本发明专利技术公开了一种甲基丙烯酸甲酯阴离子聚合连续聚合工艺，属于聚甲基丙烯酸甲酯高分子材料制备技术领域。本发明专利技术解决了现有聚甲基丙烯酸甲酯聚合过程中由于高活性催化剂体系聚合速率快，快速放热引发的传质传热等问题。本发明专利技术聚合反应采用微通道反应器实现了高活性催化剂体系催化MMA在常温常压下聚合，大幅提高聚合反应时间，30s聚合反应基本完成。且该反应过程中MMA单体的单程转化率高，可达90％以上，有利于后续的脱低步骤，节能降耗明显。此外，该聚合工艺简单，省去单体的脱除及催化剂的除灰过程，设备投入小，适合聚甲基丙烯酸甲酯的大规模连续化生产。酯的大规模连续化生产。
【技术实现步骤摘要】
一种甲基丙烯酸甲酯阴离子聚合连续聚合工艺
[0001]本专利技术涉及一种甲基丙烯酸甲酯阴离子聚合连续聚合工艺，属于聚甲基丙烯酸甲酯高分子材料制备
技术介绍
[0002]聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)又称做压克力、亚克力或有机玻璃，是由甲基丙烯酸甲酯(MMA)聚合而成。PMMA具有极好的透光性、良好的表观光泽性、优良的耐候性能、质量轻便、清晰度高，具有极强的抗冲击性和良好的后加工性能。由于价格低、节能环保，该材料已成功取代玻璃，广泛应用于交通、卫生洁具、广告灯箱、医学、光学及IT行业等。
[0003]现有聚甲基丙烯酸甲酯聚合方法包括自由基聚合、阴离子聚合和活性自由基聚合，聚合技术包括悬浮聚合、溶液聚合和本体聚合三种工艺，小规模间歇生产以悬浮聚合工艺为主，大规模连续生产均采用溶液聚合和本体聚合工艺。
[0004]悬浮聚合以水作连续相，体系黏度低，反应过程中物料黏度变化不大，聚合反应热容易除去，温度容易控制，生产操作较安全，工艺流程短，可直接用于成型加工，技术成熟，设备投资费用低，曾是世界各国采用最多的传统方法。但悬浮聚合生产能力较低，不适合大规模连续化生产，制造过程需要过滤、洗涤、干燥等繁杂的工序而使生产效率降低。由于其存在产品纯净度差和大量污水问题，不能满足产品质量和环保的要求，将逐渐被淘汰。
[0005]溶液聚合法聚合体系黏度低，传质、传热易于控制，操作条件控制稳定，可进行大规模连续化生产，无污水处理问题。但由于聚合体系中含有大量溶剂，单体浓度低，聚合速率较慢，设备利用率和生产能力较低；聚合物溶液需要进行多级闪蒸脱挥、造粒等后处理过程，才能得到树脂产品；同时脱除的大量溶剂和未反应单体需要进行精馏提纯，回收套用，后处理能耗高，增加生产成本。
[0006]本体聚合方法是连续化生产，生产技术先进，产品更纯净，透明度高，只需回收少量未反应的单体，后处理能耗低，应用于高端PMMA产品市场。但由于聚合体系黏度大，传质、传热控制相对难，所以对设备和工艺操作过程要求苛刻。
[0007]上述聚合方法采取的聚合工艺以高压反应釜来保障聚合工程中的安全和转化率问题。然而，对于高转化率高活性的聚合体系，由于高转化率聚合体系黏度急剧增加，造成严重的爬杆现象。因此针对高活性，高转化率体系，提出一种连续聚合工艺，将会大大降低制备成本和提高生产效率。此外，提供一种反应条件温和、操作简单的高分子量及分子量分布窄的聚甲基丙烯酸甲酯的制备方法也是现阶段本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
[0008]本专利技术针对传统反应设备在使用高转化率高活性催化剂体系合成聚甲基丙烯酸甲酯时，由于聚合速率快，快速放热引发的传质传热导致黏度急剧增加、出现爬杆现象等现象，使聚甲基丙烯酸甲酯生产效率受限等问题，提供一种高效、高品质、窄分子量分布的PMMA的连续生产方法。
[0009]本专利技术的目的之一是提供一种聚甲基丙烯酸甲酯的制备方法，在有机溶剂中，以甲基丙烯酸甲酯为单体原料，在由叔丁醇钾和铵盐组成的催化剂催化下进行阴离子聚合，得到聚甲基丙烯酸甲酯。
[0010]进一步限定，叔丁醇钾与铵盐的摩尔比为(1～4)：1。
[0011]进一步限定，甲苯与MMA的体积比为(1～4)：1。
[0012]进一步限定，聚合反应温度为40℃～80℃。
[0013]进一步限定，催化剂用量为100～500ppm。
[0014]本专利技术的目的之二是提供一种微通道反应器制备聚甲基丙烯酸甲酯的方法，使用的微通道反应器包括反应模块组，所述反应模块组包括一个单元反应模块或由两个以上单元反应模块串联组合而成；
[0015]该合成方法包括以下步骤：
[0016]S1，将催化剂混合后溶解于有机溶剂中作为物料A，备用；
[0017]S2，将MMA溶解于有机溶剂中作为物料B，备用；
[0018]S3，使用进料泵分别将物料A和物料B输送至微通道反应器的反应模块组，反应料液在常温条件下进行反应，反应料液在反应模块组中的总停留时间为0.1～30min，反应完毕后从反应模块组末端出料，得到聚甲基丙烯酸甲酯。
[0019]进一步限定，催化剂包括叔丁醇钾和铵盐。
[0020]更进一步限定，叔丁醇钾与铵盐的摩尔比为(1～4)：1。
[0021]更进一步限定，叔丁醇钾与铵盐的摩尔比为(1～2)：1。
[0022]进一步限定，铵盐为烷基铵盐。
[0023]更进一步限定，铵盐为四丁基溴化铵、四丁基氯化铵，或其它烷基以及芳基铵盐中一种或几种以任意比例混合。
[0024]进一步限定，有机溶剂为甲苯。
[0025]更进一步限定，甲苯与MMA的体积比为(1～4)：1。
[0026]更进一步限定，甲苯与MMA的体积比为(2～3)：1。
[0027]进一步限定，使用进料泵调节物料A和物料B的进料流速控制催化剂的用量，催化剂用量为100～1500ppm。
[0028]更进一步限定，催化剂用量为300～1500ppm。
[0029]进一步限定，反应料液在反应模块组中的总停留时间为0.1～1min。
[0030]进一步限定，常温条件为22℃～40℃。
[0031]更进一步限定，常温条件为24℃。
[0032]进一步限定，反应模块组末端连接真空设备，可在聚合反应体系粘度增大的同时，降低真空度，保证高粘度产物能连续出料。
[0033]更进一步限定，出料时的真空度为0.005～0.1MPa。
[0034]更进一步限定，真空度为0.01～0.05MPa。
[0035]本专利技术的目的之三是提供上述制备方法获得的聚甲基丙烯酸甲酯，该聚甲基丙烯酸甲酯分子的分子量为10000～300000g/mol。
[0036]进一步限定，获得的聚甲基丙烯酸甲酯可以用于汽车车灯、液晶显示器导光板、装饰灯具和广告灯箱等领域。
[0037]本专利技术提供的一种微通道反应器制备聚甲基丙烯酸甲酯的方法，该聚合反应采用微通道反应器实现，有效解决了高活性催化剂体系聚合速率快，快速放热引发的传质传热等问题。与现有技术相比本申请还具有以下有益效果：
[0038](1)本专利技术实现了聚甲基丙烯酸甲酯的连续化生产，且聚合工艺简单，设备投入小，适合大规模生产。
[0039](2)本专利技术进料采用带流量计的进料泵，通过流速控制催化剂用量，聚合反应器采用外部循环水冷却的微通道反应器，反应器末端连接真空设备，省去单体脱除提纯以及催化剂的脱除步骤，单体转化率高，挥发分含量低，节约能耗，尤其适用于高品质窄分子量分布(分子量分布1.5
‑
3)的PMMA的连续生产。
[0040](3)本专利技术采用叔丁醇钾和有机铵盐作为甲基丙烯酸甲酯阴离子聚合催化剂，该催化剂催化剂活性高，副反应小，对氧气具有较好的耐受性，铵盐的加入，可有效的抑制聚合过程中的“反咬”与“链转移”副反应，提高MMA单体的单程转化率和聚合反应的可控性。
[0041本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种聚甲基丙烯酸甲酯的制备方法，其特征在于，在有机溶剂中，以甲基丙烯酸甲酯为单体原料，在由叔丁醇钾和铵盐组成的催化剂催化下进行阴离子聚合，得到聚甲基丙烯酸甲酯。2.一种聚甲基丙烯酸甲酯的制备方法，其特征在于，在微通道反应器中进行，所述微通道反应器包括反应模块组，所述反应模块组包括一个单元反应模块或由两个以上单元反应模块串联组合而成；所述的合成方法包括以下步骤：S1，将催化剂混合后溶解于有机溶剂中作为物料A，备用；S2，将MMA溶解于有机溶剂中作为物料B，备用；S3，使用进料泵分别将物料A和物料B输送至微通道反应器的反应模块组，反应料液在常温条件下进行反应，反应料液在反应模块组中的总停留时间为0.1～30min，反应完毕后从反应模块组末端出料，得到聚甲基丙烯酸甲酯。3.根据权利要求2所述的聚甲基丙烯酸甲酯的制备方法，其特征在于，催化剂包括叔丁醇钾和铵盐，叔丁醇钾与铵盐的摩尔比为(1～4)：1。4.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：葛芳，王科，王晓武，倪宝健，腾海伟，
申请(专利权)人：青岛三力本诺新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。