專利名稱：聚合物回收的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚合物脫揮發(fā)分和回收以及，在某些方面，殘余物含量小于每百萬一千份(ppm)的聚合物產(chǎn)品的制備，其中該聚合物產(chǎn)品是由殘余物含量達(dá)到50％重量(基于聚合物重量)的起始聚合物溶液制備的。本發(fā)明一個(gè)特殊的方法涉及乙烯丙烯二烯三元共聚物(EPDM)脫揮發(fā)分。
現(xiàn)有技術(shù)公開了許多種對(duì)聚合物脫揮發(fā)分和回收的體系和方法。某些現(xiàn)有技術(shù)中的方法具有下述一個(gè)或多個(gè)缺點(diǎn)包括一個(gè)整理工序(finishing step)的多步方法；要求抽提污染物、殘余溶劑和單體；要使用同流動(dòng)的聚合物混合的不混溶液體以維持傳熱系數(shù)，增加擴(kuò)散驅(qū)動(dòng)力或降低分壓；在塔頂排氣體系中夾帶聚合物，即所說的“結(jié)霜”，以及聚合物產(chǎn)品流入排氣體系，即所說的“排氣溢流”；會(huì)產(chǎn)生性能不一致的聚合物產(chǎn)品，例如不同的粘度，或降解的產(chǎn)品聚合物或凝膠；以及額外的移走不混溶的液體或氣體的工藝設(shè)備操作。
長(zhǎng)期以來，人們一直需求一種脫粘性聚合物揮發(fā)分的高效、有效的單步方法。人們一直需求一種方法，該方法同現(xiàn)有方法相比相對(duì)便宜，且需要減少了的資金費(fèi)用。人們一直需求一種方法，該方法在不產(chǎn)生不可接收的粘度差異和產(chǎn)品降解下，制備性能一致的合格產(chǎn)品。人們一直需求一種方法，該方法不需要額外的抽提，額外的整理步驟(finishingstep)，或使用不混溶液體維持傳熱系數(shù)。人們一直需求一種方法，該方法顯著地減少了結(jié)霜和排氣溢流，因而改善了產(chǎn)品質(zhì)量。
本發(fā)明公開了聚合物脫揮發(fā)分的體系和方法。脫揮發(fā)分是指從聚合物產(chǎn)品中除掉未反應(yīng)的單體、溶劑、低聚物和揮發(fā)性的縮聚物，在本說明書中這些物質(zhì)統(tǒng)稱為“殘余物”。
一方面，本發(fā)明主題涉及一種方法，該方法特征在于(A)將聚合物-溶劑溶液引入熱干燥器中，
(B)處理熱干燥器中的聚合物-溶劑溶液，以形成產(chǎn)品聚合物和分離出的溶劑，在熱干燥器中使其中含有殘余物的分離出的溶劑汽化，以形成含有溶劑和殘余物的蒸汽，(C)除去熱干燥器中的蒸汽，和(D)從熱干燥器中卸出溶劑和其它殘余物含量不超過0.5％重量的產(chǎn)品聚合物。
另一方面，本發(fā)明的方法包括將含有溶劑的粘性聚合物以溶液的形式輸送入熱干燥器的處理容器中脫揮發(fā)分；將處理容器進(jìn)行減壓或抽真空；在處理容器中，真空下將粘性聚合物溶液中的至少一部分殘余物抽走；以及從處理容器中流出聚合物產(chǎn)品以進(jìn)行后序加工，例如造粒。
另一方面，該方法包括一冷卻或加熱處理容器中的粘性聚合物溶液的步驟，來維持聚合物在所需的溫度，使殘余物含量低到使產(chǎn)品質(zhì)量可接受。一方面，該方法是無氧操作。
本發(fā)明的方法可以是間歇法也可以是連續(xù)法，并且可用于回收任何公知的粘性聚合物。本發(fā)明的方法可以有水，也可以無水(也就是說，無水存在)，并且可使用非必要的揮發(fā)性抽提劑。不混溶傳熱介質(zhì)液體的使用是非必要的。
在某些實(shí)施方案中，粘性聚合物溶液是通過將已造粒的聚合物通過體積計(jì)量進(jìn)料器加入溶解器擠出機(jī)(dissolver extruder)中制備的。溶劑是在高壓注射體系產(chǎn)生的高壓下(例如2000英鎊/平方英寸表壓(psig(13.8MPa)))注射入溶解器擠出機(jī)的。使用該體系，在壓力下溶劑被注入到溶解器擠出機(jī)的充滿了聚合物的區(qū)域。
在另一實(shí)施方案中，粘性聚合物溶液是在并聯(lián)或串聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)溶液聚合反應(yīng)器中制備的。一個(gè)這樣的體系公開在共同擁有的美國(guó)專利US3,914,342(Mitchell)中。優(yōu)選將粘性聚合物溶液通過一個(gè)或多個(gè)閃蒸器從反應(yīng)器輸入熱干燥器中，以減小溶劑含量。
一種實(shí)用的模擬這種聚合物回收過程的方法是使用具有六個(gè)聚合物從中流過的機(jī)筒部分的溶解器擠出機(jī)。六個(gè)機(jī)筒部分中的五個(gè)是用液體介質(zhì)加熱，例如熱油、泵送系統(tǒng)。在某些優(yōu)選實(shí)施方案中，六個(gè)機(jī)筒部分中的第一個(gè)是被冷卻的，例如約30℃，以防止聚合物在溶解器擠出機(jī)的聚合物入口處橋連。冷凍的乙二醇體系提供足夠的冷卻。
在某些實(shí)施方案中，使用電動(dòng)、氣動(dòng)或液壓體系驅(qū)動(dòng)干燥器的處理容器中的旋轉(zhuǎn)軸，以使聚合物的干燥和通過容器的運(yùn)動(dòng)容易實(shí)現(xiàn)。該方案中的一方面，軸是由帶有齒輪減速器的電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。理想地用帶有惰性緩沖液體(例如油緩沖液)的雙端面機(jī)械密封墊把軸同外界環(huán)境進(jìn)行密封。另一方面，軸的出料端也穿過一個(gè)外殼，并用帶有惰性緩沖液體(例如油緩沖液)的雙端面機(jī)械密封墊密封，并且該出料端用一個(gè)或多個(gè)外部軸承支承。
本發(fā)明方法中實(shí)用的真空體系具有一個(gè)油封真空泵和位于泵和處理容器的排氣孔之間的冷凝器(例如殼管式熱交換器)。一方面，兩個(gè)蒸汽收集阱交替使用。合適的標(biāo)尺指示的真空度在體系中所需的點(diǎn)上。
在一個(gè)實(shí)施方案中，使用單螺桿出料設(shè)備將聚合物從熱干燥器中輸入到下游加工設(shè)備中。雙螺桿或齒輪泵出料設(shè)備也是適用的。
從處理容器中流出的脫了揮發(fā)分的聚合物產(chǎn)品的其它處理工序可以包括冷卻、干燥和包裝。一種方法包括讓聚合物產(chǎn)品通過水浴，然后在造粒機(jī)中造粒(例如從Cumberland Strand Chopper Co．可購(gòu)得的一種機(jī)械)。
本發(fā)明的方法，正如下面給出的數(shù)據(jù)，同許多現(xiàn)有方法相比，產(chǎn)生了顯著改善了的和意想不到的效果。
在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明描述了一種脫聚合物-溶劑溶液揮發(fā)分的方法，該方法包括將聚合物-溶劑溶液輸入熱干燥器中或通過將聚合物和溶劑加入熱干燥器中并在此形成溶液，在熱干燥器中處理聚合物-溶劑溶液使聚合物產(chǎn)品同溶劑和殘余物分離，在熱干燥器中蒸發(fā)至少一部分溶劑(或其中含有殘余物的溶劑)因而形成含有溶劑(或溶劑和其它殘余物)的蒸汽，從熱干燥器中排出蒸汽，以及從熱干燥器中卸出總殘余物(包括溶劑)含量最多為0.5％重量的聚合物產(chǎn)品。聚合物產(chǎn)品的溶劑含量理想地小于2000ppm，優(yōu)選小于1600ppm，更優(yōu)選小于1000ppm。聚合物產(chǎn)品中也含有殘余的第三單體(例如二烯)，其含量小于100ppm，優(yōu)選小于50ppm，更優(yōu)選小于10ppm。卸出的聚合物產(chǎn)品適合用造粒機(jī)加工。因此該方法包括將聚合物產(chǎn)品加入造粒機(jī)中，并且制造成粒的聚合物產(chǎn)品。聚合物具有的門尼粘度理想地大于20，優(yōu)選大于50，更優(yōu)選70或更大，并且通常高達(dá)250，優(yōu)選高達(dá)120；或具有小于1g/10分鐘到小到0.001g/10分鐘的熔融指數(shù)(I2)(ASTM D-1238條件190/2.16)。
聚合物理想地選自乙烯/丙烯/二烯三元共聚物(EPDM)、非均相聚乙烯、均相聚乙烯、線性聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、乙丙橡膠和聚苯乙烯。熱干燥器中的聚合物-溶劑溶液的停留時(shí)間理想地小于50分鐘，優(yōu)選小于30分鐘，特別是小于15分鐘或更少；起始存在于聚合物-溶劑溶液中的殘余物的含量通常為5％到80％重量，并且通過該方法使殘余物在聚合物產(chǎn)品中的含量減小到小于0.5％重量；優(yōu)選小于0.2％重量。起始存在于聚合物-溶劑溶液中的殘余物，含量為10％到50％重量，優(yōu)選減小到在產(chǎn)品聚合物中的含量小于1000ppm，或起始存在于聚合物-溶劑溶液中的殘余物，含量為2-25％重量減小到產(chǎn)品聚合物中含量為500ppm或更少。溶劑通常是C5烴或更高級(jí)烴，通常達(dá)到C10烴或這些烴的混合物。
該方法也可以在無氧氣、無水或無氧和水的條件下進(jìn)行。該方法包括一個(gè)變化方式，在這種變化方式中，聚合物和溶劑是連續(xù)地輸入熱干燥器中，并且聚合物產(chǎn)品是連續(xù)地從熱干燥器中產(chǎn)生和輸出。該方法也可以是間歇法。
從熱干燥器中卸出的聚合物產(chǎn)品理想地用從熱干燥器中輸送聚合物產(chǎn)品的出料設(shè)備接收。出料設(shè)備理想地是帶有一個(gè)外殼、一個(gè)旋轉(zhuǎn)地安裝在外殼中的單螺桿輸送機(jī)和帶動(dòng)單螺桿輸送機(jī)旋轉(zhuǎn)的直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的出料體系。單螺桿輸送機(jī)優(yōu)選用軸承安裝并且用雙端面機(jī)械密封墊密封傳動(dòng)端，以使外殼中的組件免受外界影響，如大氣，尤其是氧氣的影響。外殼具有一個(gè)入口和一個(gè)出口，并且該體系理想地在真空下運(yùn)轉(zhuǎn)，例如10-200mmHg(1.3-26.7kPa)，優(yōu)選大約25mmHg(3.3kPa)。
該方法也包括使干燥器溫度維持在50℃到290℃，優(yōu)選125℃到290℃，更優(yōu)選150℃到220℃，以加熱或冷卻熱干燥器中的聚合物-溶劑溶液。
該方法也可以包括用同熱干燥器液體連接的真空體系抽走殘余蒸汽。至此，該方法包括冷凝和收集來自于蒸汽的溶劑，該蒸汽是真空體系抽出的。該方法還包括向熱干燥器中注入氮?dú)?“氮?dú)獯祾摺?。聚合物產(chǎn)品理想地具有基本上同用于形成聚合物-溶劑溶液的聚合物相同的粘度。
因此，本發(fā)明至少某些優(yōu)選實(shí)施方案的目的是提供新型、有用、獨(dú)特、高效、非顯而易見的脫聚合物揮發(fā)分的方法和體系；這樣的方法，該方法將聚合物中的殘余物的含量從起始的5％到80％重量減小到小于0.5％重量，優(yōu)選減小到小于0.2％重量；以及該方法優(yōu)選將聚合物中的殘余物的含量從起始的10％到50％重量減小到小于1000ppm；并且該方法更優(yōu)選將聚合物中的殘余物溶劑含量從起始的5-25％重量減小到小于500ppm。
這樣的方法，該方法獲得在單級(jí)設(shè)備中可接受的聚合物殘余物含量；這樣的方法，該方法不需要抽提和不混溶液體以維持傳熱和擴(kuò)散速率；這樣的方法，該方法中，減少了結(jié)霜和排氣溢流，以及優(yōu)選顯著減少結(jié)霜和排氣溢流；和這樣的方法，該方法中，產(chǎn)品聚合物質(zhì)量是一致的，以及該方法中可以使用許多不同分子量的溶劑(例如異丁烷、環(huán)己烷或ISOPARTME(通常是C8-C10烴的混合物的商品名，由Exxon Chemical制備))。
本發(fā)明的某些實(shí)施方案并不限于本說明書描述的任何特定的單一的特征，但包括在結(jié)構(gòu)和功能上區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的這些單一特征的組合。對(duì)本發(fā)明的特征進(jìn)行了廣義地描述，以使下面的詳細(xì)描述可以被更好地理解，也為了本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的貢獻(xiàn)可以得到很好地評(píng)價(jià)。當(dāng)然，下面描述了本發(fā)明的其它方面，并且這些其它方面可以包括在本發(fā)明權(quán)利要求的主題內(nèi)容中。那些從本發(fā)明、本發(fā)明的描述以及本發(fā)明的啟示中受益的本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員應(yīng)該理解，該說明書的思想可以用作設(shè)計(jì)執(zhí)行和實(shí)施本發(fā)明的其它結(jié)構(gòu)、方法和體系的創(chuàng)造性基礎(chǔ)。本發(fā)明的權(quán)利要求應(yīng)該理解為包括任何不偏離本發(fā)明的精神和范圍的合法的等同的設(shè)備或方法。
本發(fā)明認(rèn)識(shí)到并且提出了上述問題和一直期望滿足的要求，并且在本發(fā)明不同可行的實(shí)施方案和它的等同方案中提供了解決上述問題的方法和滿足上述要求的令人滿意的答案。對(duì)于那些從本發(fā)明的實(shí)施、描述、公開的內(nèi)容以及啟示中受益的本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員來說，從下面為說明發(fā)明目的而給出的優(yōu)選實(shí)施方案的描述，結(jié)合附圖，應(yīng)該理解其它的建議和優(yōu)點(diǎn)。不管其它人以后如何通過改變形式或附加進(jìn)一步的改進(jìn)來掩蓋本發(fā)明，這些說明中的詳細(xì)內(nèi)容都并不想反對(duì)本發(fā)明要求保護(hù)的權(quán)利要求的主題。此外，本說明書使用的術(shù)語“溶液”可以包括漿液。
通過參考形成本說明書一部分的附圖中給出的實(shí)施方案，可以得出一個(gè)上面簡(jiǎn)要概述的本發(fā)明實(shí)施方案的更具體的說明。這些


了某些優(yōu)選的實(shí)施方案，并且不用于不當(dāng)?shù)叵拗票景l(fā)明的范圍，其中該發(fā)明可以具有其它等價(jià)有效的或合法的等同實(shí)施方案。
圖1是用于研究本發(fā)明方法的體系的示意圖，不需要使用作為原料流聚合物反應(yīng)工藝。
圖2是圖1體系中的溶解器擠出機(jī)截面的部分示意圖。
圖3是圖1體系中的一部分的示意圖。
圖4是圖1體系中的熱干燥器的側(cè)視圖。
圖5A是熱干燥器和用于本發(fā)明方法中與之相關(guān)的設(shè)備的示意圖。圖5B是5A所示的輸送機(jī)的側(cè)視圖。
圖6是用于本發(fā)明方法中的第二體系的示意圖。
圖7-16給出了本發(fā)明方法中的數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在參考圖1，本發(fā)明的體系10具有向溶解器擠出機(jī)14的進(jìn)料漏斗15中加入成粒的聚合物的體積計(jì)量進(jìn)料器12；熱干燥器50；溶劑塔16；以及真空體系66。
溶劑從溶劑塔16通過管線18和22從泵20泵送到泵30。泵30將溶劑從管線24泵送到注射體系26。注射體系26將溶劑注入溶解器擠出機(jī)14的第三區(qū)或機(jī)筒25中。
如圖2和圖3所示，溶解器擠出機(jī)14的軸35通過傳動(dòng)體系31帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，該傳動(dòng)體系31包括電動(dòng)機(jī)41、傳動(dòng)皮帶43、大扭矩摩擦式安全制動(dòng)器45、主動(dòng)皮帶輪47和同軸35相互連接的齒輪體系49。閥門51控制管線19中的流量。閥門53控制管線22中的流量。閥門55控制管線24中的流量。表57指示了管線24中的壓力?？烧{(diào)節(jié)的減壓閥59為泵30提供了減壓保護(hù)，該閥門59通過管線63和65同閥門55連接。如圖3所示，閥門67控制了樣品管線69中的聚合物-溶劑溶液的流量。
熱油源81中的熱油通過管線83流到溶解器擠出機(jī)14的機(jī)筒區(qū)23、25、27、28和29。熱油通過管線85流出這些機(jī)筒區(qū)，每一管線都有自己的控制閥87和流出管線89。溶解器擠出機(jī)14產(chǎn)生粘性聚合物和溶劑的流動(dòng)溶液，該溶液通過管線32流入熱干燥器50(圖1)中。閥門34控制聚合物溶液向干燥器50中的輸送。
熱干燥器50(見圖1和圖4)具有一外殼52和一裝置，在該裝置中，加熱聚合物和溶劑的流動(dòng)溶液以及使該溶液從入口36流向出口38。通常，旋轉(zhuǎn)中空軸56捏合和移動(dòng)外殼52中的聚合物-溶劑溶液，該旋轉(zhuǎn)中空軸帶有同外殼52內(nèi)部的倒鉤59配合工作的混合和輸送組件54和58。該外殼、旋轉(zhuǎn)軸、倒鉤、輸送組件以及混合組件都可以用作加熱或冷卻聚合物-溶劑溶液的傳熱組件。傳熱介質(zhì)(例如蒸汽或熱油)可以通過溝槽或這些組件中的溝槽泵送。如圖4所示，熱油體系90用于一個(gè)實(shí)施方案中，使傳熱介質(zhì)通過軸56和相關(guān)組件流動(dòng)。傳動(dòng)體系60同軸56相互連接并帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)該軸(圖1和圖4)。在壓力(未畫出)下，液壓液體源提供傳動(dòng)液驅(qū)動(dòng)體系60。
從聚合物-溶劑溶液中逃逸出的某些殘余物(例如蒸發(fā)的揮發(fā)性物質(zhì)、蒸發(fā)的溶劑、未反應(yīng)的單體、低聚物)在容器52中上升并從上出口62流出。在一個(gè)實(shí)施方案中，這些殘余物流入排氣拱頂64(圖1和圖4)。真空體系66通過管線71、72、73、74和75從外殼52中抽出殘余物。殘余物在冷凝器68中冷凝，并收集在收集阱76或77中。剩余的殘余物通過管線75流走。
聚合物產(chǎn)品離開熱干燥器50的外殼52，并通過管線86的冷凝介質(zhì)84進(jìn)入切粒設(shè)備82，然后進(jìn)入包裝設(shè)備中(未畫出)(圖1)。
圖5A說明了一個(gè)熱干燥器100(類似干燥器50)和輔助設(shè)備以及它們之間的連接的一個(gè)實(shí)施方案。干燥器100具有帶有軸104的中空外殼102，該軸貫穿了外殼，并在外殼內(nèi)部攪拌和移動(dòng)通過入口116(類似圖1中的入口36)流入外殼102的聚合物-溶劑溶液。軸104是由同齒輪箱108相互連接的直接傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)106帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。外止推軸承110和外徑向軸承112使軸104的旋轉(zhuǎn)容易實(shí)現(xiàn)。帶有熱軸承110或徑向軸承112的軸承沒有同傳動(dòng)端(圖5A的左端)流動(dòng)的加熱介質(zhì)或流動(dòng)的聚合物直接接觸。優(yōu)選，體系內(nèi)部是密封和高真空的(通常承受操作壓力50psig(2.4kPa)到750mmHg(100kPa)負(fù)壓的絕對(duì)真空)。在外殼102的兩端，軸-外殼界面用雙向機(jī)械密封墊114密封。聚合物產(chǎn)品通過管道119通過出口118流到出料設(shè)備130(類似圖4中的出料設(shè)備39)中，該出料設(shè)備從熱干燥器100中移出聚合物產(chǎn)品到下面的工序。聯(lián)軸節(jié)120使傳熱介質(zhì)例如熱油能夠注射入熱干燥器100的旋轉(zhuǎn)主軸104中。軸104的溝槽只同入口116相通，這樣傳熱介質(zhì)不會(huì)加熱遠(yuǎn)離入口116的設(shè)備。在圖1的體系中，真空體系可以同熱干燥器100一起使用來移走殘余物。熱干燥器購(gòu)自Krauss-Maffei VerfahrenstechnikGmbH和List AG公司。
如圖5B中描述的單螺桿出料設(shè)備130(圖5A)是用于將聚合物產(chǎn)品從熱干燥器100輸送到下游設(shè)備。單螺桿出料設(shè)備130包括外殼134、直接傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)131、支承單螺桿135和吸收螺桿沖力的軸承132(通常包括背向止推軸承和滾子軸承)、以及使外殼134中安裝的組件免受大氣污染和阻止氧氣的進(jìn)入的雙向機(jī)械密封墊133。通過入口136(通過圖5a管道119同出口118相連)進(jìn)入設(shè)備130的聚合物產(chǎn)品是由螺桿135輸送到排出裝置137，并流過排泄法蘭138。
使用單螺桿設(shè)備130或類似設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)包括減小機(jī)械傳動(dòng)復(fù)雜性；提供好的密封性能的整個(gè)定距螺桿(true screw integrity)(也就是說，減少料的溢出以及能夠使用雙向機(jī)械密封墊)；降低剪切，能夠生產(chǎn)更合格的聚合物產(chǎn)品(降低剪切也就減少降解)；更高效的將聚合物從入口泵送到出口(降低滑移)；以及為下游處理(如造粒)的更精確的溫度控制。
本發(fā)明使用的聚合物包括但并不僅限于此的EPDM；非均相聚乙烯，例如按照美國(guó)專利US4,076,698(Andersen等)中公開的方法聚合的LLDPE；例如美國(guó)專利US3,645,992(Elston)中公開的均相聚乙烯；例如美國(guó)專利5,272,236或US5,278,272(Lai等)中公開的基本上線性的聚乙烯；低密度聚乙烯(LDPE)；以及其它的熱塑性樹脂，例如聚丙烯，包括那些溶液聚合、淤漿聚合或高壓聚合方法中制備的熱塑性樹脂。其它聚合物和共聚物包括SIS和SBS型聚合物、PELLATHANETM(Dow化學(xué)公司的一個(gè)商品名)、聚氨酯、乙烯-聚丙烯橡膠(EPRs)和聚苯乙烯。本說明書公開的新方法和權(quán)利要求對(duì)于高分子量、高粘彈聚合物驚人的有效。
圖6給出了用于本發(fā)明連續(xù)方法中的體系200。聚合物溶液通過管線210進(jìn)入脫揮發(fā)分容器202，并通過出口220將溶劑閃蒸出去。聚合物溶液傾倒入齒輪泵208的入口并從它流向熱干燥體系206(類似圖1-5B中的體系)，多余的溶劑按照上述方法移走。在反應(yīng)器202和熱干燥器206之間可以使用一個(gè)或多個(gè)附加的脫揮發(fā)分反應(yīng)器。一方面，聚合物-溶劑溶液中，聚合物含量是50％到70％重量，因此殘余物的含量是50％到30％重量。
實(shí)施例在本發(fā)明的某些方法中，將下述乙烯丙烯二烯單體(“EPDM”)粒料加入溶解器擠出機(jī)。物料NordelTM含有濃度為100ppm到200ppm的IrganoxTM1076(Ciba Geigy公司制備的受阻酚類抗氧化劑)。<
粒料尺寸0.125英寸(0.3cm)NordelTM是DuPont Dow Elastomers L.L.C.公司的一個(gè)商品名。
溶解器擠出機(jī)是Werner and Pfleiderer Co．型號(hào)ZSK-30，同向旋轉(zhuǎn)，完全相互嚙合，雙螺桿，長(zhǎng)徑比(L/D)為21∶1且擠出機(jī)配制的螺桿剛剛大于20∶1的30毫米(mm)擠出機(jī)。擠出機(jī)的下游第三機(jī)筒區(qū)上裝配有Werner and Pfleiderer Co．的高壓注射機(jī)，該高壓擠出機(jī)用一級(jí)、兩區(qū)(division two)、15馬力、3600轉(zhuǎn)/分鐘的交流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)，該電動(dòng)機(jī)用數(shù)字速度控制器控制。通過K-Tron雙螺旋體積計(jì)量加料器(帶有兩個(gè)移動(dòng)的螺旋中的一個(gè))向擠出機(jī)中不足的加入樹脂。加料器中的料斗是手工加料，其容積為10-20鎊(3.7-7.5kg)。用一個(gè)螺桿帶動(dòng)的加料器的加料速度為0-100lb/hr(0-45kg/hr)。
在下面描述的實(shí)施例中，使用的溶劑是IsoparTME溶劑(ExxonChemical制備)，并且一方面在IsoparTME溶劑中混入2％重量的正壬烷、C9烴(來模擬殘余的二烯，因?yàn)樗菼soparTME溶劑具有更高的沸點(diǎn))。
用于處理三種EPDM的熱干燥器具有一個(gè)水平外殼和旋轉(zhuǎn)軸，如圖1所示。傳熱介質(zhì)經(jīng)泵送通過殼軸和盤元件(shell shaft and discelements)。盤的端部上有混合條來清除外殼內(nèi)表面產(chǎn)品的積聚。固定的倒鉤(見圖4的鉤59)固緊在殼的內(nèi)部，并安裝成同旋轉(zhuǎn)部件相互作用時(shí)，能夠產(chǎn)生混合和捏合作用的形狀。盤以一定角度安裝在軸上來提供向前的動(dòng)量和均一的產(chǎn)品出料。干燥器的總?cè)莘e大約為17升。干燥器的出料設(shè)備39是以液壓傳動(dòng)的雙螺桿擠出機(jī)(長(zhǎng)徑比為7)。外殼的出料區(qū)同中間區(qū)相連，以給予出料雙螺桿一水平位置。由于聚合物靠軸上的盤向前推動(dòng)，因此聚合物靠雙螺桿帶動(dòng)并從位于端部法蘭上的?？讛D出。
向干燥器中輸送的熱是通過40瓦的外部熱油體系提供。熱油體系有它自己的以理想的溫度設(shè)定值(例如150℃-220℃)向熱干燥器提供熱油的泵和溫度控制器。熱油通過旋轉(zhuǎn)活接頭從管線送到軸(中空管)和盤組件。熱干燥器是由螺栓連接的三部分組成。三部分中的每一段裝有夾套，并且熱是通過每一段的夾套端中的熱油提供。排氣拱頂(通過法蘭連接同裝置的頂端連接)嵌有溝槽，熱油是通過這些溝槽流入以維持拱頂?shù)臏囟取?br> 液壓傳動(dòng)體系包括兩個(gè)分離的液壓裝置。其中一個(gè)裝置是帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)干燥器的軸的主傳動(dòng)裝置，另一個(gè)裝置是帶動(dòng)小雙螺桿的傳動(dòng)裝置。這兩個(gè)裝置都有用高壓油泵傳動(dòng)的密閉矩形儲(chǔ)油槽，其中的油泵是用安裝在儲(chǔ)油槽頂端的交流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的。該裝置的最大壓力是用內(nèi)部的安全閥來調(diào)整的。液壓油是通過手工調(diào)節(jié)的流量閥從泵中排出的。高壓液壓管線同裝置相連接，并且使用液壓管線的動(dòng)力傳動(dòng)裝置快速斷開。液壓油從傳動(dòng)機(jī)返回到儲(chǔ)油槽。液壓傳動(dòng)裝置上的壓力計(jì)用于估計(jì)攪拌器和雙螺桿擠出機(jī)上的扭矩。通過調(diào)整裝置上排放閥的位置，流速以及與之相連接的傳動(dòng)機(jī)的速度就可以調(diào)整。攪拌軸上的最大壓力是150巴(15MPa)。
將油封真空泵用于真空體系。一殼管式熱交換器用于排氣拱頂和真空體系之間作為冷凝器，其中在熱交換器的殼側(cè)使用1-5℃的冷凍乙二醇。冷凝的蒸汽用兩個(gè)冷凝物收集阱(10加侖(38L)不銹鋼容器)中的一個(gè)來收集，其中的收集阱放置在為測(cè)量冷凝速度的臺(tái)秤上。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)收集阱充滿時(shí)，就把閥門開向第二個(gè)收集阱，而將第一個(gè)收集阱中的溶劑倒入溶劑筒，并在其中充滿氮?dú)狻８稍镅b置和真空管線中的真空度是通過內(nèi)開閥門連接的水銀壓力計(jì)測(cè)量的。收集阱裝有計(jì)量表測(cè)量真空度。
起初，用帶有三個(gè)直徑大約1/8英寸(0.3cm)的孔和一個(gè)堵塞了的孔的法蘭作為干燥器中雙螺桿的模頭。后來，把其中一個(gè)孔徑增加到3/16英寸(0.5cm)，而將另兩個(gè)孔堵住。融體擠入12英尺(3.7m)長(zhǎng)的水浴中，然后用Cumberland Strand Chopper造粒。
間歇法本發(fā)明的間歇法中，傳動(dòng)體系、真空體系和加熱體系如上所述。也使用干燥器，但長(zhǎng)度上減小大約50％(僅用一段)，并且出料擠出機(jī)用端板代替。本實(shí)驗(yàn)中使用的樣品是將約1kg IsoparTME溶劑和約1kg聚合物放入袋中來制備的。然后，聚合物吸收溶劑并達(dá)到平衡。樣品是從門尼粘度25的膠凝狀稠度(consistency)到門尼粘度約70的半固體物質(zhì)不等。干燥器用這樣的袋的內(nèi)容物裝料，并按照上述方法對(duì)物質(zhì)進(jìn)行處理。
表Ⅰ中給出了該間歇法的數(shù)據(jù)和結(jié)果。該數(shù)據(jù)說明了顯著改進(jìn)了的和意想不到的結(jié)果。某些物質(zhì)是從溶劑含量為50％重量脫揮發(fā)分到小于0.2％重量。
表Ⅰ中，編號(hào)1470和2522的產(chǎn)品是物料NordelTM；“油溫℃”是熱干燥器中的傳熱介質(zhì)的溫度；“攪拌器RPM”是熱干燥器中的軸的速度；“真空(mmHg(kPa))”是體系中的真空度；“間歇時(shí)間”是熱干燥器中的停留時(shí)間(分鐘計(jì))；“氮?dú)獯祾摺笔敲啃r(shí)以標(biāo)準(zhǔn)立方英尺計(jì)(標(biāo)準(zhǔn)立方米每小時(shí))向熱干燥器中注入的氮?dú)獾牧?；“產(chǎn)品溫度℃”是以攝氏溫度計(jì)的出料聚合物的溫度；“門尼粘度”是出料聚合物的粘度；以及“揮發(fā)物ppm”是出料聚合物的揮發(fā)物(殘余物)含量。
連續(xù)法表Ⅱ給出了本發(fā)明的連續(xù)法中，溶解器擠出機(jī)對(duì)24個(gè)樣品的操作條件。由于在30mm雙螺桿擠出機(jī)的進(jìn)料喉中螺桿的自由體積面，只使用了粒料尺寸為1/8英寸(0.3cm)的EPDM樣品。在起動(dòng)溶解器擠出機(jī)的時(shí)候，以低的加入速度向擠出機(jī)中加入低門尼粘度的EPDM(20英鎊/小時(shí)(7.5kg/hr)NordelTM2722)，以使在開始向擠出機(jī)中加入任何溶劑之前，擠出機(jī)中形成起始融體密封。沒有溶劑條件下溶解器擠出機(jī)以低速率旋轉(zhuǎn)，直到在熱干燥器中形成聚合物流為止。為清除干凈溶解器擠出機(jī)出料端和干燥器之間的管線(內(nèi)徑1/2英寸(1.3cm))，高的擠出機(jī)出料壓力(例如大于1000psi(7MPa))是必要的。用背壓(backpressure)為600-800psig(4.1-5.5MPa)的高壓注射機(jī)將溶劑注入機(jī)筒第三區(qū)(機(jī)筒部分25，圖1)。起初，溶劑對(duì)EPDM的重量百分含量保持為低值(10-20％)。當(dāng)溶劑加入擠出機(jī)的時(shí)候，在進(jìn)料喉的位置上使用檢測(cè)器來檢測(cè)閃蒸回進(jìn)料斗中的溶劑。當(dāng)毫無問題的向擠出機(jī)中加入溶劑之后，經(jīng)過三或四步工藝將溶劑與EPDM的比例百分?jǐn)?shù)增加到50％重量。隨溶劑對(duì)EPDM百分?jǐn)?shù)的關(guān)系變化，電動(dòng)機(jī)總扭矩可減小，能允許具有比干EPDM物料(也就是，不含有溶劑)高的多的出料速率。理想的速率是通過首先增加聚合物添加速率，然后增加溶劑流速來獲得的。由于泵的限量(泵30，圖1)，最大溶劑添加速度限制在25-27英鎊/小時(shí)公制(9.3-10kg/hr)。樣品1-8和22-24是物料NordelTM5892。樣品9-15是物料NordelTM2722。樣品16-21是物料NordelTM3681。
表Ⅱ中，“聚合物門尼粘度”是輸入聚合物的粘度；“聚合物加入速度”是以英鎊/小時(shí)計(jì)(kg/hr)加入熱干燥器中的輸入聚合物速率；“溶劑加入速率”是以英鎊/小時(shí)計(jì)(kg/hr)輸入熱干燥器中的溶劑速率；“停留時(shí)間分鐘”是以分鐘計(jì)的熱干燥器中的聚合物-溶劑溶液的停留時(shí)間(以平均停留時(shí)間計(jì))；“扭矩巴”是以巴(MPa)計(jì)量的傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的扭矩；其它欄的標(biāo)題具有同表Ⅰ相同的意思。
50％EPDM流的溫度是180-220℃。為了控制溶解器擠出機(jī)的出料溫度在大約200℃，在一定范圍內(nèi)調(diào)整螺桿速度高或低。溶解器擠出機(jī)最大螺桿速度是600轉(zhuǎn)/分鐘，而最低限度是通過傳動(dòng)扭矩和/或高百分螺桿填充量來設(shè)定。尤其是，關(guān)閉聚合物管線中開向熱干燥器的閥門(也就是增加擠出機(jī)出料壓力)，也升高出料溫度。螺桿速度、出料壓力以及擠出機(jī)機(jī)筒區(qū)溫度(機(jī)筒區(qū)23、25、27、28、29)的控制都用來使向熱干燥器中供料的聚合物保持在目標(biāo)溫度范圍。
溶解器擠出機(jī)在穩(wěn)定的電流安培載荷和穩(wěn)定的出料壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)，這兩者都指示了好的溶劑混合效果。溶液樣品是從出料管線69(圖3)中定期的手工采樣，并且進(jìn)行物理測(cè)試來保證形成了均一的溶液。
表Ⅱ給出了24種樣品的操作條件。在加入聚合物流之前，用熱油體系將干燥器預(yù)熱到150℃。當(dāng)聚合物流引入到裝置中，液壓軸電動(dòng)機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，并且把軸速調(diào)整到理想的轉(zhuǎn)數(shù)/分鐘。當(dāng)溶劑加入到聚合物流中，用閥門來調(diào)整熱干燥器中的真空并調(diào)整到理想的真空度。在干燥器頂部安裝窺鏡，就可以跟蹤聚合物的量。當(dāng)聚合物的量達(dá)到了理想的時(shí)候，就開始起動(dòng)雙螺桿液壓電動(dòng)機(jī)裝置。通過調(diào)整雙螺桿的速度，從裝置中卸出的聚合物的量就能夠同加入的量相匹配，并且以此方法，熱干燥器中聚合物的量就保持相對(duì)恒定。
產(chǎn)品稠度用門尼粘度來表征。圖7的左側(cè)垂直軸是24種樣品的門尼粘度，水平軸是樣品編號(hào)。三根水平實(shí)線代表起始EPDM物料的門尼粘度。所有情況下，門尼粘度不希望產(chǎn)生微量下降或沒有下降。聚合物在干燥器中的停留時(shí)間長(zhǎng)達(dá)41分鐘，而出料熔體溫度高達(dá)287℃。估計(jì)干燥器中的軸速度高達(dá)70轉(zhuǎn)/分鐘，以及觀察到扭矩載荷高達(dá)139公制巴(13.9MPa)(在液壓傳動(dòng)裝置中測(cè)量)。所有這些條件都沒有使聚合物產(chǎn)生任何明顯的降解。產(chǎn)品NordelTMEPDM產(chǎn)品含有標(biāo)準(zhǔn)抗氧化劑包裝(例如1500ppm IrganoxTM1076(Ciba-Geigy Corporation生產(chǎn)的受阻酚類抗氧化劑))。
脫揮發(fā)分性能是通過對(duì)最后產(chǎn)品進(jìn)行液面上氣相色譜法來測(cè)試的。這是通過從密封樣品小瓶的液面上取樣來完成的，其中該小瓶中裝有從熱干燥器中出料的幾秒鐘之內(nèi)(也就是低于15秒)取出的最后產(chǎn)品。對(duì)每種樣品，將已知量的產(chǎn)物(大約0.5g)放在隔膜密封的小瓶中。樣品小瓶放置在同氣相色譜儀連接的自動(dòng)液面上氣體分析儀上。然后，用定量多步液面上抽提法對(duì)樣品小瓶中的物質(zhì)進(jìn)行分析。樣品小瓶中殘余溶劑的濃度是在同多步液面上抽提相同的條件下，通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)分析了的已知溶劑的定量分析來確定。
圖8代表了24種樣品(水平軸表示樣品編號(hào))的殘余量(垂直軸表示溶劑IsoparTME的份/百萬份(ppm))。只有一種樣品超過2000ppm，并且是在200mmHg(27kPa)的真空度下操作。在溫度、真空度、停留時(shí)間和其它變化范圍內(nèi)，19種樣品的殘余溶劑意想不到的降到1000ppm以下。
通常用現(xiàn)有擠出設(shè)備對(duì)EPDM物料脫揮發(fā)分會(huì)由于結(jié)霜作用導(dǎo)致出口的污垢。高粘度的EPDM膠通常存在著更嚴(yán)重的問題。在干燥器的排氣拱頂中，在拱頂較低的位置或部分中僅存在著少量結(jié)霜。經(jīng)過幾個(gè)小時(shí)運(yùn)行時(shí)間的積累量也是較少的。這說明本發(fā)明產(chǎn)生了意想不到的效果。
圖9給出了真空度、停留時(shí)間和脫揮發(fā)分的EPDM(NordelTM2722)的殘余物含量之間的關(guān)系。以絕對(duì)mmHg表示的真空度(括號(hào)中給出用kPa表示的值)用左側(cè)垂直軸表示，并且對(duì)每種樣品用圖中每對(duì)柱的第一個(gè)柱表示。以分鐘表示的停留時(shí)間也用左側(cè)垂直軸表示(不是括號(hào)中的數(shù)據(jù)，例如50、45等)，并且對(duì)每種樣品用每對(duì)柱中的第二個(gè)柱表示。用份/百萬份表示的殘余溶劑用右側(cè)垂直軸表示，并且用相互連接的實(shí)心小方框表示。用水平軸表示樣品編號(hào)。圖9中，進(jìn)入干燥器的聚合物含有25％到50％的溶劑，干燥器填充到其容積的40％。
如圖9所述，隨真空度增加和/或停留時(shí)間減少，聚合物中殘余溶劑含量增加。15號(hào)樣品不包括在支持圖9規(guī)律的數(shù)據(jù)中，因?yàn)樵摌悠稥PDM中的起始溶劑百分含量低(10％)。
圖10和圖11雖然給出了同圖9中相同的關(guān)系(對(duì)軸和柱的規(guī)定同上述圖9中規(guī)定的一樣)，但是使用了其它的EPDM物料(NordelTM3681和NordelTM5892)。圖10中，進(jìn)入干燥器中的聚合物也含有40％到50％的溶劑，干燥器也填充到其容積的25％到40％，而圖11中，聚合物含有40％到50％的溶劑，干燥器填充到其容積的40％到50％。對(duì)這兩種EPDM的溶液可以看到同圖9中相同的趨勢(shì)。圖11中，又因?yàn)榈偷钠鹗既軇┖?12％)而排除了一個(gè)樣品(第7號(hào)樣品)。
表Ⅲ給出了參考圖9、10和11中的某些樣品得到的信息。改變了這些樣品的某些變量，包括熱干燥器的填充程度(“填充％”)，是否使用氮?dú)庖约叭绻褂昧?，用量是多?“N2SCFH(m3/hr))，熱干燥器軸的轉(zhuǎn)速(“RPM”)，用英鎊/小時(shí)表示的加入熱干燥器中聚合物加上溶劑的物料總量(“總加入量1b/hr”)，當(dāng)加入熱干燥器時(shí)，傳熱介質(zhì)的溫度是150℃還是沒有使用的任何指示(“油溫(℃)”)，以及加入熱干燥器的整個(gè)物料中的溶劑重量百分含量(“溶劑％”)。
表Ⅱ中樣品7和15含有10％重量范圍的起始溶劑含量。雖然這兩個(gè)樣品在不同的操作條件下處理，但是脫揮發(fā)分了的EPDM最終產(chǎn)品意想不到地具有小于100ppm的殘余物含量。
三分之二的樣品是在含量為2-5標(biāo)準(zhǔn)立方英尺/小時(shí)(0.06-0.14m3/hr)的氮?dú)獯祾吒稍锲飨虏僮鳌ＪＳ嗟臉悠吩跊]有氮?dú)庀虏僮?。表Ⅱ給出了三組樣品，三種不同的EPDM物料中的每一組中的一個(gè)使用和不使用氮?dú)獯祾?。除了氮?dú)獯祾哌@一點(diǎn)之外，這些樣品組是在相同的條件下操作。數(shù)據(jù)表明氮?dú)獯祾呦碌腘ordelTM3681和NordelTM5892含有較低含量的殘余溶劑。NordelTM2722樣品表明具有統(tǒng)計(jì)的相同的殘余溶劑含量。
某些樣品是在向IsoparTME溶劑中加入大約2％重量正壬烷后采樣的。對(duì)樣品測(cè)試了殘余正壬烷含量，其數(shù)據(jù)在圖12中給出。(圖12中的右側(cè)垂直軸表示總殘余物中正壬烷的重量百分含量。)總殘余物中存在的正壬烷在3-6.5％重量的范圍。
對(duì)上述樣品使用了三種不同的溫度分布圖。首先，熱油體系在200℃下循環(huán)，并且在干燥器整個(gè)三部分的外殼的夾套以及排氣拱頂是閥門內(nèi)開的。熱油體系中的熱油溫度具有平均5℃的變化(相對(duì)于出去的油)。干燥器的第二部分中的聚合物溫度為211℃到233℃。第二種條件是，在干燥器整個(gè)三部分的外殼的夾套以及排氣拱頂是閥門內(nèi)開的前提下，熱油體系在150℃下循環(huán)。流入和流出干燥器熱油體系的熱油溫度具有3℃的變化。在相同的位置上，聚合物的溫度為167℃到187℃。第三種操作條件是，在排氣拱頂閥門內(nèi)開的前提下，熱油體系在150℃下運(yùn)行，并且干燥器工作后，干燥器整個(gè)三部分是閥門外開的。聚合物溫度為115℃到205℃。
圖13給出了在相同的干燥器填充量(40％)、干燥器軸轉(zhuǎn)速(50rpm)以及大約相同的干燥器停留時(shí)間(26分鐘)的操作條件下，三種不同NordelTMEPDM物料的數(shù)據(jù)。既給出了干燥器中的EPDM物料的溫度，又給出了帶動(dòng)軸在50RPM的轉(zhuǎn)速下需要的液壓的記錄峰值。垂直軸給出以巴計(jì)量的扭矩(括號(hào)中給出了以MPa表示的值)。垂直軸還給出了以℃表示的干燥器中的聚合物溫度(垂直軸上的數(shù)值，不是在括號(hào)中，也就是250、200、150等)。這些數(shù)據(jù)意想不到地說明，門尼粘度為27、門尼粘度為50和門尼粘度為65的EPDM物料之間需要的扭矩沒有明顯的不同。對(duì)三種不同EPDM物料需要的扭矩相近的可能的原因是，不同溫度下(從連續(xù)熔融到不連續(xù)熔融，也就是團(tuán)粒狀)聚合物熔融條件的改變。平均溫度是，門尼粘度為27的物料的溫度是180℃，門尼粘度為50的物料的溫度是190℃，門尼粘度為65的物料的溫度是215℃。如果這些溫度是通過機(jī)械方法達(dá)到的，那么對(duì)于較高門尼粘度的EPDM物料將需要更高的扭矩。
對(duì)于熱干燥器操作條件的數(shù)據(jù)在圖14-16中給出，表明了樣品差異及扭矩要求相似。在14-16的每一個(gè)圖中，垂直軸表示以巴表示的需要的扭矩(括號(hào)中給出用MPa表示的值)。在14-16的每一個(gè)圖中，垂直軸還表示以℃表示的盤溫(垂直軸上的數(shù)據(jù)，但不是括號(hào)中的數(shù)據(jù)，也就是240、220等)。
因此，總而言之，可以看出，本說明書中公開的本發(fā)明和實(shí)施方案以及附加的權(quán)利要求所表達(dá)的意思都很好的用于實(shí)施預(yù)定的目的并取得了預(yù)定的效果。在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以對(duì)本發(fā)明的要點(diǎn)進(jìn)行某些改變。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，這種改變是可以落在本發(fā)明的范圍之內(nèi)的，并且還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，在任何下述權(quán)利要求中引用的每一個(gè)組件或步驟也涉及所有等同設(shè)備或步驟。
表Ⅰ
*本說明書報(bào)導(dǎo)的兩個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果；**CND表示不能確定。
表Ⅱ
<p>表Ⅲ
表Ⅳ*
喂料中總殘余物是23-24盎司(650-680g)
權(quán)利要求
1.一種脫聚合物-溶劑溶液揮發(fā)分的方法，其特征在于對(duì)下述連續(xù)步驟的單一循環(huán)(A)將含有溶劑和殘余物含量小于80％重量的聚合物-溶劑溶液加入熱干燥器中，(B)處理熱干燥器中的聚合物-溶劑溶液形成產(chǎn)品聚合物和分離出的溶劑，在熱干燥器中汽化其中含有殘余物的分離出的溶劑，形成含有溶劑和殘余物的蒸汽，(C)從熱干燥器中除掉含有溶劑和殘余物的蒸汽，及(D)從熱干燥器中卸出溶劑和殘余物含量不超過0.5％重量的產(chǎn)品聚合物。
2.權(quán)利要求1的方法，其中聚合物-溶劑溶液是連續(xù)地輸入熱干燥器中，產(chǎn)品聚合物也是連續(xù)地從熱干燥器中產(chǎn)生和輸出。
3.權(quán)利要求1的方法，其中從熱干燥器中卸出的產(chǎn)品聚合物是由從熱干燥器中輸出產(chǎn)品聚合物的出料設(shè)備接收的，其中的出料設(shè)備體系的特征在于一單螺桿或雙螺桿輸送機(jī)旋轉(zhuǎn)地安裝在一外殼中，該外殼有一入口，產(chǎn)品聚合物通過入口流過外殼內(nèi)部，同單螺桿或雙螺桿輸送機(jī)相連的外殼的傳動(dòng)端的直接傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)單螺桿或雙螺桿輸送機(jī)旋轉(zhuǎn)，外殼傳動(dòng)端的雙向機(jī)械密封墊密封單螺桿或雙螺桿輸送機(jī)和外殼之間的界面，傳動(dòng)端的軸承使單螺桿或雙螺桿輸送機(jī)的旋轉(zhuǎn)容易實(shí)現(xiàn)，以及為產(chǎn)品聚合物從外殼中流出的出口。
4.權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的方法，該方法還包括下述步驟中的至少一個(gè)加熱熱干燥器中的聚合物-溶劑溶液使溫度從50℃上升到290℃，攪拌熱干燥器中的聚合物-溶劑溶液，或向熱干燥器中注射惰性抽提劑來促進(jìn)殘余物分離。
5.上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征還在于(E)將殘余物含量為70％重量或更高的起始聚合物-溶劑溶液輸入脫揮發(fā)分反應(yīng)器中，(F)對(duì)脫揮發(fā)分反應(yīng)器中的起始聚合物-溶劑溶液脫揮發(fā)分，產(chǎn)生殘余物含量為30％至50％重量的進(jìn)料聚合物，和(G)將進(jìn)料聚合物-溶劑溶液輸入熱干燥器中產(chǎn)生聚合物-溶劑溶液。
6.上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中蒸汽是通過同熱干燥器液體連接的真空體系排出的。
7.權(quán)利要求6的方法，其中用真空體系在熱干燥器中維持10mmHg到200mmHg(1.3到27kPa)的真空。
8.上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征還在于(E)對(duì)真空體系排出的蒸汽進(jìn)行冷凝并收集溶劑。
9.上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中產(chǎn)品聚合物適合用造粒機(jī)進(jìn)行加工，并且該加工方法的特征還在于(E)將產(chǎn)品聚合物加入造粒機(jī)，和(F)用造粒機(jī)生產(chǎn)成粒的產(chǎn)品聚合物。
10.上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中產(chǎn)品聚合物中的溶劑含量小于百萬分之2000份。
11.權(quán)利要求1的方法，其中聚合物選自EPDM、非均相聚乙烯、均相聚乙烯、線性聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、乙丙橡膠和聚苯乙烯。
12.上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中聚合物是乙烯、α-烯烴和二烯的三元共聚物，并且該方法中的產(chǎn)品聚合物中的殘余二烯的含量小于100ppm。
13.上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中的聚合物的門尼粘度大于20。
14.上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中的聚合物的熔融指數(shù)小于1g/10分鐘。
15.上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中的聚合物-溶劑溶液在熱干燥器中的停留時(shí)間小于50分鐘。
16.權(quán)利要求1中的方法，其中起始存在于聚合物-溶劑溶液中的殘余物的含量為5％到80％重量，并且其中的產(chǎn)品聚合物中的殘余物含量小于0.2％重量。
17.權(quán)利要求1的方法，其中該方法在至少?zèng)]有氧氣或水二者之一的條件下進(jìn)行。
18.上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中聚合物-溶劑溶液的脫揮發(fā)分作用不導(dǎo)致任何明顯的聚合物降解。
19.對(duì)門尼粘度大于50的聚合物脫揮發(fā)分的方法，該方法的特征在于(A)將聚合物-溶劑溶液引入熱干燥器中，(B)處理熱干燥器中的聚合物-溶劑溶液形成產(chǎn)品聚合物和分離出的溶劑，產(chǎn)品聚合物中最多含有0.5％重量的溶劑和其它殘余物，在熱干燥器中對(duì)其中含有殘余物的分離出的溶劑蒸發(fā)形成含有溶劑和殘余物的蒸汽，該方法中的聚合物-溶劑溶液在所述的干燥器中的停留時(shí)間小于50分鐘，(C)用同所述干燥器液體連接的10mmHg到200mmHg的真空體系從熱干燥器中排出蒸汽，和(D)卸出含有從熱干燥器中排出了溶劑的產(chǎn)品聚合物。
20.帶有熱干燥器的用于干燥產(chǎn)品聚合物的出料體系包括單螺桿或雙螺桿輸送機(jī)旋轉(zhuǎn)地安裝在一外殼中，該外殼有一入口，產(chǎn)品聚合物通過入口流過外殼內(nèi)部，同單螺桿或雙螺桿輸送機(jī)相連的外殼的傳動(dòng)端的直接傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)，帶動(dòng)單螺桿或雙螺桿輸送機(jī)旋轉(zhuǎn)，外殼傳動(dòng)端的雙向機(jī)械密封墊密封單螺桿或雙螺桿輸送機(jī)和外殼之間的界面，傳動(dòng)端的軸承使單螺桿或雙螺桿輸送機(jī)的旋轉(zhuǎn)容易實(shí)現(xiàn)，以及為產(chǎn)品聚合物從外殼中流出的出口。
全文摘要
本發(fā)明涉及脫聚合物溶液揮發(fā)分的方法,在某些方面,該方法包括將一種粘性聚合物溶解在溶劑中形成聚合物－溶劑溶液,將聚合物－溶劑溶液加入熱干燥器中,加熱或冷卻熱干燥器中的聚合物－溶劑溶液形成排出了溶劑的產(chǎn)品聚合物和分離出的溶劑(該溶劑可能含有其它殘余物),如果在熱干燥器中汽化含有其它殘余物的分離的溶劑,形成蒸汽,從熱干燥器中排出蒸汽,并且從熱干燥器中卸出產(chǎn)品聚合物。
文檔編號(hào)C08F6/12GK1225100SQ9719634
公開日1999年8月4日 申請(qǐng)日期1997年7月8日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月12日
發(fā)明者R·C·小阿貝爾, R·B·康伯斯, M·E·羅蘭德, J·W·索比, S·W·史密斯 申請(qǐng)人:陶氏化學(xué)公司, 杜邦公司