制备树脂粉末的方法和用于该方法的一体化凝固

申请号 CN201580001314.6 申请日 2015-08-31 公开(公告)号 CN105579478A 公开(公告)日 2016-05-11
申请人 LG化学株式会社; 发明人 朱玟徹; 申珉承; 李元锡; 李亨燮; 张石球; 崔正洙; 洪晟元; 金仁秀; 金豪焄; 朴相厚; 俞根勳; 李如达;
摘要 本 发明 公开了一种制备 树脂 粉末的方法以及用于该方法的一体化 凝固 器。当在根据本发明的用于胶乳凝固和熟化的一体化凝固器中使用酸凝固剂进行凝固过程时,残留的酸凝固剂通过中和也从反应器中除去,因此,可以制备具有提高的耐湿热性和热 稳定性 的树脂粉末。
权利要求

1.一种制备树脂粉末的方法,包括:
通过输入有机酸的胶乳凝固过程,通过输入中和剂的残留有机酸的中和过程以及用于树脂粉末的熟化过程,
其中,所述胶乳凝固过程、中和过程和熟化过程在用于胶乳凝固和熟化的一体化凝固器中连续进行,
其中,所述胶乳凝固过程包括将某种有机酸输入到用于胶乳凝固和熟化的一体化凝固器的一个位置,以及
其中,所述残留有机酸的中和过程包括将用于中和残留有机酸的中和剂输入到输入有机酸的位置的下游位置。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,输入中和剂是在所述一体化凝固器中树脂粉末的量为30重量%至60重量%的位置处进行。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,输入胶乳和输入有机酸均是在从所述一体化凝固器的反应管入口端部向反应管出口端部的输送方向的输送段的0至20%长度的段进行。
4.根据权利要求1所述的方法,其中输入中和剂是在从所述一体化凝固器的反应管入口端部向反应管出口端部的输送方向的输送段的40至60%长度的段进行。
5.根据权利要求1所述的方法,其中,基于100重量份的胶乳,作为凝固剂的有机酸以
0.5至3.0重量份的量加入。
6.根据权利要求1所述的方法,其中,作为凝固剂的有机酸选自甲酸和乙酸中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的方法,其中,所述中和剂选自苛性钠、苛性酸钠、氢化铵、苯胺、二乙胺和肼中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的方法,其中,基于作为凝固剂的有机酸的加入量,所述中和剂以30重量%至70重量%的量加入。
9.根据权利要求1所述的方法,其中,所述胶乳凝固过程、中和过程和熟化过程均是在蒸汽下在60至98℃下进行。
10.根据权利要求1所述的方法,其中,所述胶乳在所述一体化凝固器中连续流动。
11.根据权利要求1所述的方法,其中,所述一体化凝固器包括沿胶乳的输送方向布置的胶乳输入管道、有机酸输入管道、中和剂输入管道以及树脂粉末排出管道,以及从所述凝固器的入口处的反应管端部延伸到其出口处的反应管端部的具有多个叶轮的混合轴。
12.根据权利要求1所述的方法,其中,所述胶乳选自苯乙烯聚合物胶乳、丁二烯聚合物胶乳、苯乙烯-丁二烯共聚物胶乳、丙烯酸烷基酯聚合物胶乳、甲基丙烯酸烷基酯聚合物胶乳、丙烯酸烷基酯-丙烯腈共聚物胶乳、丙烯腈-丁二烯共聚物胶乳、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物胶乳、丙烯腈-丙烯酸烷基酯-苯乙烯共聚物胶乳、甲基丙烯酸烷基酯-丁二烯-苯乙烯共聚物胶乳和丙烯酸烷基酯-甲基丙烯酸烷基酯共聚物胶乳中的一种或多种。
13.一种用于胶乳凝固和熟化的一体化凝固器,包括:胶乳从中通过的中空反应管,至少一个从反应管的内壁伸向反应管内部的钉销,根据反应管的输送方向的中心轴线延伸的混合轴,以及至少一个从混合轴的外侧伸向反应管的内壁的叶轮,其中,所述至少一个叶轮被非连续螺杆代替;胶乳输入管道、作为凝固剂的有机酸输入管道和蒸汽输入管道设置在反应管的入口;以及,中和剂输入管道设置在反应管的入口的入口下游。
14.根据权利要求13所述的一体化凝固器,其中,胶乳输入管道和作为凝固剂的有机酸输入管道均连接到所述一体化凝固器的反应管入口端部向反应管出口端部的输送方向的0至20%长度的段。
15.根据权利要求13所述的一体化凝固器,其中,中和剂输入管道连接到所述一体化凝固器的反应管入口端部向反应管出口端部的输送方向的40至60%长度的段。

说明书全文

制备树脂粉末的方法和用于该方法的一体化凝固

技术领域

[0001] 本发明涉及一种制备树脂粉末的方法。更具体而言,本发明涉及一种制备树脂粉末的方法,在该方法中,在用于胶乳凝固和熟化的一体化凝固器中使用酸凝固剂进行凝固过程,特别是,在凝固过程后残留的酸凝固剂通过中和也从凝固器中除去,由此克服了由于凝固剂残余物造成的缺点并提高了耐湿热性和热稳定性

背景技术

[0002] 由乳液聚合形成的聚合物材料优选被加工成粉末以实现体积减小、各种应用和易操作。为了获得由乳液聚合形成的粉末型聚合物材料,由乳液聚合形成的胶乳需要凝固、熟化、脱和干燥。
[0003] 通过使用各种凝固剂的化学方法或使用机械如强剪切力的机械方法,干扰在乳液聚合过程中由于加入乳化剂而稳定的胶乳粒子的稳定性进行乳液聚合胶乳(下文称作胶乳)的凝固。在化学方法中,凝固剂的类型与用于确保胶乳稳定性的乳化剂类型不同,因而稳定性受到干扰。当使用机械方法干扰稳定性时,强剪切力施加到胶乳上,由此克服了乳化剂之间的排斥力,使得胶乳粒子和其它粒子凝聚。
[0004] 图1是说明根据常规技术的多步凝固过程的实施方案的视图。具体地,图1示出了发明名称为“具有高固体含量的聚合物浆料及其制备方法”的韩国专利No.2011-0083024中使用的胶乳树脂粉末的制备设备中的流程图。该设备主要包括胶乳储存罐1、凝固罐2、熟化罐6、脱水器8和流化床干燥器10。
[0005] 具体而言,加入凝固剂水溶液4直到凝固剂水溶液4到达凝固罐2的上部,将其内部温度升高到凝固温度。在凝固罐温度到达凝固温度后,将胶乳储存罐1中的胶乳转移并加入到凝固罐2中。接下来,将所产生的浆料经过熟化罐6转移到浆料储存罐7中。
[0006] 接下来,使用将浆料供到离心脱水器8,连续进行脱水。此处,弃掉通过脱水产生的废水9。将得到的脱水后的浆料连同空气一起供入流化床干燥器10。所供给的空气在使浆料上下移动的同时使浆料脱水。脱水的粒子通过空气供入第一旋分离器11中。此时,较大的正常粒子落入底部,而轻且小的粒子被转移到第二旋风分离器13中并通过箭头14所示被收集。空气通过管道15被排出。然而,当使用该设备时,具有高粘度的浆料难于搅拌,表现不出顺利的转移,因而使粉末加工效率下降。因此,使用具有高固体含量的浆料难以提高脱水和干燥效率,并在后续的脱水和干燥过程中耗费了大量的时间、精力和能量
[0007] 为了改善这类问题,本发明的发明人在韩国专利No.2013-0159970中引入了一个有关凝固器的技术,其中凝固和熟化同时进行。
[0008] 如作为剖视图的图2所示,凝固和熟化同时进行的凝固器可以包括胶乳从中通过的中空反应管160,一个或多个从反应管160的内壁向反应管160的内侧方向伸出的钉销(barrel pins),沿反应管的输送方向(长度方向)的中心轴线延伸的混合轴,以及一个或多个从混合轴的外侧伸向反应管的内侧的搅拌器。此处,凝固器100可以由一个或多个具有非连续螺杆210的搅拌器构成。
[0009] 即,通过使用非连续螺杆210代替多个搅拌器150中的至少一个来产生湍流,因此,提高了凝固剂的混合效率并使浆料的水含量下降,这样诸如脱水和干燥的后续过程被简化并实现了节能效果。此外,通过降低凝固过程中消耗的凝固剂的量改善了所获得的树脂粉末的颜色,并因此提供质量改善的效果。反应管160的横截面可以是任意多边形或圆形,特别是圆形。
[0010] 将凝固器100设计成凝固和熟化同时进行,并且凝固器100包括胶乳从中通过的中空反应管160,一个或多个从反应管160的内壁向反应管160的内部侧向伸出的钉销140,沿反应管160的输送方向的中心轴线延伸的混合轴170,以及一个或多个从混合轴170的外侧伸向反应管160的内壁方向的搅拌器150。此处,反应管160以胶乳输入管道110、凝固剂输入管道120和蒸汽输入管道130连接的方式构成,且胶乳、凝固剂和蒸汽被供入反应管160中。
[0011] 凝固器100可以包括1至20、4至16或8至12个非连续螺杆210。在该范围内,液体(未浓缩蒸汽和胶乳)的流动受到干扰并使胶乳产生湍流,从而使蒸汽、胶乳和凝固剂的混合效率提高。然而,非连续螺杆210可以根据凝固器100的长度(L)以适当的数目配置。
[0012] 从反应管160的外部向其内部延伸的钉销140被固定到凝固器100上,搅拌器150和/或非连续螺杆210旋转固定到反应管160的内部。具体而言,凝固器100的反应管160包括一个或多个从反应管160的外部向反应管160的内部延伸的钉销140。因此,在反应管160内,当固定到反应管160的钉销140之间的搅拌器150和或非连续螺杆210旋转时,引入到反应管160的胶乳沿输送方向被输送,因此,胶乳与搅拌器150的旋转翼和/或非连续螺杆210接触
胶乳通过这种接触产生的机械力与钉销140碰撞,因此强烈的机械力即剪切力施加到胶乳上,通过机械方法,胶乳由于乳液聚合时加入的乳化剂而稳定的状态受到干扰。因此,在反应管160的后部进行凝固和熟化。
[0013] 钉销140的形状可以是圆形、三形、倾斜的形状、椭圆形、菱形或四边形等,而没有具体限制。在搅拌器150的情况下,可以使用桨叶、螺杆、双螺杆和销等中的任何一种。
[0014] 包括非连续螺杆210的反应器100通过钉销140和内部搅拌器150和/或非连续螺杆210的作用向胶乳提供机械力可以控制胶乳的水含量。
[0015] 凝固器100包括胶乳输入管道110、凝固剂输入管道120和蒸汽输入管道130。在输入胶乳、凝固剂和蒸汽的临近位置发生凝固并在凝固器的后部进行熟化。因此,凝固和熟化在一个凝固器中同时进行。
[0016] 使用混合器可以进行表面处理,混合器通过强烈剪切力引起与流体混合,如在线混合器(in-line mixer)。混合器可以是通过改变管中流体的流线进行简单混合的混合器,如静态混合器。
[0017] 然而,即使使用上述凝固器,由于所使用的凝固剂的残留物而存在问题。例如,当使用金属离子凝固剂时,提高了热稳定性,但是耐湿热性由于残留金属而下降。当使用酸凝固剂时,提高了耐湿热性,但是热稳定性由于酸残留物而降低。
[0018] 因此,急需一种胶乳粉末的生产技术,该技术可以解决由于凝固剂的残留物而导致的问题,并同时提供通过使用金属离子凝固剂确保的热稳定性以及通过使用酸凝固剂确保的耐湿热性。

发明内容

[0019] 技术问题
[0020] 本发明人进行研究以解决上述的常见问题,结果证实,当使用凝固和熟化可以同时进行的一体化凝固器时,通过在凝固过程中使用酸凝固剂并在凝固器的特定段通过中和除去酸残留物提高耐湿热性,因此,可以提高通过使用常规金属离子凝固剂确保的热稳定性,从而完成本发明。
[0021] 因此,本发明是针对上述问题做出的,而且本发明的一个目标是提供一种制备树脂粉末的方法,在该方法中,在用于胶乳凝固和熟化的一体化凝固器中使用酸凝固剂进行凝固过程,并且在凝固过程后残留的酸凝固剂通过中和也从凝固器中除去,由此克服了凝固剂残留物导致的缺陷并提高了耐湿热性和热稳定性。
[0022] 技术方案
[0023] 根据本发明的一个方面,提供一种制备树脂粉末的方法,包括:
[0024] 通过输入有机酸的乳胶凝固过程,通过输入中和剂的残留有机酸的中和过程,以及用于树脂粉末的熟化过程,
[0025] 其中,乳胶凝固过程、中和过程和熟化过程在用于乳胶凝固和熟化的一体化凝固器中连续进行,
[0026] 其中,乳胶凝固过程包括在用于胶乳凝固和熟化的一体化凝固器中的一个位置输入某种有机酸,以及
[0027] 其中,残留有机酸的中和过程包括在输入有机酸的位置的下游位置输入用于中和残留有机酸的中和剂。
[0028] 在一个实施方案中,输入中和剂是在一体化凝固器中树脂粉末的水含量为30重量%至60重量%的位置进行的。
[0029] 在一个实施方案中,输入乳胶和输入有机酸均是在一体化凝固器的反应管入口端部向反应管出口端部的输送方向的输送段的0至20%长度的段进行的。
[0030] 在一个实施方案中,输入中和剂是在一体化凝固器的反应管入口端部向反应管出口端部的输送方向的输送段的40%至60%长度的段进行的。
[0031] 在一个实施方案中,基于100重量份的胶乳,作为凝固剂的有机酸可以以0.5至3.0重量份的量加入。
[0032] 在一个实施方案中,作为凝固剂的有机酸可以是选自甲酸和乙酸中的一种或多种。
[0033] 在一个实施方案中,中和剂可以是选自苛性钠、苛性酸钠、氢化铵、苯胺、二乙胺和肼中的一种或多种。
[0034] 在一个实施方案中,基于凝固剂有机酸的加入量,中和剂可以以30重量%至70重量%的量加入。
[0035] 在一个实施方案中,胶乳凝固过程、中和过程和熟化过程均是在蒸汽下在60至98℃下进行的。
[0036] 在一个实施方案中,胶乳在一体化凝固器中可以连续流动。
[0037] 在一个实施方案中,一体化凝固器可以包括沿胶乳输送方向布置的胶乳输入管道、有机酸输入管道、中和剂输入管道和树脂粉末排出管道,以及从凝固器的入口处的反应管端部向其出口处的反应管端部延伸的具有多个叶轮的混合轴。
[0038] 在一个实施方案中,胶乳可以是选自苯乙烯聚合物胶乳、丁二烯聚合物胶乳、苯乙烯-丁二烯共聚物胶乳、丙烯酸烷基酯聚合物胶乳、甲基丙烯酸烷基酯聚合物胶乳、丙烯酸烷基酯-丙烯腈共聚物胶乳、丙烯腈-丁二烯共聚物胶乳、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物胶乳、丙烯腈-丙烯酸烷基酯-苯乙烯共聚物胶乳、甲基丙烯酸烷基酯-丁二烯-苯乙烯共聚物胶乳和丙烯酸烷基酯-甲基丙烯酸烷基酯共聚物胶乳中的一种或多种。
[0039] 根据本发明的另一方面,提供一种用于胶乳凝固和熟化的一体化凝固器,包括:胶乳从中通过的中空反应管,至少一个从反应管的内壁伸向反应管内部的钉销,根据反应管的输送方向的中心轴线延伸的混合轴以及至少一个从混合轴的外侧伸向反应管的内壁的叶轮,其中至少一个叶轮被非连续螺杆代替,胶乳输入管道、作为凝固剂的有机酸的输入管道和蒸汽输入管道设置在凝固器的入口,中和剂输入管道设置在凝固器的入口的下游位置。
[0040] 在一个实施方案中,胶乳输入管道和凝固剂有机酸的输入管道可以连接到一体化凝固器的入口处的反应管端部到其出口处的反应管端部的输送方向的0至20%长度的段。
[0041] 在一个实施方案中,中和剂输入管道可以连接到一体化凝固器的入口处的反应管端部到其出口处的反应管端部的40至60%长度的段。
[0042] 根据本发明的又一方面,提供一种树脂粉末,该树脂粉末是根据上述方法获得的并具有提高的耐湿热性(Hz)和热稳定性(Δb,ΔE)。
[0043] 有益效果
[0044] 由前述内容显而易见,本发明有利地提供了一种制备树脂粉末的方法,在该方法中,在用于胶乳凝固和熟化的一体化凝固器中使用酸凝固剂进行凝固过程,并且酸凝固剂残留物通过中和也从凝固器中除去,由此提高了耐湿热性和热稳定性。附图说明
[0045] 图1是说明根据常规技术的制备粉末的方法的流程图,包括胶乳的多步凝固和熟化过程;
[0046] 图2是根据常规技术同时进行胶乳凝固和熟化的凝固器的示意性剖视图;和[0047] 图3是根据本发明的凝固器的剖视图,包括图2所示的凝固器和加入其上的中和剂输入管道180,其中胶乳凝固和熟化同时进行。
[0048] 〔符号说明〕
[0049] 100:反应器
[0050] 110,11:胶乳输入管道
[0051] 120,12:凝固剂输入管道
[0052] 130:蒸汽输入管道
[0053] 140:钉销
[0054] 150:搅拌器
[0055] 180:中和剂输入管道
[0056] 210:非连续螺杆
[0057] 1:胶乳储存罐
[0058] 2:凝固罐
[0059] 3:熟化罐
[0060] 4:脱水器
[0061] 5:干燥器
[0062] 13:供水管道
[0063] 14:凝固剂排出
[0064] 15:最终聚合物粉末

具体实施方式

[0065] 现在,参照下面实施例将更详细描述本发明。提供这些实施例仅用于说明本发明,不应当解释为限制本发明的范围和精神。
[0066] 根据本发明,在制备树脂粉末的方法的实施方案中,在用于胶乳凝固和熟化的一体化凝固器中依次进行胶乳的酸凝固过程、在酸凝固过程中使用的酸凝固剂的中和过程和产生的树脂粉末的熟化过程。
[0067] 表述“用于胶乳凝固和熟化的一体化凝固器”是指凝固过程和熟化过程可以同时实现的装置。这样的装置包括一体化的机械凝固器,并且只要没有另外的说明,是指图3所示的反应器。作为参考,图3中所示的反应器包括图2中所示的反应器和中和剂输入管道180,图3中示出了表示其具体位置的剖视图。
[0068] 表述“熟化”是指在在中和过程或中和剂加入后未加入其它物质的情况下在预定的温度下保持使得粘合力由于链间的相互渗透而提高,或在中和过程或中和剂加入后在未脱水和/或干燥的情况下保持。保持是指在将中和剂输入到用于胶乳凝固和熟化的一体化凝固器中后在反应管中保留预定的时间。此处,保留时间,即熟化时间是指中和剂输入和通过反应管排出之间的时间。保留时间没有特别限定,只要在输入中和剂后没有立即进行排出即可。在一个实施方案中,当进行凝固和熟化的反应管的总长度为100时,保留时间可以是通过对应于反应管40至60长度的段所花费的时间。具体而言,保留时间可以是从一体化凝固器的入口处的反应管端部向其出口处的反应管端部的输送方向通过对应于40至100%长度的段所花费的时间。
[0069] 在一个实施方案中,熟化温度可以等于或大于凝固温度。在一个具体实施方案中,熟化温度可以是60至98℃或85至95℃。
[0070] 在一个实施方案中,保留时间可以是1.0秒至30分钟、5秒至20分钟、5秒至10分钟、30秒至5分钟或1分钟至2分钟。
[0071] 表述“粉末”是指大量固体粒子聚集的材料。在一个实施方案中,聚集的固体粒子的平均粒径可以是1至10000μm或10至2000μm。
[0072] 在本公开中使用的表述“浆料”没有特别限定,只要浆料是本领域知道的即可。在一个实施方案中,浆料是指通过将凝固剂加入胶乳中形成的凝固的树脂粉末构成的胶乳溶液。
[0073] 进行中和过程以除去酸凝固剂中的酸残留物。优选地,在充分进行凝固过程并由此形成凝固的粒子之后进行中和过程。此外,在一体化凝固器的下游部分(下游过程),凝固程度增加,但是pH相对增加并因此导致泡沫产生。鉴于此,可以确定进行中和过程的中和剂输入段。
[0074] 当从一体化凝固器的入口处(最初过程步骤)在对应于向输送方向的输送段的40至60%或45至55%长度的段中进行中和过程时,凝固程度可以提高且泡沫产生可以下降。
[0075] 如图3所示,表述输送方向的段的“%段”是指当中空反应管的总长度设定为100%时对应的段。
[0076] 中和剂的输入位置是一体化凝固器下游的60至100%段,残留酸的置换变差。当该输入位置为上游0至40%段时,可能无法进行凝固。
[0077] 在另一个实施方案中,优选地,当在一体化凝固器中输送的浆料被脱水并且其水含量为30重量%至60重量%或35重量%至50重量%时,输入中和剂。在该范围内,凝固程度高而泡沫产生效果低。
[0078] 使用购自METTLER TOLEDO的水分分析仪测量树脂粉末的水含量。
[0079] 在一个实施方案中,中和剂可以是选自苛性钠、苛性钾、碳酸钠、氢氧化铵、苯胺、二乙胺、肼等中的一种或多种。
[0080] 在一个实施方案中,在中和过程中,在中和剂输入后浆料的pH可以为4.0至8.0、4.5至8.0、4.5至7.0或4.5至6.0。在该范围内,凝固程度高且产生的泡沫的量小。
[0081] 如上所述,当在一体化凝固器中进行中和过程时,优选输入酸凝固剂以使酸残留物不会过度产生。在一个实施方案中,基于100重量份的聚合物,可以以0.5至3.0重量份、0.5至2.5重量份、0.7至2.3重量份、0.5至1.5重量份或0.7至1.2重量份的量输入酸凝固剂。
在该范围内,树脂粉末显示出优异的耐湿热性和热稳定性。此处,“100重量份的聚合物”是指100重量份的固体聚合物浆料。
[0082] 在一个实施方案中,胶乳输入和有机酸输入均在一体化凝固器的入口处的反应管端部到其出口处反应管端部的输送方向上对应于0至20%长度的段中进行。在该范围内,凝固程度高。
[0083] 在一个实施方案中,有机酸输入可以在进行胶乳输入的位置的相同位置或其下游位置进行。
[0084] 酸凝固剂可以是有机酸如甲酸和乙酸中的任何一种,不包括如盐酸硫酸磷酸的强酸。作为参考,当使用强酸时,在使用中可能出现诸如腐蚀和不稳定的危险问题。
[0085] 在一个具体的实施方案中,基于100重量份的聚合物,可以以0.5至2.0重量份、0.5至1.0重量份或0.6至0.9重量份的量加入甲酸。在该范围内,树脂粉末表现出优异的耐湿热性和热稳定性。
[0086] 此外,基于100重量份的聚合物,可以以0.5至2.0重量份、0.7至1.3重量份或0.8至1.2重量份的量加入乙酸。在该范围内,树脂粉末表现出优异的耐湿热性和热稳定性。
[0087] 此处,水可以以与凝固剂有机酸的混合物加入或单独加入。
[0088] 在一个实施方案中,输入包括蒸汽的水以使胶乳固体的含量是10重量%至90重量%、10重量%至50重量%或20重量%至40重量%。在该范围内,凝固程度高且产生的泡沫的量小。
[0089] 如上所述,如果可以中和酸残留物,中和剂的含量是足够的。在一个实施方案中,当基于所加入的酸凝固剂的含量,加入到中和段(从反应器的入口向输送方向的40至60%长度的段)的中和剂的含量为30重量%至75重量%或45重量%至70重量%时,可以有效进行中和过程而没有副反应。
[0090] 在另一个实施方案中,基于1摩尔的凝固剂有机酸,可以以0.2至0.75摩尔或0.3至0.6摩尔的量加入中和剂。在该范围内,可以优选进行中和过程而没有副反应。
[0091] 在本发明中,根据常规方法可以进行酸凝固过程、中和过程和熟化过程。在一个实施方案中,可以使用蒸汽在60至98℃、65至85℃或85至95℃下同时进行这些过程。在该范围内,显示出优异的凝固和熟化效果。
[0092] 在一个实施方案中,在一体化凝固器中总的保留时间可以是0.5至30min、0.5至10min或0.5至5min。
[0093] 在本发明中,聚合物浆料的保留时间可以超过30min,但是,在这种情况下,装置尺寸增加因此经济效率低。
[0094] 包含根据上述方法制备的本发明的树脂粉末的浆料中的固体含量取决于胶乳固体的含量,但是通常为25重量%至60重量%。当固体含量小于25重量%时,浆料的流动性太高,因此浆料的保留时间不能保证。当固体含量大于60重量%时,浆料的可转移性下降,因此装置内部由于浆料被堵塞,因而不能驱动装置。被凝固和熟化的聚合物浆料从反应器中排放出来并被输送到浆料储存罐中。凝固和熟化的浆料通过脱水和干燥过程以粉末的形式被收集。
[0095] 对脱水过程没有特别限制,只要使用常规树脂粉末脱水过程即可。在一个实施方案中,可以使用离心脱水器通过使含有树脂粉末的浆料脱水进行脱水过程。
[0096] 对干燥过程没有特别限制,只要使用常规树脂粉末干燥过程即可。在一个实施方案中,可以使用流化床干燥器通过干燥经脱水的树脂粉末进行干燥过程。此处,向流化床干燥器中供入空气,从而在使树脂粉末流动的同时可以进行干燥。
[0097] 在一个实施方案中,将经干燥的树脂粉末供给到旋风分离器中并将其分离成大粒子和细粒子。
[0098] 胶乳没有特别限制,并且可以是选自苯乙烯聚合物胶乳、丁二烯聚合物胶乳、苯乙烯-丁二烯共聚物胶乳、丙烯酸烷基酯聚合物胶乳、甲基丙烯酸烷基酯聚合物胶乳、丙烯酸烷基酯-丙烯腈共聚物胶乳、丙烯腈-丁二烯共聚物胶乳、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物胶乳、丙烯腈-丙烯酸烷基酯-苯乙烯共聚物胶乳、甲基丙烯酸烷基酯-丁二烯-苯乙烯共聚物胶乳和丙烯酸烷基酯-甲基丙烯酸烷基酯共聚物胶乳中的一种或多种。
[0099] 在一个实施方案中,通过上述方法获得的树脂粉末的水含量可以为25重量%以下或10至20重量%。在该范围内,显示出优异的耐湿热性和热稳定性。
[0100] 如图3所示,在本发明中使用的用于胶乳凝固和熟化的一体化凝固器包括胶乳从中通过的中空反应管,至少一个从反应管的内壁伸向反应管内部的钉销,根据反应管的输送方向的中心轴线延伸的混合轴以及至少一个从混合轴的外侧伸向反应管的内壁的搅拌器,其中至少一个搅拌器包括非连续螺杆,胶乳输入管道、凝固剂输入管道和蒸汽输入管道设置在凝固器的入口,用于输入中和剂的管道180设置在特定段,即从凝固器入口向输送方向的40至60%长度的段。
[0101] 作为参考,除了中和剂输入管道180之外,可以包括作为常规技术的韩国专利No.2013-0159970中提出的所有公开内容。
[0102] 根据上述方法获得的树脂粉末显示出提高的耐湿热性(Hz)和热稳定性(Δb,ΔE)。
[0103] 具体而言,根据本发明的方法制备的树脂粉末具有与通过酸凝固剂凝固且未经过中和过程的树脂相等的耐湿热性(Hz),以及与通过金属离子凝固剂凝固而未经过中和过程的树脂相等的热稳定性(Δb,ΔE)。
[0104] 虽然为了说明的目的公开了本发明的优选实施方案,但是本领域技术人员应该理解在没有偏离所附权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下可以进行各种改进、增加和替换。
[0105] [实施例]
[0106] 实施例1
[0107] 由乙烯基氰化合物-共轭双烯类化合物-芳香族乙烯基化合物组成的接枝共聚物胶乳是丙烯腈(AN)-丁二烯(BD)-苯乙烯(SM)-甲基丙烯酸甲酯(MMA)共聚物胶乳。此处,AN/BD/SM/MMA=3/50/12/35,固体含量为35重量%。
[0108] 如图3所示,以12kg/hr的流速,向一体化凝固器中包含8个非连续螺杆(A2/A1=0.33,α=3.60°)的反应管中输入上述胶乳,基于100重量份的总的聚合物(基于固体)使用
0.7重量份的甲酸作为凝固剂。此处,根据浆料固体的量通过直接加入蒸汽额外加入水并与甲酸混合,由此将固体含量调整到30重量%。
[0109] 在反应管中,平均保留时间为1.5分钟,凝固和熟化温度为91℃。沿如图3所示的一体化凝固器的输送方向,在与40至60%长度方向对应的段(50%段),基于甲酸的加入量将约45重量%的苛性钠(基于100重量份的聚合物0.3重量份)输入中和剂输入管道180,从而中和酸残留物。中和一结束(pH 6.47)就进行熟化并持续到浆料被排放到外部。通过搅拌器排出凝固的浆料,然后输送到浆料罐。经凝固和熟化的浆料通过脱水和干燥过程以树脂粉末的形式被收集。
[0110] 比较例1
[0111] 除了未加入中和剂外(pH 4.72),以与实施例1相同的方式制备树脂粉末。
[0112] 比较例2
[0113] 除了使用2重量份的CaCl2(pH 6.3)作为金属离子凝固剂代替0.7重量份用作酸凝固剂的甲酸外,以与实施例1相同的方式制备树脂粉末。
[0114] 实施例2
[0115] 以与实施例1相同的方式制备树脂粉末,不同的是,使用1重量份的乙酸代替0.7重量份的甲酸,基于乙酸加入量(pH 8.0),通过中和剂输入管道加入苛性钠的量是约60重量%而不是0.3重量份。
[0116] 比较例3
[0117] 除了未加入中和剂外(pH 5.18),以与实施例2相同的方式制备树脂粉末。
[0118] 比较例4
[0119] 除了使用0.7重量份的5wt%硫酸溶液(pH 5.1)代替0.7重量份的甲酸作为酸凝固剂之外,以与实施例1相同的方式制备树脂粉末。
[0120] 参考实施例1
[0121] 进行与实施例1相同的实验,不同的是,中和剂输入管道180位于一体化凝固器的输送方向的输送段的30%长度(20至40%)的段代替50%长度的段,但是凝固进行的不理想。
[0122] 参考实施例2
[0123] 进行与实施例1相同的实验,不同的是,中和剂输入管道180位于一体化凝固器的输送方向的70%长度(60至80%)的段代替50%长度的段,但是产生大量的泡沫,因此不能顺利进行实验。
[0124] [测试实施例]
[0125] 根据下面的方法测量根据实施例1至2和比较例1至4制备的胶乳树脂粉末的色差(L、a和b)、耐湿热性Tt、耐湿热性Hz、光扩散率和透光率、以及热稳定性(Δb,ΔE)。结果总结在表1中。
[0126] *粉末色差:使用色度仪(Color Quest II,Hunter Lab Co.)测量L、a和b值。当L值接近100时,颜色明亮。当“a”值大于0时,颜色为红色,并且,当“a”值小于0时,颜色为绿色。当“b”值大于0时,颜色为黄色,当“b”值小于0时,颜色为蓝色。
[0127] *耐湿热性(Tt、Tz):在放置到恒温恒湿的烘箱后,对应于根据ASTM D-1003测量的3mm片材的雾度值和透光率。
[0128] *热稳定性(Δb、ΔE):对应于在80℃烘箱中放置7天后测量的“b”值和最初样本的“b”值之间的差值(Δb),并对应于使用在80℃烘箱中放置7天后测量的L、a和b值和原始“b”值根据下面的公式计算的值之间的差(ΔE)。
[0129] ΔE=[(ΔL)2+(Δa)2+(Δb)2]0.5
[0130] *水含量(重量%):使用湿度计(METTLER/TOLEDO HR83-P)测量直到水在150℃下被完全蒸发从而样品重量不再改变的重量变化(残留水含量:0.5重量%以下)。
[0131] 【表1】
[0132]
[0133] 如表1所示,与比较例相比,根据本发明,通过有机酸凝固过程、中和过程和熟化过程制备的树脂粉末显示出耐湿热性和热稳定性。
[0134] 具体而言,使用甲酸并使用中和过程的实施例1的树脂粉末显示出等于或类似于与使用有机酸作为凝固剂且未使用中和过程的比较例1中确保的耐湿热性,以及显示出等于或类似于使用金属离子凝固剂且未使用中和过程的比较例2中确保的热稳定性。
[0135] 此外,使用乙酸并使用中和过程的实施例2的树脂粉末显示出与使用酸凝固剂且不使用中和过程的比较例3相等或类似的耐湿热性,并显示出与使用金属离子凝固剂且不使用中和过程的比较例2相等或类似的热稳定性。
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