聚合反应方法技术

本发明专利技术涉及一种用于制备氟聚合物［聚合物（Ｆ）］的聚合反应方法，所述方法包括将至少一种氟化单体在聚合反应介质中进行聚合，其中所述聚合反应介质是通过一种搅拌系统进行混合的，该搅拌系统包括至少两个相反旋转的叶轮。已经出人意料地观察到该聚合反应有利发生而在反应器壁上没有污垢或沉积物的形成。此外，所发生的该聚合反应方法有利地具有提高的均匀性而没有组合物、压力或温度的梯度，因此使之能够获得均匀的聚合体组合物而没有局部过热的风险。最后，由本发明专利技术的方法获得的聚合物（Ｆ）有利地具有改善的形态（有序结构的，即规则形状的颗粒的百分比），并因此有利地具有良好的自由流动特性，这使它适合于通过压缩模制进行加工而不需要中间研磨和碾碎过程或其他的减小尺寸的过程。本发明专利技术另外的目的是一种含氟聚合物［聚合物（Ｆ）］，以及一种模制方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于聚合氟化单体的方法、 一种氟聚合物以及一 种用于模制氟聚合物的模制方法。
技术介绍
几乎所有用于氟聚合物的聚合反应的工业化生产方法都是基于一 种氟化单体在混合反应器中的液相中的聚合反应。这种 通常需要反应物通过一种混合流动而保持紧密接触。在这类多相化学 反应中，尤其是在四氟乙烯(TFE)聚合反应中，涉及到反应物的对流，扩散和不同相(液/气/固)间的质量传递的复杂现象。在聚合反应装置中通常包括适当的混合的装置，值得注意地这些装置使得能够进行匀化，即在浓度和温度的差别的均等化从而避免与空间相关的聚 合反应速率；增强液体和产热界面之间的热传递；固体在液体中的悬浮；气态氟化单体在水性液相中的分散。如果混合不是有效的，就能发现分离的区域(segregated regions)，它们通常增加在反应过程中产生的副产物。在与氟化单体在水相中聚合反应相关的气-液-固反应的情况下，总 体上的理解是该反应发生在气相中的一种反应物(即气态氟化单体) 与固相中的多个活性位点(即生长的聚合物链)之间，并且除其他之 外，该液体典型地起到撤出反应的焓的作用。在氟化单体聚合反应中，固体分离区域的存在(总体上特征是低 热传导性并且这里气体可能扩散到固体孔隙中)能够破坏温度的均匀 性并产生局部温度梯度。应该避免这样的热点，因为它们可能造成单 体或聚合物的热分解。当局部过热发生在TFE聚合反应时，除聚合物 烧结之外，失控反应可能导致单体的TFE的燃烧和暴燃。出于安全考 虑，因此根本之处在于实现聚合反应热量的均匀去除，尤其是在TFE 的情况下。总之，为了提高聚合反应介质在反应器中的均匀性并避免固体积累和分离的区域氟化单体使用具有良好的泵送效率的高剪切的搅拌 叶轮来进行(避免固体沉降)；并且使用多个充分折流的反应器(以获得更均匀的条件)。因此，US3245972 B (DUPONT DE NEMOURS) 12/04/1966披露了一种用于获得聚四氟乙烯(PTFE)模制粉末的方法，所述方法包括在 水介质中使用搅拌设备聚合四氟乙烯(TFE)，该设备的功耗在0.0004 到0.002 kg m/sec/ml的范围中并且具有一个至少1.4的能量与排放系数 的比例。披露了不同类型的叶轮，例如，值得注意的是， 一个垂直放 置的扁平的桨、具有间距为与水平成15度角的扁平叶片一个搅拌器， 一个船用推进器和具有多个水平剪切端的一个叶片的推进器；优选一 个垂直安排的扁平叶片桨式搅拌器，其能量与排放系数的比例为3.4。US 3462401 B (DAIKIN KOGYO CO., LTD) 19/08/1969披露了一 种用于制备近似球状颗粒PTFE塑料粉的方法，所述方法包括在不溶性 于水的有机液体存在下在强烈搅拌下的聚合反应。反应装置是一种聚 合反应容器，在其底部或者装以一种锚型搅拌器或者一种四叶片的推 进器。US 5760148 B (DYNEON GMBH) 2/06/1998披露了在一个反应器 中TFE的悬浮聚合反应以获得均匀的、致密的和球状的PTFE颗粒， 该反应器装有一个搅拌器元件，它产生一个轴向流组分和一个切向流 组分，在临近搅拌器元件邻近处有形成一个漩涡的结构，可任选地通 过旋转的档板而不产生死水区。当混合一种液体/固体介质时出现的主要缺点之一是产生了围绕 反应器的混合物在一种恒定路径中的稳定的旋涡或旋转，这样减少了 混合物的实际混合并在推进器的轴附近产生一个空的锥体或漩涡。因而已经提议使用固定的挡板以断开该过度的旋涡运动。尽管如此，档板有几个缺点，值得注意地是当存在稠粘固体时，所述固体积累在死区，典型地是在档板之后。当存在对剪切敏感的材料时，必须避免局部较强的搅动，因为它 增加微粒分离而损伤材料；在TFE聚合反应中，形成不可控制的固体聚合物的积累是极端危 险的，因为所述固体能直接与气态TFE起反应而没有通过水介质释去 除热量；结果局部过热可能导致TFE暴燃。考虑到以上问题，过去已经在化工业的其他领域提出替代的混合 装置，用于确保多相的液/固体系的更好的混合。因此，US2209287 B (SIMPSON W丄.)23/07/1940披露了包括一个 反应槽和一个搅拌器的一种混合装置，该搅拌器有两个同轴设置的不 同大小的推进器以及用于在相反方向操纵所述推进器的装置。US 3330818 B (MONSANTO CO.) 11/07/1967涉及一种改进的方 法，用于烯烃类，尤其是乙烯的低压聚合反应，其中使用了一个混合 系统，它包括二个装在同轴的分开的轴上的叶轮(一个从上面， 一个6从底部)在相反方向转动，用于形成一个高湍流区域，产生明显减少 的板层作用。GB 2158727 (CHEM-PLANT STAINLESS LIMITED) 20.11.1985披露了一种总体上筒状的混合器容器，它包括一个垂直延伸的中央轴 并且带有在一个方向绕所述轴的轴线可旋转的搅拌器和在相反方向上 绕轴的轴线可旋转的搅拌叶片。US 6252018 B (BASF AG ) 26.06.2001涉及一种特别适合烯键地不 饱和单体的乳液聚合反应的搅拌系统装置，所述搅拌系统包括多级的、 非常狭窄间隙的搅拌元件，它们不仅产生一个切向流动分量，而且还 产生一个轴向流动场。还应该理解聚合物颗粒的形态和形状因数以及共聚单体的分布强 烈地受到混合流的影响；颗粒大小的分布和颗粒形状值得注意地受到 混合能量的分布、剪切力和存在的死区的等的影响。US 6262209 (AUSIMONT S.P.A.) 17.07.2001披露了一种用于通过 悬浮聚合反应生产改性PTFE方法，所述方法允许以高生产率获得一种 具有改进加工特征的产品。该包括用一种全氟化表面活 性剂聚合一种TFE和一种全氟垸基乙烯醚和/或全氟间二氧杂环戊烯共 聚单体的混合物，这是在压力从15到30巴，在一种缓冲盐溶液存在 下， 一种过硫酸盐和一种还原剂作为引发剂而进行的。根据US 6262209 (AUSIMONT S.P.A.) 17.07.2001，假如在聚合反应过程中加入共聚单体 以维持恒定的结合率，并且使用全氟表面活性剂以提高共聚单体的均 匀性，这就可能利用标准的搅拌设备获得一种改性的PTFE悬浮聚合物 粉末，其刀刮带(knived tapes)具有良好均匀性的(没有透明圈和大 理石状纹理)。在TFE悬浮聚合反应的情况下，缺乏档板和定向流体流动的结果普遍引起定向颗粒生长，导致有不对称的形状的高度非均匀的颗粒。 这种不对称的颗粒不适合工业应用；需要后续颗粒的筛选和进一步处 理以获得工业应用的均匀的粉末。因而本领域需要一种更加高效率的混合系统用于该聚合反应方 法，保证聚合反应介质的温度和组成的均匀性，避免死区，使湍流强 度能够分布均匀。还存在一种对于的需要，该方法能在低和高剪切力 的条件下获得均匀的混合状态，而不使用机械挡板并因此避免相关死 区问题。最后在本领域中还存在一种对于的需要，该方法能 生产均匀球状粉末颗粒，这些颗粒有适当的形态学和形状因数使之适 合工业使用(例如用于模制)而不用进一步研磨或减小尺寸的后处理。所有这些问题和其他问题通过本专利技术的而显著的得 到解决。专利技术概述本专利技术的第本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制备氟聚合物［聚合物（Ｆ）］的聚合方法，所述方法包括将至少一种氟化单体在聚合介质中进行聚合，其中将所述聚合介质通过包括至少两个逆转式叶轮的搅拌系统进行混合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：文森佐阿希勒，瓦莱丽卡佩利乌什科，斯特凡诺费雷罗，阿涅洛加希乌洛，
申请(专利权)人：索维索莱克西斯公开有限公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]