效制備具有抑制的污染的甲基丙烯酸酯聚合物。在甲基丙烯酸酯聚合物中，上述聚合反應設備和上述通過使用該聚合反應設備制備該甲基丙烯酸酯聚合物的方法，能夠適宜地用于制備通過使包含甲基丙烯酸甲酯作為主要組分的單體混合物聚合而得到的甲基丙烯酸酯聚合物。因為由上述聚合方法得到的甲基丙烯酸酯聚合物具有優(yōu)良的透明度和耐天氣性，因此其能夠方便地用于各個領(lǐng)域中，包括照明、標志牌和汽車。尤其地，該甲基丙烯酸酯聚合物能夠適宜地用于光盤基材的材料、光學設備材料，例如Fresnel透鏡、雙凸透鏡、用于液晶顯示器的背光系統(tǒng)的導光板、擴散板(diffuser plate)和液晶顯示器的保護前面板； 和汽車部件，例如尾燈罩、前燈罩、遮陽板(visor)和儀表板。
權(quán)利要求
1.用于制備甲基丙烯酸酯聚合物的聚合反應設備，包括用于進行包括單體組分的原料混合物的聚合反應的聚合反應容器，該單體組分包括甲基丙烯酸酯單體作為主要組分； 可旋轉(zhuǎn)的軸；固定在該可旋轉(zhuǎn)的軸上的攪拌槳葉，其攪拌該聚合反應容器內(nèi)的該原料混合物；和支撐該軸的軸密封軸承部件，其中該軸密封軸承部件中的軸密封部分包括機械密封，該機械密封包含選自己二酸酯、鄰苯二甲酸酯、二異丁酸酯和乙?；视王サ闹辽僖环N機械密封液。
2.通過使用權(quán)利要求1的聚合反應設備制備甲基丙烯酸酯聚合物的方法，包括以下步驟將包含該單體組分的該原料混合物連續(xù)供給到該聚合反應容器中以進行該聚合反應， 該單體組分包括甲基丙烯酸酯單體作為主要組分。
全文摘要
本發(fā)明提供了聚合反應設備，其能夠抑制單體和所生成的聚合物的污染。公開了聚合反應設備，其包括用于進行包括單體的原料混合物的聚合反應的聚合反應容器10；可旋轉(zhuǎn)的軸20；固定在該可旋轉(zhuǎn)的軸20上的攪拌槳葉22，其攪拌該聚合反應容器10內(nèi)的該原料混合物；和支撐該軸20的軸密封軸承部件30，其中該軸密封軸承部件30中的軸密封部分32包括機械密封，該機械密封包含選自己二酸酯、鄰苯二甲酸酯、二異丁酸酯和乙?；视王サ闹辽僖环N機械密封液。
文檔編號C08F2/04GK102558408SQ20111035598
公開日2012年7月11日 申請日期2011年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月21日
發(fā)明者山崎和廣, 西谷晃, 隅田將一 申請人:住友化學株式會社