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JP2003514083A - A continuous process for producing polymers in carbon dioxide. - Google Patents

A continuous process for producing polymers in carbon dioxide.

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Publication number
JP2003514083A
JP2003514083A JP2001537378A JP2001537378A JP2003514083A JP 2003514083 A JP2003514083 A JP 2003514083A JP 2001537378 A JP2001537378 A JP 2001537378A JP 2001537378 A JP2001537378 A JP 2001537378A JP 2003514083 A JP2003514083 A JP 2003514083A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
separator
reaction vessel
reaction
monomer
continuous
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001537378A
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Japanese (ja)
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JP2003514083A5 (en
Inventor
カーペンティア,ポール・エイ
デシモーネ,ジョゼフ・エム
ロバーツ,ジョージ・ダブリュー
Original Assignee
ノース・キャロライナ・ステイト・ユニヴァーシティ
ユニヴァーシティ・オヴ・ノース・キャロライナ・アト・チャペル・ヒル
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ノース・キャロライナ・ステイト・ユニヴァーシティ, ユニヴァーシティ・オヴ・ノース・キャロライナ・アト・チャペル・ヒル filed Critical ノース・キャロライナ・ステイト・ユニヴァーシティ
Publication of JP2003514083A publication Critical patent/JP2003514083A/en
Publication of JP2003514083A5 publication Critical patent/JP2003514083A5/ja
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Abstract

(57)【要約】 (a)連続反応容器と分離器とを含む装置を準備するステップと、(b)前記反応容器内において単量体と二酸化炭素反応媒体とを合わせることにより(好ましくは、前記反応容器内の開始剤も合わせる)、前記反応容器内の重合反応ステップであって、前記反応媒体は液体または超臨界二酸化炭素から成り、前記反応は、前記反応容器内で固体重合体生成物を生成するステップと、次いで、(c)前記重合反応の間に前記反応容器から連続流出流を取出すステップであって、前記連続流出流は液体または超臨界流体として維持されるステップと、(d)前記連続流出流に前記分離器を通過させ、前記固体重合体を前記連続流出流から分離し、一方、前記流出流を液体流または超臨界流として維持するステップと、次いで、(e)前記連続流出流の一部分を前記反応容器に戻し、一方、前記流出流を、液体または超臨界流体として維持するステップを含んで成る二酸化炭素反応媒体の連続的重合方法。前記反応容器へ戻る前に前記連続流出流を大幅に再圧縮する必要性が最小化される。このような方法を実施する装置も開示されている。 (57) Abstract: (a) preparing an apparatus including a continuous reaction vessel and a separator; and (b) combining a monomer and a carbon dioxide reaction medium in the reaction vessel (preferably, The polymerization reaction step in the reaction vessel, wherein the reaction medium comprises liquid or supercritical carbon dioxide, and the reaction is carried out in the reaction vessel in a solid polymer product. And (c) withdrawing a continuous effluent from the reaction vessel during the polymerization reaction, wherein the continuous effluent is maintained as a liquid or supercritical fluid; and (d) B.) Passing said continuous effluent stream through said separator to separate said solid polymer from said continuous effluent stream, while maintaining said effluent stream as a liquid or supercritical stream; Returning a portion of the serial continuous effluent into the reaction vessel, while the effluent, continuous polymerization process of carbon dioxide reaction medium comprising the step of maintaining a liquid or supercritical fluid. The need to significantly recompress the continuous effluent before returning to the reaction vessel is minimized. An apparatus for performing such a method is also disclosed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】 (関連出願へのクロスリファレンス) 本発明は、1999年11月12日出願の仮出願第60/165,177号に対して優先
権を主張し、この明細書の開示全体は、引用することにより本明細書の一部を成
すものとする。
(CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATION) The present invention claims priority to provisional application No. 60 / 165,177 filed on November 12, 1999, the entire disclosure of which is to be incorporated by reference. Shall form part of this specification.

【0002】 (発明の分野) 本発明は、二酸化炭素反応媒体中で重合体を連続重合する方法および装置に関
する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method and apparatus for continuously polymerizing a polymer in a carbon dioxide reaction medium.

【0003】 (発明の背景) 1980後半以来揮発性有機化合物(VOC)の使用に対する環境面での憂慮
及び規制が増加し(例えば1987年のMontreal Protocol及び1990年のCle
an Air Act補正書)、多大の努力が、産業上の使用のための環境に優しい溶剤を
見つけるために払われた(McHugh, M.A.及びV.J. Kruonis, Supercritical Flui
d Extraction: Principles and Practce. Second ed, ed. H. Brenner. 1994, B
oston: Butterworth-Heinemann)。University of North Crolina-Chapel Hillの
DeSimoneらは、超臨界二酸化炭素(scCO2)が、バッチ反応器を使って遊離
基的カチオン的及び段階成長的重合を実施するために実現可能で有望な代替溶剤
(TC=31.8℃、Pc=76バール)であることを示した(DeSimone, J.M., Z. Gu
an,及びC.S. Elsbernd, Synthesis of Fluoropolymers in Supercritical Carbo
n Dioxide. Science, 1992. 257: p. 945-947)。この研究は、いくつかの最近の
レビューに要約されている(Kendall, J.L.,ら, Polymerizations in Supercrit
ical Carbon Dioxide. Science, Chem. Rev., 1999. 99(2): p. 543-563; Canel
as, D.A.及びJ.M. DeSimone, Advs. Polym. Sci., 1997. 133: p. 103-140; Sha
ffer, K.A.及びJ.M. DeSimone, Chain Polymerizations in Inert Near and Sup
ercritical Fluids. Trends in Polymer Science, 1995. 3(5); p. 146-153)。
事実、CO2技術は、DuPontによるTeflon(登録商標)の製造のために、200
6年までに商業的に実施される意向である(McCoy, M., DuPont, UNC R&D effort
yields results, in Chemical & Engineering News. 1999. p. 10)。強い産業
上の関心の理由は、COが、安価であり(100〜200ドル/トン)、低毒
性であり、不燃性であり、環境的及び化学的に優しいことにある。重合体を製造
する既存の技術に比して、CO2技術はいくつかの重要な長所を有する、何故な
らばこの技術は、a)高価な重合体乾燥ステップと、(b)大量の単量体、界面
活性剤及び乳化剤が生成される、高価な廃水処理及び廃棄ステッ(Baker, R.T.
及びW. Tumas, Toward Greener Chemistry. Science, 1999. 284; p. 1477-1478
)と、(c)「消費された」有機溶剤の廃棄と、(d)毒性有機溶剤の取扱い、
貯蔵及び輸送と、(e)溶剤への連鎖移動、すなわち、重合体の達成可能な分子
量を制限されるかも知れない反応とを除去し得る。
BACKGROUND OF THE INVENTION Environmental concerns and regulations on the use of volatile organic compounds (VOCs) have increased since the late 1980s (eg Montreal Protocol 1987 and Cle 1990).
an Air Act Amendment), a great deal of effort has been expended to find environmentally friendly solvents for industrial use (McHugh, MA and VJ Kruonis, Supercritical Flui.
d Extraction: Principles and Practce. Second ed, ed. H. Brenner. 1994, B
oston: Butterworth-Heinemann). University of North Crolina-Chapel Hill
DeSimone et al. Have shown that supercritical carbon dioxide (scCO 2 ) is a viable and promising alternative solvent (TC = 31.8 ° C, P C) for conducting free radical cationic and step-growth polymerizations using batch reactors. c = 76 bar) (DeSimone, JM, Z. Gu
an, and CS Elsbernd, Synthesis of Fluoropolymers in Supercritical Carbo
n Dioxide. Science, 1992. 257: p. 945-947). This work has been summarized in several recent reviews (Kendall, JL, et al., Polymerizations in Supercrit.
ical Carbon Dioxide. Science, Chem. Rev., 1999. 99 (2): p. 543-563; Canel
as, DA and JM DeSimone, Advs. Polym. Sci., 1997. 133: p. 103-140; Sha
ffer, KA and JM DeSimone, Chain Polymerizations in Inert Near and Sup
ercritical Fluids. Trends in Polymer Science, 1995. 3 (5); p. 146-153).
In fact, the CO 2 technology has been used for production of Teflon® by DuPont at 200
Will be commercially implemented by 6 years (McCoy, M., DuPont, UNC R & D effort
yields results, in Chemical & Engineering News. 1999. p. 10). Reasons interest on strong industrial, CO 2 is inexpensive (100 to 200 US dollars / ton), low toxicity, non-flammable, it is an environmentally and chemically friendly. CO 2 technology has several important advantages over existing technologies for producing polymers, because it involves a) an expensive polymer drying step, and (b) a large amount of monomer. Expensive wastewater treatment and disposal steps (Baker, RT
And W. Tumas, Toward Greener Chemistry. Science, 1999. 284; p. 1477-1478.
), (C) disposal of “consumed” organic solvent, and (d) handling of toxic organic solvents,
Storage and transport and (e) chain transfer to solvents, ie reactions that may limit the achievable molecular weight of the polymer, may be eliminated.

【0004】 重合媒体としてscCO2を使用することへの産業上の関心が増大し、(1)
scCO2の圧力が高い場合に高価である大型反応器と、CO2と未反応単量体と
を再利用する困難性とを含む、バッチ反応器のいくつかの短所が認識された。し
たがって、二酸化炭素、特に液体二酸化炭素及び超臨界二酸化炭素中で単量体の
連続重合を実施する新規の方法の必要性が存在する。
Increasing industrial interest in using scCO 2 as a polymerization medium has led to (1)
Several disadvantages of batch reactors have been recognized, including large reactors, which are expensive at high scCO 2 pressures, and the difficulty of recycling CO 2 and unreacted monomer. Therefore, there is a need for new methods of carrying out continuous polymerization of monomers in carbon dioxide, especially liquid carbon dioxide and supercritical carbon dioxide.

【0005】 (発明の概要) 本発明は、scCO2中で様々な単量体を沈殿重合する連続プロセスを提供す
る。このプロセスで、大幅な再圧縮せずにCO2を再利用することが達成される
。連続プロセスは、大容積で商品ベースの重合体のために、より小型でひいては
より安価な装置しか必要としない。さらに、システムから重合体を連続的に除去
し、単量体及び超臨界流を再利用することが、連続システムでは容易になり得る
。大部分の有機単量体は、液体及びscCO2中で可溶性であり(Journal of Org
anic Chemistry, 1984, vol. 49 pgs. 5097-5101)、一方、大部分の重合体はC
2中で不溶性であるので、このプロセスは、いかなる高価な界面活性剤も利用
せずに、様々な単量体の重合のために利用され得る。scCO2中の連続システ
ムは、超臨界流抽出(SFE)により、結果として得られる重合体を精製するた
めに、in situステップ内に組込むこともできる(McHugh, M.A., Krukoni
s V.J. Supercritical Fluids Extraction: Principles and Practice. Butterw
orth-Heineman, Stoneham, 1993).
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a continuous process for precipitation polymerization of various monomers in scCO 2 . In this process, recycling of CO 2 is achieved without significant recompression. Continuous processes require only smaller and therefore cheaper equipment due to the large volume, commodity-based polymers. Further, continuous removal of polymer from the system and recycling of monomer and supercritical flow can be facilitated in continuous systems. Most organic monomers are soluble in liquids and scCO 2 (Journal of Org.
anic Chemistry, 1984, vol. 49 pgs. 5097-5101), while most polymers contain C
Being insoluble in O 2 , this process can be utilized for the polymerization of various monomers without the use of any expensive surfactant. A continuous system in scCO 2 can also be incorporated within the in situ step to purify the resulting polymer by supercritical flow extraction (SFE) (McHugh, MA, Krukoni.
s VJ Supercritical Fluids Extraction: Principles and Practice. Butterw
orth-Heineman, Stoneham, 1993).

【0006】 したがって、本発明の第1の態様は、二酸化炭素反応媒体中で単量体の連続的
重合を実施する方法であって、 (a)連続反応容器と分離器とを含む装置を提供するステップと、 (b)前記反応容器内の単量体と開始剤と二酸化炭素反応媒体とを合わせること
により、前記反応容器内で重合反応を実施するステップであって、前記反応媒体
は液体または超臨界二酸化炭素から成り、前記反応は、前記反応容器内で固体重
合体生成物を生成するステップと、次いで、 (c)前記重合反応の間に前記反応容器から連続的流出流を取出すステップであ
って、前記連続的流出流は液体または超臨界流体として維持されるステップと、 (d)前記連続的流出流に前記分離器を通過させ、前記固体重合体を前記連続的
流出流から分離し、一方、前記流出流を液体または超臨界流体として維持するス
テップと、次いで、 (e)前記連続的流出流の一部分を前記反応容器に戻し、一方、前記流出流を、
(好ましくは、前記反応容器内の圧力より約100psi以下だけ低い圧力で)
液体または超臨界流体として維持するステップであって、これにより、前記反応
容器へ戻る前に前記連続流出流を大幅に再圧縮する必要性が最小化されるステッ
プと を含んで成る方法である。
Accordingly, a first aspect of the present invention is a method for carrying out continuous polymerization of monomers in a carbon dioxide reaction medium, which comprises (a) an apparatus comprising a continuous reaction vessel and a separator. And (b) performing a polymerization reaction in the reaction vessel by combining the monomer, the initiator and the carbon dioxide reaction medium in the reaction vessel, wherein the reaction medium is liquid or Consisting of supercritical carbon dioxide, the reaction comprising producing a solid polymer product in the reaction vessel, and then (c) withdrawing a continuous effluent stream from the reaction vessel during the polymerization reaction. Maintaining the continuous effluent as a liquid or supercritical fluid; and (d) passing the continuous effluent through the separator to separate the solid polymer from the continuous effluent. ,on the other hand A step of maintaining the effluent as a liquid or supercritical fluid, then, (e) returning a portion of the continuous effluent into the reaction vessel, while the effluent,
(Preferably at a pressure less than about 100 psi below the pressure in the reaction vessel)
Maintaining as a liquid or supercritical fluid, thereby minimizing the need to significantly recompress the continuous effluent stream before returning to the reaction vessel.

【0007】 1つの好ましい実施形態では、ステップ(b)に記載のように、単量体と開始
剤と二酸化炭素反応媒体との化合は、好ましくは、反応容器に単量体と開始剤と
二酸化炭素反応媒体とを連続的に供給することにより実施される。別の1つの好
ましい実施形態では、パージが、(本明細書で詳細に説明される)反応容器の下
流に位置して、当業者により適切と考えられている量の流出流を除去する。これ
らの好ましい実施形態では、反応容器に戻される流出物の前記少なくとも一部分
は、通常、1より小さい分数の割合である。
In one preferred embodiment, the combination of the monomer, the initiator and the carbon dioxide reaction medium, as described in step (b), is preferably carried out in the reaction vessel with the monomer, the initiator and the dioxide. It is carried out by continuously feeding with a carbon reaction medium. In another preferred embodiment, a purge is located downstream of the reaction vessel (described in detail herein) to remove an amount of effluent deemed appropriate by one of ordinary skill in the art. In these preferred embodiments, the at least a portion of the effluent returned to the reaction vessel is typically a fractional fraction less than one.

【0008】 本発明の第2の態様は、二酸化炭素中で単量体を連続重合する装置である。本
装置は、連続反応容器と、前記反応容器に接続されている少なくとも1つの入口
ラインと、前記反応容器に接続されている流出ラインと、前記流出ラインに接続
されている分離器と、前記反応容器に前記分離器を接続させる戻りラインであっ
て、これにより液体反応媒体または超臨界反応媒体が、前記分離器から前記反応
容器に戻される戻りラインと、(好ましくは、前記反応容器中の単量体の重合の
間にわたり反応容器中の圧力と50psiまたは100psi以下だけ異なる圧
力で)前記分離器及び前記戻りライン中の液体または超臨界流体として反応媒体
を維持する制御手段として機能する制御システムなどとを備えている。1つの実
施形態では、固体重合体は分離器中に保時される。
A second aspect of the present invention is an apparatus for continuously polymerizing monomers in carbon dioxide. The apparatus comprises a continuous reaction vessel, at least one inlet line connected to the reaction vessel, an outflow line connected to the reaction vessel, a separator connected to the outflow line, and the reaction. A return line for connecting the separator to a vessel whereby a liquid reaction medium or a supercritical reaction medium is returned from the separator to the reaction vessel, and (preferably a single unit in the reaction vessel). A control system that acts as a control means to maintain the reaction medium as a liquid or supercritical fluid in the separator and the return line (at a pressure that differs from the pressure in the reaction vessel by 50 psi or less and 100 psi or less during the polymerization of the monomers) It has and. In one embodiment, the solid polymer is kept in a separator.

【0009】 本発明は、沈殿重合反応、マイクロエマルジョン重合反応、エマルジョン重合
反応、懸濁重合反応、分散重合反応を含むがこれらに制限されない、任意の適切
な重合反応によっても実施できる。任意の適切な開始剤が使用できるが、好まし
くは、液体反応媒体または超臨界反応媒体中で可溶性のものである。反応容器内
で消費されない開始剤も、好ましくは、流出流に分離器を通過させるステップの
後に、反応媒体中に入った状態で反応容器に戻される。開始剤の再利用は、特に
望ましい、何故ならば開始剤はしばしば毒性であるからである。適切な分離器は
、本明細書で詳細に説明されるように、フィルタ、サイクロン分離器、および、
分離器内に回転装置を含む分離器である。所望の場合には、冷却器が、反応容器
と制御弁との間に位置し、流出ライン上に位置して設けられる。再循環ポンプが
、前記1つの分離器(または、複数の分離器が使用される場合には、反応器から
最下流に位置する分離器)と、反応容器との間に位置し、戻りライン上に位置し
て設けられるか、または、任意の別の1つの個所に設けられることもある。凝縮
器が、第1の分離器および第2の分離器と反応容器との間に位置し、戻りライン
上に位置して設けられる。
The present invention can also be practiced by any suitable polymerization reaction including, but not limited to, precipitation polymerization reaction, microemulsion polymerization reaction, emulsion polymerization reaction, suspension polymerization reaction, and dispersion polymerization reaction. Although any suitable initiator can be used, it is preferably one that is soluble in the liquid or supercritical reaction medium. Initiators not consumed in the reaction vessel are also preferably returned to the reaction vessel in the reaction medium after the step of passing the effluent stream through the separator. Reuse of the initiator is especially desirable because the initiator is often toxic. Suitable separators include filters, cyclone separators, and, as described in detail herein.
It is a separator including a rotating device in the separator. If desired, a cooler is provided between the reaction vessel and the control valve and located on the outflow line. A recirculation pump is located between the one separator (or the separator most downstream from the reactor if multiple separators are used) and the reaction vessel and on the return line. May be located at or at any one other location. A condenser is provided between the first and second separators and the reaction vessel and on the return line.

【0010】 本発明が、以下、図面を参照して詳細に説明される。[0010]   The present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0011】 (好ましい実施形態の詳細な説明) 本発明は、反応容器内で、通常は粒子状物質である固体重合体生成物を生成す
る任意の反応により実施され得る。単量体が使用され重合体が生成される重合反
応の例は、DeSimoneらの米国特許出願番号第5,679,737号およびCloughらの米国
特許出願番号第5,780,565号に説明されているものであるが、これらに制限され
ない(本明細書に引用されるすべての特許引用の開示は、引用することにより本
明細書の一部を成すものとする)。
Detailed Description of the Preferred Embodiments The present invention may be practiced in a reaction vessel by any reaction that produces a solid polymer product, usually a particulate material. Examples of polymerization reactions in which monomers are used to form polymers are those described in DeSimone et al., U.S. Pat.No. 5,679,737 and Clough et al., U.S. Pat.No. 5,780,565. (The disclosures of all patent citations cited herein are hereby incorporated by reference).

【0012】 好ましくは、単量体はビニル単量体である。ビニル単量体の例は多数であり、
芳香族ビニル単量体、共役ジエン単量体、不飽和酸単量体、窒素含有単量体、非
芳香族不飽和モノカルボン酸エステル単量体、並びにフッ化単量体を含むが、こ
れらに制限されない。これらの単量体の任意のものの混合物が、共重合体、三元
共重合体などの形成を可能にするのに使用し得る。
Preferably the monomer is a vinyl monomer. There are many examples of vinyl monomers,
These include aromatic vinyl monomers, conjugated diene monomers, unsaturated acid monomers, nitrogen-containing monomers, non-aromatic unsaturated monocarboxylic acid ester monomers, and fluorinated monomers. Not limited to. Mixtures of any of these monomers can be used to allow the formation of copolymers, terpolymers, and the like.

【0013】 本発明の目的のために、「芳香族ビニル単量体」との用語は、広義に解釈され
、例えば、アリル単量体および複素環式単量体を含む。使用できる例示的な芳香
族ビニル単量体は、例えば、スチレンおよびスチレン誘導体例えばα−メチルス
チレン、p−メチルスチレン、ビニルトルエン、エチルスチレン、t−ブチルス
チレン、モノクロロスチレン、ジクロロスチレン、ビニルベンジルクロリド、ビ
ニルピリジン、フルオロスチレン、アルコキシスチレン(例えばパラメトキシス
チレン)など、およびこれらの混和物および混合物である。
For the purposes of the present invention, the term “aromatic vinyl monomer” is to be interpreted broadly and includes, for example, allyl monomers and heterocyclic monomers. Exemplary aromatic vinyl monomers that can be used include, for example, styrene and styrene derivatives such as α-methylstyrene, p-methylstyrene, vinyltoluene, ethylstyrene, t-butylstyrene, monochlorostyrene, dichlorostyrene, vinylbenzyl chloride. , Vinylpyridine, fluorostyrene, alkoxystyrenes (eg paramethoxystyrene), and the like, and mixtures and mixtures thereof.

【0014】 使用できる適切な共役ジエン単量体は、C4およびC9ジエン例えばブタジエン
単量体例えば1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン、2−クロ
ロ−1,3−ブタジエンなどであるが、これらに制限されない。ジエン単量体の
混和物または共重合体も使用できる。
Suitable conjugated diene monomers that can be used are C 4 and C 9 dienes such as butadiene monomers such as 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2-chloro-1,3-. Butadiene and the like are not limited to these. Mixtures or copolymers of diene monomers can also be used.

【0015】 多数の不飽和酸単量体が、連続重合で使用できる。例示的なこのタイプの単量
体は、不飽和モノカルボン酸単量体または不飽和ジカルボン酸単量体例えばアク
リル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸などを含むが、これ
らに制限されない。これらの誘導体、混和物、および混合物も使用できる。
A large number of unsaturated acid monomers can be used in the continuous polymerization. Exemplary monomers of this type include, but are not limited to, unsaturated monocarboxylic acid monomers or unsaturated dicarboxylic acid monomers such as acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, fumaric acid, maleic acid, and the like. Not done. Derivatives, admixtures and mixtures of these can also be used.

【0016】 使用できる窒素含有単量体は、例えば、アクリルアミドベース単量体例えばア
クリルアミド、N−メチオールアクリルアミド、N−メチオールメタクリルアミ
ド、メタクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、N−t−ブチルアク
リルアミド、N−N−メチレン−ビス−アクリルアミド、アクリレート化N−メ
チロールアクリルアミド例えばN−メトキシメチルアクリルアミドおよびN−ブ
トキシメチルアクリルアミド、および窒化物例えばアクリロニトリルおよびメタ
クリロニトリルを含む。
Nitrogen-containing monomers that can be used are, for example, acrylamide-based monomers such as acrylamide, N-methiolacrylamide, N-methyolmethacrylamide, methacrylamide, N-isopropylacrylamide, Nt-butylacrylamide, NN-methylene-bis-acrylamide, acrylated N-methylol acrylamides such as N-methoxymethyl acrylamide and N-butoxymethyl acrylamide, and nitrides such as acrylonitrile and methacrylonitrile.

【0017】 例えばアクリレートおよびメタクリレートなどの非芳香族不飽和モノカルボン
酸エステル単量体は、重合できる。アクリレートおよびメタクリレートは、官能
基例えばアミノ基、ヒドロキシ基、エポキシ基などを含む。例示的なアクリレー
トおよびメタクリレートは、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチ
ルアクリレート、エチルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリ
レート、2−エチルヘキシルアクリレート、グリシジルアクリレート、グリシジ
ルメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリ
レート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート
、イソブチルメタクリレート、ヒドロキシブチルアクリレート、ヒドロキシブチ
ルメタクリレート、3−クロロ−2−ヒドロキシブチルメタクリレート、n−プ
ロピルメタクリレートなどを含む。例示的なアミノ−機能性メタクリレートは、
t−ブチルアミノエチルメタクリレートおよびジメチルアミノエチルメタクリレ
ートを含む。他の単量体例えばビニルエステル、ビニルハリド、およびビニリデ
ンハリドも使用できる。
Non-aromatic unsaturated monocarboxylic acid ester monomers such as acrylates and methacrylates can be polymerized. Acrylates and methacrylates contain functional groups such as amino groups, hydroxy groups, epoxy groups and the like. Exemplary acrylates and methacrylates are methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, hydroxyethyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxy. It includes propyl methacrylate, isobutyl methacrylate, hydroxybutyl acrylate, hydroxybutyl methacrylate, 3-chloro-2-hydroxybutyl methacrylate, n-propyl methacrylate and the like. An exemplary amino-functional methacrylate is
Includes t-butylaminoethylmethacrylate and dimethylaminoethylmethacrylate. Other monomers such as vinyl esters, vinyl halides, and vinylidene halides can also be used.

【0018】 例示的なフルオロポリマーは、フルオロアクリレート単量体例えば2−(N−
エチルペルフルオロオクタン−スルホンアミド)エチルヘキシルアクリレート(
「EtFOSEA」)、2−(N−エチルペルフルオロオクタン−スルホンアミ
ド)エチルメタクリレート(「EtFOSEMA」)、2−(N−エチルペルフ
ルオロオクタン−スルホンアミド)エチルアクリレート(「MtFOSEA」)
、1,1’−ジヒドロペルフルオロオクチルアクリレート(「FOA」)、1,
1’−ジヒドロペルフルオロオクチルメタクリレート(「FOMA」)、1,1
’,2,2’−テトラヒドロペルフルオロアルキルアクリレート、1,1’,2
,2’−テトラヒドロペルフルオロアルキル−メタクリレートおよび2,4,6
−トリフルオロメチルスチレンと、フルオロアルキレンオキシド単量体例えばヘ
キサフルオロプロピレンオキシドおよびペルフルオロシクロヘキサンオキシドと
、フルオロオレフィン例えばテトラフルオロエチレン、ビニリデンフルオリド、
ヘキサフルオロプロピレン、およびクロロトリフルオロエチレンと、フッ化アル
キルビニルエーテル単量体例えばペルフルオロ(プロピルビニルエーテル)およ
びペルフルオロ(メチルビニルエーテル)を含む。
An exemplary fluoropolymer is a fluoroacrylate monomer such as 2- (N-
Ethyl perfluorooctane-sulfonamido) ethylhexyl acrylate (
"EtFOSEA"), 2- (N-ethylperfluorooctane-sulfonamido) ethyl methacrylate ("EtFOSEMA"), 2- (N-ethylperfluorooctane-sulfonamido) ethyl acrylate ("MtFOSEA")
, 1,1′-dihydroperfluorooctyl acrylate (“FOA”), 1,
1'-dihydroperfluorooctyl methacrylate ("FOMA"), 1,1
', 2,2'-Tetrahydroperfluoroalkyl acrylate, 1,1', 2
, 2'-Tetrahydroperfluoroalkyl-methacrylate and 2,4,6
Trifluoromethylstyrene, fluoroalkylene oxide monomers such as hexafluoropropylene oxide and perfluorocyclohexane oxide, and fluoroolefins such as tetrafluoroethylene, vinylidene fluoride,
Includes hexafluoropropylene, and chlorotrifluoroethylene, and fluoroalkyl vinyl ether monomers such as perfluoro (propyl vinyl ether) and perfluoro (methyl vinyl ether).

【0019】 多数の共重合体が、上記の単量体のうちの任意のものから形成でき、いずれの
単量体を選択するかは、当業者に知られている。1つの実施形態では、無水マレ
イン酸の共重合体が形成できる。特に好ましい共重合体は、スチレン/無水マレ
イン酸を含むが、これらに制限されない。適切な共重合体は、フッ化エチレンプ
ロピレン共重合体(テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとの共
重合体)、ペルフルオロアルコキシ重合体(テトラフルオロエチレンとペルフル
オロプロピルビニルエーテルまたはペルフルオロメチルビニルエーテル)、二酸
化硫黄交互共重合体例えば、ブテンまたはノルボルネンを含むがこれら以外のも
のも含むオレフィンとの二酸化硫黄交互共重合体、および、テトラフルオロエチ
レンとのエチレンの交互共重合体を含むが、これらに制限されない。他の好まし
い共重合体は、次のものを含むが、これらに制限されない。 エチレン/プロピレン/ジエン単量体 エチレン/テトラフルオロエチレン ビニリデンフルオリド/ヘキサフルオロプロピレンスチレン/アクリロニトリル アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン スチレン/ブタジエン スチレン/アクリロニトリル アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン スチレン/ポリブタジエン(例えば耐衝撃性ポリスチレン) エチレン/α−オレフィン エチレン/プロピレン/ジエン単量体 エチレン/ビニルアセテート エチレン/アクリレート単量体/メチルアクリレート単量体 ビニルクロリド/ビニルアセテート ブタジエン/アクリロニトリル エチレン/テトラフルオロエチレン(TFE) テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン テトラフルオロエチレン/ビニルエーテル単量体 テトラフルオロエチレン/機能性ビニルエーテル ビニリデンフルオリド/テトラフルオロエチレン ビニリデンフルオリド/ヘキサフルオロプロピレン
Many copolymers can be formed from any of the above monomers, and it is known to those skilled in the art which monomer to choose. In one embodiment, a copolymer of maleic anhydride can be formed. Particularly preferred copolymers include, but are not limited to, styrene / maleic anhydride. Suitable copolymers include fluorinated ethylene propylene copolymer (tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene copolymer), perfluoroalkoxy polymer (tetrafluoroethylene and perfluoropropyl vinyl ether or perfluoromethyl vinyl ether), sulfur dioxide alternating. Copolymers, for example, but not limited to, sulfur dioxide alternating copolymers with olefins, including butene or norbornene but also others, and ethylene alternating copolymers with tetrafluoroethylene. Other preferred copolymers include, but are not limited to: Ethylene / propylene / diene monomer ethylene / tetrafluoroethylene vinylidene fluoride / hexafluoropropylene styrene / acrylonitrile acrylonitrile / butadiene / styrene styrene / butadiene styrene / acrylonitrile acrylonitrile / butadiene / styrene styrene / polybutadiene (eg impact polystyrene) ethylene / Α-olefin ethylene / propylene / diene monomer ethylene / vinyl acetate ethylene / acrylate monomer / methyl acrylate monomer vinyl chloride / vinyl acetate butadiene / acrylonitrile ethylene / tetrafluoroethylene (TFE) tetrafluoroethylene / hexafluoro Propylene tetrafluoroethylene / vinyl ether monomer tetrafluoroethylene / Functional vinyl ether vinylidene fluoride / tetrafluoroethylene vinylidene fluoride / hexafluoropropylene

【0020】 本発明で使用できる開始剤は多数存在し、当業者に知られている。開始剤の例
は、DeSimoneらの米国特許出願番号第5,506,317号に記載され、その開示全体は
、引用することにより本明細書の一部を成すものとする。有機遊離基開始剤が好
ましく、アセチルシクロヘキサンスルフォニルペルオキシドと、ジエチルペルオ
キシジカーボネートと、ジアセチルペルオキシジカーボネートと、ジシクロヘキ
シルペルオキシジカーボネートと、ジ−2−エチルヘキシルペルオキシジカーボ
ネートと、t−ブチルペルネオデカノエートと、2,2’−アゾビス(メトキシ
−2,4−ジメチルバレロニトリル)と、t−ブチルペルピバレートと、ジオク
タノイルペルオキシドと、ジラウロイルペルオキシドと、2,2’−アゾビス(
2,4−ジメチルバレロニトリル)と、t−ブチルアゾ−2−シアノブタンと、
ジベンゾイルペルオキシドと、t−ブチルペル−2−エチルヘキサノエートと、
t−ブチルペルマレエートと、2,2−アゾビス(イソブチルニトリル)と、ビ
ス(t−ブチルペルオキシ)シクロヘキサンと、t−ブチルペルオキシイイソプ
ロピルカーボネートと、t−ブチルペルアセテートと、2,2−ビス(t−ブチ
ルペルオキシ)ブタンと、ジクミルペルオキシドと、ジ−t−ブチルペルオキシ
ド、pyメタンヒドロペルオキシドと、ピナンヒドロペルオキシドと、クメンヒ
ドロペルオキシドと、t−ブチルヒドロペルオキシドとを含むが、これらに制限
されない。上記の開始剤の任意のものの組合せも使用できる。
There are many initiators that can be used in the present invention and are known to those skilled in the art. Examples of initiators are described in DeSimone et al., US Patent Application No. 5,506,317, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. Organic free radical initiators are preferred, acetyl cyclohexane sulfonyl peroxide, diethyl peroxydicarbonate, diacetyl peroxy dicarbonate, dicyclohexyl peroxy dicarbonate, di-2-ethylhexyl peroxy dicarbonate and t-butyl perneodecanoate. 2,2′-azobis (methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), t-butylperpivalate, dioctanoyl peroxide, dilauroyl peroxide, and 2,2′-azobis (
2,4-dimethylvaleronitrile), t-butylazo-2-cyanobutane,
Dibenzoyl peroxide, t-butyl per-2-ethylhexanoate,
t-butyl permaleate, 2,2-azobis (isobutylnitrile), bis (t-butylperoxy) cyclohexane, t-butylperoxyiisopropylcarbonate, t-butylperacetate, 2,2-bis (T-butylperoxy) butane, dicumyl peroxide, di-t-butyl peroxide, py methane hydroperoxide, pinane hydroperoxide, cumene hydroperoxide, t-butyl hydroperoxide, but not limited to these. Not done. Combinations of any of the above initiators can also be used.

【0021】 加えて、本発明は、例えばイオン、ニッケルおよびパラジウムを含む遷移金属
触媒を使用するがこれら以外も使用する触媒反応などの触媒反応に対処できる。
所望の場合、これらの触媒は、単座配位子、二座配位子、三座配位子などの配位
子との組合せて使用でき、いずれの配位子を選択するかは、当技術分野で知られ
ている。このような配位子の例は、1998年11月4日中出願の米国特許出願
番号第09/185,891号に記載され、この明細書の開示全体は、引用することにより
本明細書の一部を成すものとする。
In addition, the present invention can address catalytic reactions, such as catalytic reactions that use transition metal catalysts including, but not limited to, ions, nickel and palladium.
If desired, these catalysts can be used in combination with ligands such as monodentate ligands, bidentate ligands, tridentate ligands, etc. Which ligand is selected depends on the state of the art. Known in the field. Examples of such ligands are described in US patent application Ser. No. 09 / 185,891, filed Nov. 4, 1998, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. Shall be achieved.

【0022】 このようにして、本発明では、本発明で使用できる例示的な重合体と、このよ
うな重合体のために使用できる例示的な開始剤とは、上記の単量体のうちの任意
のものから形成されるものを含むが、これらに制限されない。1つの好ましい実
施形態では、ビニリデンフルオリド(VF2)およびアクリル酸(AA)が、V
F2のための有機遊離基開始剤としてジエチルペルオキシジカーボネート(DE
PDC)を利用し、AAのための有機遊離基開始剤として2,2’−アゾビス(
イソブチルニトリル)を利用して、単独でまたは組合せで重合される。開始剤は
、重合鎖のための末端基を提供するものであり、所望の場合には重合体に安定性
末端基を提供できる。一般に、本発明は、単独重合体を形成するために自身だけ
で、例えば共重合体または三元共重合体を形成するために組合せて、本明細書に
記載されているものに制限されない単量体を重合することを含む。
Thus, in the present invention, exemplary polymers that can be used in the present invention and exemplary initiators that can be used for such polymers are Including but not limited to those formed from any. In one preferred embodiment, vinylidene fluoride (VF2) and acrylic acid (AA) are
Diethyl peroxydicarbonate (DE) as an organic free radical initiator for F2
2,2'-azobis (as PDC) as an organic free radical initiator for AA.
(Isobutyl nitrile) is used to polymerize alone or in combination. The initiator provides the end groups for the polymer chains and can provide the polymer with stable end groups if desired. In general, the invention is not limited to those described herein, alone, in combination to form a homopolymer, such as in combination to form a copolymer or terpolymer. Including polymerizing the body.

【0023】 本発明を実施するのに使用される反応容器は、様々な形状または形態を有する
。例えば、1つの実施形態では、反応容器は、撹拌されるまたは機械的に撹乱さ
れる反応容器であり、より好ましくは、「理想的」撹拌式(stirred)タンク反
応器(CSTR)として挙動する撹拌式反応容器、または、連続ループ反応器、
より好ましくは、「理想的」撹拌式タンク反応器として挙動する連続ループ反応
器である。「理想的撹拌式タンク反応器」とは、反応器内容物が完全に混合され
て、システム特性が全体にわたり一様である状態に、(例えば反応器設計および
分析の目的のために)商業条件において充分に近似するもののことである。理想
的被撹拌式タンク反応器は、本明細書に記載のもの以外の物理的形態を含むこと
もあることは当業者は理解するに違いない。例えば、C. Hill, An Introduction
fo Chemical Engineering Kinetics and Reactor Design, page 270 (1977)。
理想的反応器(例えばCSTR)の別の1つの定義は、無次元の出口年齢関数E
(Θ)が、Θ≒0、0.05、または0.10と、Θ=0.20、0.30、お
よび0.50との間で無次元時間期間内で最大値に到達し、次いで、最大値に到
達した後に単調減少する反応器である。理想的CSTRの1つの好ましい実施形
態では、累積的出口年齢分布関数Fは、Θ=0.45または0.54と0.60
または0.70との間の値を有する。1つの好ましい実施形態では、理想的CS
TRの無次元出口年齢分布は、Θ=0でその最大値に到達し、Θ=1の場合にF
=0.63の値を有する。本発明の目的のために、Θは、反応器空間時間により
除算された実際時間と定義される、すなわち、特定の条件で反応器の1つの供給
容積を処理するのに経過した時間である。他の実施形態も、確かに、本発明の範
囲内に包含されていることを理解されたい。例えば、O. Levenspiel, Chemical
Reaction Engineering, 3rd Ed., pp. 257-269, John Wiley & Sons, New York,
NY, (1999)。
The reaction vessels used to carry out the present invention have various shapes or forms. For example, in one embodiment, the reaction vessel is a stirred or mechanically agitated reaction vessel, more preferably a stirred vessel that behaves as an "ideal" stirred tank reactor (CSTR). Type reaction vessel or continuous loop reactor,
More preferred are continuous loop reactors that behave as "ideal" stirred tank reactors. "Ideal stirred tank reactor" means that the reactor contents are thoroughly mixed and the system characteristics are uniform throughout; commercial conditions (eg, for reactor design and analysis purposes). Is a sufficiently close approximation in. It should be understood by one of ordinary skill in the art that an ideal stirred tank reactor may include physical configurations other than those described herein. For example, C. Hill, An Introduction
fo Chemical Engineering Kinetics and Reactor Design, page 270 (1977).
Another definition of an ideal reactor (eg CSTR) is a dimensionless exit age function E
(Θ) reaches a maximum within a dimensionless time period between Θ≈0, 0.05, or 0.10 and Θ = 0.20, 0.30, and 0.50, then , A reactor that decreases monotonically after reaching the maximum value. In one preferred embodiment of the ideal CSTR, the cumulative exit age distribution function F is Θ = 0.45 or 0.54 and 0.60.
Or having a value between 0.70. In one preferred embodiment, the ideal CS
The dimensionless exit age distribution of TR reaches its maximum at Θ = 0, and F at Θ = 1.
= 0.63. For the purposes of the present invention, Θ is defined as the actual time divided by the reactor space time, ie the time elapsed to process one feed volume of the reactor under certain conditions. It should be understood that other embodiments are certainly within the scope of the invention. For example, O. Levenspiel, Chemical
Reaction Engineering, 3rd Ed., Pp. 257-269, John Wiley & Sons, New York,
NY, (1999).

【0024】 本発明の1つの特定の実施形態では、二酸化炭素中で単量体を連続重合する装
置であって、前記装置が、連続反応容器と、前記連続反応容器に接続されている
入口ラインと、前記反応容器に接続されている流出ラインと、前記流出ラインに
接続されている入口制御弁と、前記入口制御弁に接続されている第1の分離器お
よび第2の分離器であって、前記制御弁は、(i)前記第1の分離器は前記流出
ラインと液体連通し、一方、前記第2の分離器は前記流出ラインと液体連通して
いない第1の位置と、(ii)前記第2の分離器は前記流出ラインと液体連通し
、一方、前記第1の分離器は前記流出ラインと液体連通していない第2の位置と
の間で切換え可能である第1の分離器および第2の分離器と、前記反応容器に前
記第1の分離器および前記第2の分離器のそれぞれを接続させている戻りライン
であって、このようにして液体反応媒体または超臨界反応媒体が、前記分離器か
ら前記反応容器に戻され、一方、固体重合体は前記分離器内に保留される戻りラ
インと、前記第1の分離器および前記第2の分離器内に液体または超臨界流体と
して前記反応媒体を維持するために、前記戻りラインと操作的に結合されている
制御手段とを備え、前記連続反応容器からの流出物が、(i)前記入口制御弁を
前記第1の位置に切換えることにより、前記第1の分離器を連続的に通過できる
一方で、重合体は前記第2の分離器から除去でき、(ii)前記入口制御弁を前
記第2の位置に切換えることにより、前記第2の分離器を連続的に通過できる一
方で、重合体は前記第1の分離器から除去できる。分離器は、フィルタ分離器ま
たはサイクロン分離器であることもあり、好ましくは、フィルタ分離器である。
ある特定の実施形態では、単一サイクロン分離器は、通常は、連続的に動作する
が、複数のサイクロン分離器が並列で動作する場合、1つのサイクロン分離器を
、清浄するためにラインから取外すことができる。本明細書に記載の他の機構も
、含まれることもある。
In one particular embodiment of the invention, a device for the continuous polymerization of monomers in carbon dioxide, said device comprising a continuous reaction vessel and an inlet line connected to said continuous reaction vessel. An outlet line connected to the reaction vessel, an inlet control valve connected to the outlet line, and a first separator and a second separator connected to the inlet control valve, The control valve includes: (i) a first position in which the first separator is in fluid communication with the outflow line, while the second separator is in liquid communication with the outflow line; and (ii) ) The second separator is in liquid communication with the outflow line, while the first separator is switchable between a second position not in liquid communication with the outflow line. A reactor and a second separator and the reaction vessel with the first A return line connecting each of the separator and the second separator, whereby a liquid or supercritical reaction medium is returned from the separator to the reaction vessel while solid The polymer is operated with a return line retained in the separator and with the return line to maintain the reaction medium as a liquid or supercritical fluid in the first separator and the second separator. Effluent from the continuous reaction vessel, wherein the effluent from the continuous reaction vessel continuously connects the first separator by switching the inlet control valve to the first position. While being able to pass, polymer can be removed from the second separator and (ii) by passing the second separator continuously by switching the inlet control valve to the second position. , The polymer is the first It can be removed from the vessel. The separator may be a filter separator or a cyclone separator, preferably a filter separator.
In certain embodiments, a single cyclone separator typically operates continuously, but when multiple cyclone separators operate in parallel, one cyclone separator is removed from the line for cleaning. be able to. Other features described herein may also be included.

【0025】 上述のように、連続ループ反応器を使用でき、このようなシステムの1つの例
の1つの実施形態が、図17に400として示されている。液体二酸化炭素また
は超臨界二酸化炭素、単量体、および開始剤を含んで成る入口流410が、適切
な開口(例えば弁、継手など)を通過し、反応容器440に入る。反応容器は、
内壁および外壁440aおよび440bをそれぞれ備え、この特定の実施形態で
は、ループの形をとる。ポンプ430は、反応容器440全体にわたり入口流の
循環を促進し、成分が良好に混合することを保証する。1つの好ましい実施形態
では、入口流410の流速が、システムのループ内の流体の流速に比して小さい
かぎり、システム特性は、反応容器440内で1つの点から別の1つの点へ大幅
に変化しない、すなわち、全体にわたり一様である。このようにして、ループ反
応器の性能は、反応器全体にわたり1つの点から別の1つの点へ大幅に変化しに
システム特性を有する、撹拌されるまたは機械的に撹乱される反応器として、ほ
ぼ同一である。好ましくは、反応容器440は、本明細書に詳細に説明されるよ
うに、理想的被撹拌式タンク反応器と同様に挙動する。当業者は理解するように
、反応容器440は、成分が特定の温度および圧力条件に維持されることを可能
にするために、混合器、加熱器などを含むこともある。単量体は反応容器440
内で反応して、固体重合体粒子を形成する。開口460(例えば背圧弁)は、反
応容器440の内容物が、反応容器440から出ることを可能にする。その結果
の流出物460は、次いで、本明細書に記載のように、他の下流処理機構(例え
ば分離器および再利用システム)へ輸送されこともある。加えて、連続ループ反
応器400が、図17に示されていない機構であるかもしれないが、本明細書に
記載の装置機構を含むこともあることを理解されたい。
As mentioned above, a continuous loop reactor can be used, and one embodiment of one example of such a system is shown as 400 in FIG. An inlet stream 410 comprising liquid or supercritical carbon dioxide, monomers, and an initiator passes through suitable openings (eg valves, fittings, etc.) and enters reaction vessel 440. The reaction vessel is
It comprises inner and outer walls 440a and 440b, respectively, and in this particular embodiment takes the form of a loop. The pump 430 facilitates circulation of the inlet stream throughout the reaction vessel 440 to ensure that the components are well mixed. In one preferred embodiment, as long as the flow rate of the inlet stream 410 is small compared to the flow rate of the fluid in the loop of the system, the system characteristics will be significantly different from one point to another within the reaction vessel 440. It does not change, that is, it is uniform throughout. In this way, the performance of the loop reactor as a stirred or mechanically disturbed reactor having system characteristics that vary significantly from one point to another throughout the reactor, It is almost the same. Preferably, reaction vessel 440 behaves like an ideal stirred tank reactor, as described in detail herein. As one of ordinary skill in the art will appreciate, the reaction vessel 440 may also include a mixer, heater, etc. to allow the components to be maintained at particular temperature and pressure conditions. Monomer is the reaction vessel 440
Reacts within to form solid polymer particles. Opening 460 (eg, back pressure valve) allows the contents of reaction vessel 440 to exit reaction vessel 440. The resulting effluent 460 may then be transported to other downstream processing mechanisms (eg, separators and recycling systems), as described herein. In addition, it should be appreciated that the continuous loop reactor 400 may include a device feature described herein, although it may be a feature not shown in FIG.

【0026】 図13は、分離器が、この例では100aおよび100bとして示されている
複数の並列フィルタの形で存在する1つの実施形態を示す。付加的フィルタが、
当業者により必要と考えられる場合には採用されることもある。この実施形態で
は、連続反応容器からの流出流120は、流出流120が所望のフィルタへ逸ら
されることにより、フィルタ100aまたは100bのうちの1つに流入する。
重合体は、前記フィルタのいずれか内に収集され、その結果の流出流130は、
織物に、液体または超臨界流体、(存在する場合には)未反応開始剤、および(
存在する場合には)未反応単量体を含んで成る。流れ130は、次いで、圧縮器
110により再加圧され、その結果の流れ135は、反応容器に戻されて再利用
される。図示されていないが、パージが、好ましくは、フィルタ100aおよび
100bと圧縮器との間に存在し、流出物の一部分を放出する。充分な量の重合
体がフィルタ上に収集されて、フィルタの両側にわたる圧力降下が望ましくなく
なると、流れは逸らされて、流れ120が、未使用フィルタを通過する。重合体
は、次いで、オフラインフィルタから収集される。前述のプロシージャーは、当
業者が適切と考える回数だけ繰返すことができる。
FIG. 13 shows one embodiment in which the separator is present in the form of multiple parallel filters, shown in this example as 100a and 100b. The additional filter
It may be adopted by those skilled in the art when deemed necessary. In this embodiment, the effluent stream 120 from the continuous reaction vessel enters one of the filters 100a or 100b by diverting the effluent stream 120 to the desired filter.
The polymer is collected in any of the filters and the resulting effluent stream 130 is
Liquid or supercritical fluid, unreacted initiator (if present), and (
Comprising unreacted monomer (if present). Stream 130 is then repressurized by compressor 110 and the resulting stream 135 is returned to the reaction vessel for reuse. Although not shown, a purge is preferably present between the filters 100a and 100b and the compressor to discharge a portion of the effluent. When sufficient polymer is collected on the filter and the pressure drop across the filter becomes undesired, the flow is diverted and stream 120 passes through the fresh filter. The polymer is then collected from the off-line filter. The above procedure can be repeated as many times as one of ordinary skill in the art deems appropriate.

【0027】 図14は、本発明に従って使用できる分離器200の別の1つの実施形態であ
る。重合体、液体または超臨界流体、(存在する場合には)未反応単量体、およ
び(存在する場合には)未反応開始剤を含む流出流210は、分離器に入る。分
離器200が動作する間、液体または超臨界流体、(存在する場合には)未反応
単量体、および(存在する場合には)未反応開始剤は、分離器の内壁260内の
孔240を通過する。壁260は、焼結金属、セラミックなどを含むがこれら以
外のものも含む有孔性の様々な材料から形成できる。壁260を通過すると、流
体流はチャンバ270に入り、出口ライン280を通過してこのチャンバから出
る。出口ライン280を通過して出る流れは、適切であると考えられる場合には
廃棄される。例として、流れは、反応容器に戻されて再利用される。好ましくは
、孔径は、重合体が通過しせず、壁260の内面上に集まるように定められる。
FIG. 14 is another embodiment of a separator 200 that can be used in accordance with the present invention. An effluent stream 210 containing polymer, liquid or supercritical fluid, unreacted monomer (if present), and unreacted initiator (if present) enters the separator. During operation of the separator 200, the liquid or supercritical fluid, unreacted monomer (if present), and unreacted initiator (if present) are trapped in the holes 240 in the inner wall 260 of the separator. Pass through. The wall 260 can be formed from a variety of porous materials including but not limited to sintered metals, ceramics, and the like. After passing through wall 260, the fluid stream enters chamber 270 and exits this chamber through outlet line 280. The flow exiting through outlet line 280 is discarded if deemed appropriate. As an example, the stream is returned to the reaction vessel for reuse. Preferably, the pore size is defined so that the polymer does not pass through and collects on the inner surface of wall 260.

【0028】 駆動装置225を有する回転装置220は、様々な形態で存在し、分離器内に
設けられ、壁260の内面上に集まる重合体を連続的に除去するのに用いられる
。この実施形態では、回転装置220は、スクリューの形で存在するが、他のタ
イプの装置も、本発明の範囲内で採用できる。スクリュー220は、壁260か
ら重合体を除去し、分離器の底部250を通過させて重合体を搬送する。中実壁
290は、図14に示されているように、スクリューの底部を取囲む。底部25
0による反応媒体および未反応単量体および開始剤の損失を最小化するために、
スクリュー220は、重合体を溶融し、スクリュー220内にシールを形成する
。溶融重合体は、出口250を通過して、本装置の高圧領域から、ほぼ雰囲気圧
力の領域へ搬送され、そこで、当業者に知られている技術により冷却および処理
される。このようにして、分離器200は、連続的に動作できる。
The rotating device 220 with the driving device 225 exists in various forms, is provided in the separator, and is used to continuously remove the polymer collected on the inner surface of the wall 260. In this embodiment, the rotating device 220 is in the form of a screw, but other types of devices can be employed within the scope of the invention. The screw 220 removes the polymer from the wall 260 and conveys the polymer through the bottom 250 of the separator. The solid wall 290 surrounds the bottom of the screw, as shown in FIG. Bottom 25
In order to minimize the loss of reaction medium and unreacted monomer and initiator due to
The screw 220 melts the polymer and forms a seal within the screw 220. The molten polymer is conveyed through outlet 250 from the high pressure region of the apparatus to a region of near atmospheric pressure where it is cooled and processed by techniques known to those skilled in the art. In this way, the separator 200 can operate continuously.

【0029】 サイクロンタイプ分離器のための1つの好ましい実施形態が、図15に示され
ている。この実施形態では、サイクロン310が、サイクロン310の下流に位
置する並列のフィルタ320aおよび320bと液体連通している。液体または
超臨界流体、(存在する場合には)未反応単量体、および(存在する場合には)
未反応開始剤を含む到来流出流330がサイクロン310に入り、これにより、
比較的高いパーセンテージの重合体を含む底部流340と、主に液体または超臨
界流体、(存在する場合には)未反応単量体、および(存在する場合には)未反
応開始剤、並びに重合体を含む頂部流350とが形成される。頂部流350は、
前述のような仕方で(図13参照)フィルタ320aまたは320bのいずれか
に逸らされる。この配置により、重合体が流れ350から除去されて、その結果
の出口流360は、充分に低いレベルの重合体しか含まず、これにより出口流3
60は、所望の場合、反応容器に戻されて再利用されるのに適切となる。重合体
は、次いで、適切な技術を使用して、フィルタ320aおよび320bのいずれ
からも収集できる。
One preferred embodiment for a cyclone type separator is shown in FIG. In this embodiment, cyclone 310 is in fluid communication with parallel filters 320a and 320b located downstream of cyclone 310. Liquid or supercritical fluid, unreacted monomer (if present), and (if present)
An incoming effluent stream 330 containing unreacted initiator enters cyclone 310, which causes
The bottoms stream 340 containing a relatively high percentage of polymer, mainly liquid or supercritical fluid, unreacted monomer (if present), and unreacted initiator (if present), and heavy A top stream 350 including coalescence is formed. The top stream 350 is
It is diverted to either filter 320a or 320b in the manner described above (see FIG. 13). With this arrangement, polymer is removed from stream 350 and the resulting outlet stream 360 contains only sufficiently low levels of polymer, which results in outlet stream 3
60 is suitable for being returned to the reaction vessel for reuse if desired. The polymer can then be collected from both filters 320a and 320b using suitable techniques.

【0030】 本発明の1つの実施形態では、二酸化炭素反応媒体中で単量体の連続重合を実
施する方法であって、前記方法が、(a)連続式反応容器と第1の分離器と第2
の分離器とを含む装置を提供するステップと、(b)前記反応容器中で単量体と
開始剤と二酸化炭素反応媒体とを合わせることにより、前記反応容器内で重合反
応を実施するステップであって、前記反応媒体は液体二酸化炭素または超臨界二
酸化炭素から成り、前記反応は、前記反応容器内で固体重合体生成物を生成する
ステップと、次いで、(c)前記重合反応の間に前記反応容器から連続流出流を
取出すステップであって、前記流出流に前記第1の分離器を通過させ、一方、前
記流出流を、液体または超臨界流体として維持し、前記流出流から前記固体重合
体を分離し、次いで、前記流出流を前記反応容器に戻すステップと、次いで、(
d)前記重合反応の間に前記反応容器から連続流出流を取出し、前記流出流に前
記第2の分離器を通過させ、一方、前記流出流を液体または超臨界流体として維
持し、前記流出流から前記固体重合体を分離し、次いで、前記反応容器に前記流
出流の少なくとも一部分を戻し、一方、同時に、前記取出しステップ(c)の間
に、前記第1の分離器内で分離された前記固体重合体を除去するステップとを含
んで成る。好ましくは、ステップ(d)に後続して、(e)前記取出しステップ
(c)を繰返すステップであって、一方、同時に、前記取出しステップ(d)の
間に、前記第2の分離器内で分離された前記固体重合体を除去するステップが行
われる。好ましくは、開始剤がステップ(b)で使用される。好ましくは、パー
ジが、分離器と反応容器との間に位置し、重合戻りライン内に配置されて、当業
者により適切と考えられる量の流出流を除去する。これらの好ましい実施形態で
は、反応容器に戻される、流出物の前記少なくとも一部分は、通常、1より小さ
い分数の割合である。
In one embodiment of the invention is a method for carrying out a continuous polymerization of monomers in a carbon dioxide reaction medium, said method comprising: (a) a continuous reaction vessel and a first separator. Second
And (b) performing a polymerization reaction in the reaction vessel by combining a monomer, an initiator and a carbon dioxide reaction medium in the reaction vessel. Wherein said reaction medium comprises liquid carbon dioxide or supercritical carbon dioxide, said reaction comprising the step of producing a solid polymer product in said reaction vessel, and then (c) said step during said polymerization reaction. Removing a continuous effluent stream from a reaction vessel, wherein the effluent stream is passed through the first separator while maintaining the effluent stream as a liquid or supercritical fluid, wherein the solids weight from the effluent stream is maintained. Separating the coalescence, then returning the effluent stream to the reaction vessel, and then (
d) withdrawing a continuous effluent from the reaction vessel during the polymerization reaction and passing the effluent through the second separator, while maintaining the effluent as a liquid or supercritical fluid; From the solid polymer, and then returning at least a portion of the effluent stream to the reaction vessel, while at the same time separating the separated in the first separator during the withdrawal step (c). Removing the solid polymer. Preferably, following step (d), (e) repeating said withdrawing step (c), while at the same time during said withdrawing step (d) in said second separator. A step of removing the separated solid polymer is performed. Preferably an initiator is used in step (b). Preferably, a purge is located between the separator and the reaction vessel and placed in the polymerization return line to remove any amount of effluent stream deemed suitable by one of ordinary skill in the art. In these preferred embodiments, the at least a portion of the effluent returned to the reaction vessel is typically a fractional fraction less than one.

【0031】 任意の適切なシステムまたは装置が、(好ましくは、前記反応容器内で単量体
を重合する間にわたり、前記反応容器内の圧力と100psi以下だけ異なる圧
力で、)前記分離器および前記戻りライン内に前記反応媒体を液体または超臨界
流体として維持する制御手段として使用できる。例は、システム内に流体を充填
することであって、前記充填が、アナログまたはディジタルでよいコンピュータ
を使用することにより制御されることと、システムから反応媒体を除去すること
であって、前記除去が、アナログまたはディジタルでよいコンピュータを使用す
ることにより制御されることと、システムを加熱することであって、前記加熱が
、アナログまたはディジタルでよいコンピュータを使用することにより制御され
ることと、システムから熱を除去することであって、熱の除去が、アナログまた
はディジタルでよいコンピュータを使用することにより制御されることと、反応
媒体をポンピングすることであって、ポンピングが、アナログまたはディジタル
でよいコンピュータを使用することにより制御されることとを含むが、これらに
制限されない。
Any suitable system or apparatus (preferably at a pressure that differs from the pressure in the reaction vessel by 100 psi or less during the polymerization of the monomers in the reaction vessel) may be the separator and the It can be used as a control means for maintaining the reaction medium as a liquid or supercritical fluid in the return line. An example is filling a fluid into the system, said filling being controlled by using a computer, which may be analog or digital, and removing the reaction medium from the system, said removing Is controlled by using a computer, which may be analog or digital, and heating the system, said heating being controlled by using a computer, which may be analog or digital; Removing heat from the device, the removal of heat being controlled by using a computer, which may be analog or digital, and pumping the reaction medium, the pumping being analog or digital Including being controlled by using a computer, These are not limited.

【0032】 本発明は、次の非制限的な例によって、詳細に説明される。[0032]   The present invention is explained in detail by the following non-limiting examples.

【0033】 (例1) (連鎖生長反応沈殿重合) 実験システムは、強く混合され、連続的に撹拌されるタンク反応器(CSTR
)と、後続する、2つの並列の高圧フィルタであって、重合体が収集される高圧
フィルタとから成る。この方法は、界面活性剤を使用するおよび使用しない双方
の場合に、不均一系重合で様々な単量体に広く適用可能である。本明細書で我々
は、75℃の温度、275バールの圧力、および15〜50分の滞留時間で行わ
れたビニリデンフルオリド(VF2)での我々の実験を報告する。ポリ(ビニリ
デンフルオリド)重合体(PVDF)は、乾燥「自由流れ」粉末として収集され
、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を特徴とする。
Example 1 (Chain Growth Reaction Precipitation Polymerization) The experimental system was a strongly mixed and continuously stirred tank reactor (CSTR).
) Followed by two high pressure filters in parallel, where the polymer is collected. This method is broadly applicable to various monomers with heterogeneous polymerization, both with and without surfactants. Here we report our experiments with vinylidene fluoride (VF2) carried out at a temperature of 75 ° C., a pressure of 275 bar, and a residence time of 15-50 minutes. Poly (vinylidene fluoride) polymer (PVDF) is collected as a dry "free flowing" powder and is characterized by gel permeation chromatography (GPC).

【0034】 (材料) VF2単量体は、Solvary Research, Belgiumにより寄贈され、SFF/SF
CグレードCO2は、Air Products & Chemicals, Inc.により寄贈された。他の
すべての化学薬品は、Aldrich Chemical Companyから入手された。
(Materials) VF2 monomer was donated by Solvary Research, Belgium, SFF / SF
C grade CO 2 was donated by Air Products & Chemicals, Inc. All other chemicals were obtained from Aldrich Chemical Company.

【0035】 (開始剤合) DEPDC(ジエチルペルオキシジカーボネート)開始剤は、反応媒体として
水を使用し、Feron 113内に開始剤を抽出することにより合成された(Mageli, O
.L.; Sheppard, C.S.; In Organic Peroxides, Vol. I, Swern d, Eds.; Wiley-
Interscience, New York, 1970 pp. 1-104; Hiatt, R. In Organic Peroxides,
Vol. II, Swern D, Eds.; Wiley-Intrerscience, New York, 1970 pp. 799-929;
Strain, F.; Bissinger, W.E.; Dial, W.R.; Rudolf, H.; DeWitt, B.J.; Stev
ens, H.C.; Langston, J.H. J.Am. Chem. Soc. 1950, 72, 1254-1263)。開始剤
のすべての操作は、氷浴内で行われ、最終産物は、−20℃で冷室内に貯蔵され
た。ヨウ素滴定技術ASTM Method E298-91が、溶液中の活性ペルオキシドの濃度
を決定するのに利用された。
(Initiator Combination) The DEPDC (diethyl peroxydicarbonate) initiator was synthesized by extracting the initiator into Feron 113 using water as the reaction medium (Mageli, O.
.L .; Sheppard, CS; In Organic Peroxides, Vol. I, Swern d, Eds .; Wiley-
Interscience, New York, 1970 pp. 1-104; Hiatt, R. In Organic Peroxides,
Vol. II, Swern D, Eds .; Wiley-Intrerscience, New York, 1970 pp. 799-929;
Strain, F .; Bissinger, WE; Dial, WR; Rudolf, H .; DeWitt, BJ; Stev
ens, HC; Langston, JHJ Am. Chem. Soc. 1950, 72, 1254-1263). All manipulations of the initiator were done in an ice bath and the final product was stored in a cold room at -20 ° C. The iodometric technique ASTM Method E298-91 was utilized to determine the concentration of active peroxide in solution.

【0036】 (重合装置) 重合に使用される装置の概略図が、図1に示されている。二酸化炭素14およ
び単量体15が、一定流モードでIsco注射器ポンプにより連続的にポンピングさ
れ、要素静的混合器8により混合され、次いで、反応器18に入る。開始剤溶液
も、一定流モードでIsco注射器ポンプ19により連続的にポンピングされ、別個
の流れとして反応器18に入る。すべての供給ラインは、逆流を阻止する逆止弁
、熱電対、過剰加圧の場合の安全のための破裂板を有する。CSTRは、AE dis
persimaxインペラによ成分を混合する磁気駆動装置(magnedrive)を有する80
0mL Autoclave Engineers (AE)圧力釜である。反応器は、炉により加熱され
、設置された圧力変換器(Druck)と、熱電対を含む熱ウェル(thermowell)(Omeg
a Engineering)を有する。図1は、連続的に撹拌されるタンク反応器18を示
す。他の反応器例えば本明細書に記載の連続ループ反応器およびこれら以外のも
のも、図1に示されているシステムで採用できる。
Polymerization Device A schematic diagram of the device used for polymerization is shown in FIG. Carbon dioxide 14 and monomer 15 are continuously pumped by the Isco syringe pump in constant flow mode, mixed by the element static mixer 8 and then enter the reactor 18. The initiator solution is also continuously pumped by the Isco syringe pump 19 in constant flow mode and enters the reactor 18 as a separate stream. All supply lines have check valves to prevent backflow, thermocouples and rupture discs for safety in case of overpressurization. CSTR is AE dis
80 with magnetic drive (magnedrive) to mix components by persimax impeller
It is a 0mL Autoclave Engineers (AE) pressure cooker. The reactor is heated by a furnace and installed with a pressure transducer (Druck) and a thermowell (Omeg) containing a thermocouple.
a Engineering). FIG. 1 shows a continuously stirred tank reactor 18. Other reactors, such as the continuous loop reactors described herein and others, may also be employed in the system shown in FIG.

【0037】 流出物は、底部を通過してCSTR18から出、三方玉弁10(HIP)によ
り、固体重合体が収集される1μmフィルタを含む2つ280mLフィルタハウ
ジング(Headline)のうちの1つに導かれる。未反応単量体、開始剤およびCO2
は、フィルタを通過し、加熱された制御弁12を貫流する。この制御弁は、背圧
調整器として機能し、背圧調整器は、所望の設定値に反応器圧力を制御する。流
出流は、水浴を通過して、未反応ペルオキシドが除去され、一方、ガス状CO2
および単量体は、煙霧フード内に流入して安全に換気される。非常に低いレベル
の重合体が、水浴内に発見され、したがって、ほぼすべての沈殿重合体は、1μ
mフィルタ上に収集された。
The effluent exits the CSTR 18 through the bottom and into a two 280 mL filter housing (Headline) containing a 1 μm filter where the solid polymer is collected by a three-way ball valve 10 (HIP). Be guided. Unreacted monomer, initiator and CO 2
Passes through the filter and flows through the heated control valve 12. This control valve functions as a back pressure regulator, which controls the reactor pressure to the desired set point. The effluent stream is passed through a water bath to remove unreacted peroxide, while gaseous CO 2
And the monomer flows into the fume hood and is safely ventilated. Very low levels of polymer were found in the water bath, therefore almost all precipitated polymer was 1 μm.
collected on m filters.

【0038】 重合装置20全体は、コンピュータにより制御および監視された。監視制御お
よびデータ収集(SCADA)システムは、National Instruments Bridge VIEW
ソフトウェアとFieldpoint入出力モジュールとから成る。入力モジュールが、圧
力変換器および熱電対を読取るのに利用された。出力モジュールが、反応器炉お
よび制御弁を制御するのに利用された。すべての制御機能は、PIDアルゴリズ
ムを利用して行われた。
The entire polymerizer 20 was computer controlled and monitored. Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) System is National Instruments Bridge VIEW
It consists of software and a Fieldpoint input / output module. An input module was used to read the pressure transducer and thermocouple. An output module was used to control the reactor furnace and control valves. All control functions were performed using the PID algorithm.

【0039】 (重合プロシージャー) 反応器は、最初に、所望の温度まで加熱され、撹拌器が、1800回転/分(
PRM)に設定された。システムは次いで、N2によりパージされた。約2時間
後に制御弁は、閉じられ、システムは、CO2により所望の反応器圧力まで加圧
された。所望のCO2流量が設定され、システムの温度および圧力が、安定化さ
れた。温度制御が±0.2℃であり、圧力制御が±1バールであった。システム
が安定化すると、開始剤流量が設定され、開始剤が、不純物を除去するために、
少なくとも3滞留時間にわたりシステムを貫流した。単量体流が次いで、開始さ
れた。単量体の導入後に少なくとも5滞留時間経過後、CSTRが定常状態にあ
る状態で、三方玉弁が切換えられ、CSTRを出た流れが、空のフィルタ/コレ
クタへ供給され、そこで定常状態重合体が、30〜60分にわたり収集された。
この時間の経過後に玉弁が切換えられて、流出物が元のコレクタへ流れ、単量体
および開始剤供給流が停止されて、純粋のCO2のみが、浄化のためにシステム
を通過して供給された。システムは最後に、換気され、重合体が収集され重量計
量された。
Polymerization Procedure The reactor was first heated to the desired temperature and the stirrer was operated at 1800 rpm.
PRM). The system was then purged with N 2 . After about 2 hours the control valve was closed and the system was pressurized with CO 2 to the desired reactor pressure. Desired CO 2 flow rate is set, the temperature and pressure of the system was stabilized. The temperature control was ± 0.2 ° C and the pressure control was ± 1 bar. Once the system stabilizes, the initiator flow rate is set and the initiator will remove impurities to remove impurities.
Flowed through the system for at least 3 residence times. Monomer flow was then started. After at least 5 residence times have elapsed after the introduction of the monomer, with the CSTR in a steady state, the three-way valve is switched and the stream exiting CSTR is fed to an empty filter / collector where the steady state polymer is Were collected over 30-60 minutes.
After this time the ball valve was switched, the effluent flowed back to the original collector, the monomer and initiator feed streams were stopped and only pure CO 2 passed through the system for purification. Supplied. The system was finally ventilated and the polymer collected and weighed.

【0040】 (結果および解説) 我々は、図1に示されているように、scCO2中での沈殿重合のための連続
的一度通過システムを開発し示した。表1は、DEPDCにより開始されたVF
2重合でのいくつかの実験のための反応器条件を示す。表2は、重合の結果と、
これらの実験で生成されたポリ(ビニリデンフルオリド)(PVDF)重合体の
ためのGPCデータとを提供する。これらの重合におけるVF2の転化率(転化
率=反応単量体のモル数/供給単量体のモル数)は、7〜24%であった。バッ
チ重合とは異なり、高転化率は、連続システムでは必要とされなかった、何故な
らば単量体は再利用されるからである。CSTRすすTEのための重合速度(R p )は、1.7lの供給単量体濃度において、最大値で19×10-5mol/L
・sに到達した。この率は、単量体の濃度が増加すると増加する。scCO2
でのVF2のバッチ重合ウでは、65℃でアシルペルオキシドを使用しての、3
.0M単量体濃度での平均Rpは、0.2×10-5mol/(L・s)であった
(Kipp, B. PhD Thesis, University of North Carolina-Chapel Hill. 1998)。
[0040] (Results and explanations)   We used scCO as shown in Figure 1.2For precipitation polymerization in
Developed and demonstrated a one-time transit system. Table 1 shows VF initiated by DEPDC
2 shows reactor conditions for some experiments with 2 polymerizations. Table 2 shows the results of the polymerization,
Of the poly (vinylidene fluoride) (PVDF) polymer produced in these experiments
And GPC data for. Conversion of VF2 in these polymerizations (conversion
The ratio = the number of moles of the reaction monomer / the number of moles of the supplied monomer) was 7 to 24%. Bag
Unlike the Thi polymerization, high conversion was not required in the continuous system, because
This is because the lava monomer is reused. CSTR Polymerization rate for soot TE (R p ) Is a maximum of 19 × 10 at a feed monomer concentration of 1.7 liters.-Fivemol / L
・ S reached. This rate increases with increasing monomer concentration. scCO2During ~
In a batch polymerization of VF2 at 65 ° C. using an acyl peroxide at 65 ° C.
. Average R at 0M monomer concentrationpIs 0.2 × 10-FiveIt was mol / (Ls)
(Kipp, B. PhD Thesis, University of North Carolina-Chapel Hill. 1998).

【0041】[0041]

【表1】 [Table 1]

【0042】[0042]

【表2】 [Table 2]

【0043】 GPC結果は、分子量分布(MWD)が単一モードであることを示す。[0043]   GPC results show that the molecular weight distribution (MWD) is monomodal.

【0044】 (結論) この例は、scCO2での様々な単量体の連続重合のためのシステムを説明す
る。VF2およびAAの連続沈殿重合の実現可能性は、強く撹乱され、連続的に
撹拌されるタンク反応器(CSTR)を使用して示された。CSTR内でのVF
2の重合速度は、同様の条件下で平均バッチ重合速度に比して大幅に高い。
Conclusion This example illustrates a system for continuous polymerization of various monomers with scCO 2 . The feasibility of continuous precipitation polymerization of VF2 and AA was demonstrated using a strongly agitated, continuously stirred tank reactor (CSTR). VF in CSTR
The polymerization rate of 2 is significantly higher than the average batch polymerization rate under similar conditions.

【0045】 (例2) (超臨界二酸化炭素中でのビニリデンフルオリドの連続沈殿重合:実験的Rp
モデルRpとの比較) この例は、ビニリデンフルオリドの不均一系重合を説明する。ポリ(ビニリデ
ンフルオリド)(PVDF)は、半結晶性重合体であり、10〜130℃の温度
で、10〜200バールの重合条件で、エマルジョンバッチ技術または懸濁バッ
チ技術により商業的に生成される(Dohany, J.E.およびJ.S. Humphrey, Vinylide
ne Fluoride Polymers, in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering
, H.F. Markら, Editors. 1989, Wiley:New York. p. 532-548; Russo, S., M.
Pianca,およびG. Moggi, Poly(vinylidene fluoride), in Polymeric Materials
Encyclopedia, J.C. Salamone, Editor. 1996, CRC; Boca Raton. p. 7123-712
7)。エマルジョン技術は、最終的重合体ラテックスが、最初に、凝集され、完全
に洗浄され、次いでスプレー乾燥され、次いで、自由流れ粉末が得られることを
必要とする。懸濁技術は、清浄し、次いで乾燥することにより、水相から重合体
を分離することを必要とする。ビニリデンフルオリド単量体は通常、開始剤を含
まず、PVDF重合体は、溶融処理の間に安定化のための添加剤を必要とせず、
これによりこの重合体は、高純度物質が必要とされる超純水などの用途に適する
。重合のために必要とされ、廃流を処理するのが困難な添加剤などのPVDFを
調製するための伝統的な技術の内在的短所に起因して、連続的で環境に優しいプ
ロセスは、魅力的である。
Example 2 Continuous Precipitation Polymerization of Vinylidene Fluoride in Supercritical Carbon Dioxide: Comparison of Experimental R p with Model R p This example illustrates heterogeneous polymerization of vinylidene fluoride. . Poly (vinylidene fluoride) (PVDF) is a semi-crystalline polymer, produced commercially by emulsion batch technology or suspension batch technology at polymerization conditions of 10-200 bar at temperatures of 10-130 ° C. (Dohany, JE and JS Humphrey, Vinylide
ne Fluoride Polymers, in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering
, HF Mark et al., Editors. 1989, Wiley: New York.p. 532-548; Russo, S., M.
Pianca, and G. Moggi, Poly (vinylidene fluoride), in Polymeric Materials
Encyclopedia, JC Salamone, Editor. 1996, CRC; Boca Raton.p. 7123-712
7). Emulsion technology requires that the final polymer latex be first agglomerated, thoroughly washed, then spray dried and then a free flowing powder is obtained. Suspension technology requires separating the polymer from the aqueous phase by cleaning and then drying. Vinylidene fluoride monomers usually do not contain initiators, PVDF polymers do not require additives for stabilization during melt processing,
This makes this polymer suitable for applications such as ultrapure water where high purity substances are required. Due to the inherent shortcomings of traditional techniques for preparing PVDF, such as additives required for polymerization and difficult to treat waste streams, continuous and environmentally friendly processes are attractive Target.

【0046】 この例も、本発明の新規の高度に撹乱される連続システムを使用して、有機ペ
ルオキシドであるジエチルペルオキシジカーボネート(DEPDC)により開始
されるVF2重合のキネティックスすなわち速度論的動態およびメカニズムを説
明する。理論により拘束されることを意図せず、この研究により得られた情報は
、関心実験条件のための重合速度(Rp)および分子量分布(MWD)を説明で
きる予測的速度論的モデルを開発するのに有用である。今まで、バッチでまたは
CSTRを使用して、CO2中で実施された遊離基重合のキネティックスの体系
的な調査は行われなかった。同様に、非常に僅かな重合データしか、特にPVD
Fシステム、一般にフッ化単量体の分野の文献に存在しない。我々は、本明細書
で、1300〜2700rpmの速度で行われ、開始剤入口濃度が8−50(×
10-4)Mであり、単量体入口濃度が0.4〜3.5Mであり、温度が(CO2
が0.74g/mlの一定濃度である場合に)65〜80℃であり、滞留時間が
10〜50分である実験に関して報告する。重合体は、すべての場合、乾燥「自
由流れ」粉末として収集され、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により特
徴付けされた。
This example also demonstrates the kinetics and kinetic kinetics of VF2 polymerization initiated by the organic peroxide diethylperoxydicarbonate (DEPDC) using the novel highly disturbed continuous system of the present invention. The mechanism will be explained. Without intending to be bound by theory, the information gained from this study develops a predictive kinetic model that can account for polymerization rate (R p ) and molecular weight distribution (MWD) for experimental conditions of interest. Useful for. To date, no systematic investigation of the kinetics of free radical polymerizations carried out in CO 2 in batch or using CSTR has been performed. Similarly, very little polymerization data, especially PVD
No F system, generally in the literature in the field of fluorinated monomers. We have herein performed at a speed of 1300 to 2700 rpm and an initiator inlet concentration of 8-50 (x
10 -4 ) M, the monomer inlet concentration is 0.4 to 3.5 M, and the temperature is (CO 2
Is at a constant concentration of 0.74 g / ml) and a residence time of 10 to 50 minutes. The polymer was in all cases collected as a dry "free-flowing" powder and characterized by gel permeation chromatography (GPC).

【0047】 1.材料および方法 (材料) VF2単量体は、Solvay Research, Belgiumにより提供され、SFE/SFC
グレードCO2は、Air Product & Chemicals, Inc.により提供された。すべての
他の化学薬品は、Aldrich Chemical Companyから入手された。
1. Materials and Methods (Materials) VF2 monomer is provided by Solvay Research, Belgium, SFE / SFC
Grade CO 2 was provided by Air Product & Chemicals, Inc. All other chemicals were obtained from Aldrich Chemical Company.

【0048】 (開始剤の合成) DEPDC開始剤が、反応媒体として水を使用し、開始剤を抽出してFreon 11
3 (HPLCグレード)中に入れることにより、前述のように合成された(Mageli, O.
L.およびC.S. Sheppard, Organic Peroxides, ed. D. Swern. Vol. I. 1970, Ne
w York; Wiley-Interscience. 1-104.: Hiatt, R., Organic Peroxides, ed. Sw
ern d. Vol. II. 1970, New York: Wiley-Interscience. 799-929)。開始剤のす
べての操作は、氷浴中で行われ、最終産物は、−20℃で冷室内に貯蔵された。
ヨウ素滴定技術ASTM Method E 298-91が、溶液中の活性ペルオキシドの濃度を決
定するのに利用された。
(Synthesis of Initiator) The DEPDC initiator uses water as a reaction medium, and the initiator is extracted to Freon 11
3 (HPLC grade) and synthesized as previously described (Mageli, O.
L. and CS Sheppard, Organic Peroxides, ed. D. Swern. Vol. I. 1970, Ne
w York; Wiley-Interscience. 1-104 .: Hiatt, R., Organic Peroxides, ed. Sw
ern d. Vol. II. 1970, New York: Wiley-Interscience. 799-929). All manipulations of the initiator were done in an ice bath and the final product was stored in a cold room at -20 ° C.
The iodometric technique ASTM Method E 298-91 was utilized to determine the concentration of active peroxide in solution.

【0049】 (重合装置) 本装置および重合プロシージャーは、上記の例1で説明されている。本例のた
めのシステムに対する変更は、a)反応器炉を温度ジャケット(Autoclave Engin
eering)により置換し、温度ジャケットを通過して加熱流体/冷却流体が循環さ
れて、反応器を優れて温度制御することと、b)HPLC弁(Valco)を(ろ過の
後に)直接通過する出口流を標本採取するガスクロマトグラフィー(SRI 8610C)
を付加すること(GCカラムは、シリカカラムであり、一方、オーブン温度は、
55℃で等温であった)、c)流出重合体流を雰囲気温度まで冷却するために、
CSTRの流出ライン上に向流熱交換器を付加されることとを含む。
Polymerization Apparatus The apparatus and polymerization procedure are described in Example 1 above. Modifications to the system for this example include: a) Reactor furnace with temperature jacket (Autoclave Engin
eering) and heating / cooling fluid is circulated through the temperature jacket for excellent temperature control of the reactor, and b) outlet directly through the HPLC valve (Valco) (after filtration). Gas chromatography for sampling flow (SRI 8610C)
(The GC column is a silica column, while the oven temperature is
Was isothermal at 55 ° C.), c) to cool the effluent polymer stream to ambient temperature,
Adding a countercurrent heat exchanger on the outflow line of the CSTR.

【0050】 (GPC) PVDF重合体標本のすべてのゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)測定は
、LiBr0.1Mにより改質されたN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)を使
用して、2×HR5Eおよび1×HR2Eカラムを有するWaters-Alliance HPLC
システム上で行われた。1)カラム区画温度が40℃であるとの条件と、2)移
動相の流速は1ml/minであるとの条件と、3)標本注入容積は100μl
であるとの条件と、4)標本はろ過されないとの条件と、5)移動相中での標本
濃度は0.1重量%である(標本は、1時間にわたり60℃で移動相中で状態調
節されるが、室温で注入され得る)との条件とが、採用された。GPCの校正は
、Polymer Laboratories Ltd.から購入された狭いMWD PMMA標準を使用して得ら
れた校正曲線により直接に、40℃で行われた。汎用校正曲線のためのMark-Hou
wink定数は、K=1.3210-4、PMMAにおいてa=0.674、およびK
=1.14×10-5、PVDFにおいてa=0.97であった。
(GPC) All gel permeation chromatography (GPC) measurements of PVDF polymer specimens were performed with 2 × HR5E and 1 using N, N-dimethylformamide (DMF) modified with LiBr 0.1M. × Waters-Alliance HPLC with HR2E column
Made on the system. 1) The condition that the column compartment temperature is 40 ° C., 2) The condition that the flow rate of the mobile phase is 1 ml / min, and 3) The sample injection volume is 100 μl
And 4) the sample is not filtered and 5) the concentration of the sample in the mobile phase is 0.1% by weight (the sample is in the mobile phase at 60 ° C. for 1 hour). Adjusted but can be injected at room temperature). GPC calibration was performed at 40 ° C. directly with a calibration curve obtained using narrow MWD PMMA standards purchased from Polymer Laboratories Ltd. Mark-Hou for universal calibration curves
The wink constant is K = 1.3210 -4 , a = 0.674 in PMMA, and K
= 1.14 × 10 −5 , and PVDF had a = 0.97.

【0051】 (重合制御) 重合は、高度に撹乱されるCSTR内の我々の連続システム内で行われ、CO 2 、VF2およびDEPDCは、反応器に連続的に供給され、等温条件下で混合
され、一方、生成された不均一系重合体すなわちPVDF並びにCO2および未
反応VF2およびDEPDCは、反応器から連続的に出る。再利用は、現在のと
ころ、(単純性のためと、不純物の堆積を阻止するために)実施されない。反応
器温度(T)および圧力(P)の制御は、重合の間にわたり非常に良好であり、
非常に狭い公差(T=±0.2℃およびP=±1バール)内で変動した。注射器
ポンプからの開始剤および単量体の供給速度は、±0.1%である。
[0051] (Polymerization control)   Polymerization is carried out in our continuous system in a highly disturbed CSTR, CO 2 , VF2 and DEPDC are continuously fed to the reactor and mixed under isothermal conditions
While the heterogeneous polymer produced, namely PVDF and CO2And not yet
Reactions VF2 and DEPDC leave the reactor continuously. Reuse the current
However, it is not implemented (for simplicity and to prevent the accumulation of impurities). reaction
Control of vessel temperature (T) and pressure (P) was very good during the polymerization,
It varied within very narrow tolerances (T = ± 0.2 ° C. and P = ± 1 bar). Syringe
The feed rate of initiator and monomer from the pump is ± 0.1%.

【0052】 (定常状態の到達) 定常状態(SS)の到達を決定するために、ガスクロマトグラフィー(GC)
分析と、重合体収集時間を変化させることとの双方が、使用された。CO2およ
びVF2のピークは、GCにより分離できた。GCの校正は、注射器ポンプによ
り決定されたCO2およびVF2の流速を使用して行われた。冷却された注射器
ポンプ(チラーサーキュレータにより注射器ポンプを冷却することにより、液化
ガスの凝縮が容易になる)および加熱された反応器内のVF2およびCO2の濃
度が、VF2のためにSolvayにより提供されたデータから決定され(Peng-Robin
son状態式)、一方、CO2濃度は、US National Instutute of Standards and T
echnology(NIST)データから決定された。
(Achievement of steady state) To determine the arrival of steady state (SS), gas chromatography (GC)
Both analysis and varying polymer collection time were used. The CO 2 and VF2 peaks could be separated by GC. Calibration of the GC was performed using CO 2 and VF 2 flow rates determined by syringe pump. (By cooling the syringe pump by chiller circulator, condensation is facilitated liquefied gas) cooled syringe pump concentration of VF2 and CO 2 and heated reaction vessel is provided by Solvay for VF2 Determined from data (Peng-Robin
son state equation), while the CO 2 concentration is calculated according to the US National Institute of Standards and T
Determined from echnology (NIST) data.

【0053】 2.結果および解説 (定常状態の到達) 図2は、典型的な重合稼動のための定常状態の到達を決定するのに使用される
GC分析を示す。この図において、流出物VF2濃度は、反応器滞留時間の単位
τで、時間の関数として測定される。典型的な重合稼動において、定常状態は、
約5τ経過後に到達する。重合体収集は、通常、SSコレクタへ切換えることに
より、5τ経過後に開始される。SS重合体収集が終了すると、出口流は、非S
Sフィルタへ戻れて、SS重合体は、非SS重合体と混合されなくなった。反応
器が、少なくとも5τにわたり流れ上にあった後、様々な時間長における重合体
の収集が、同一の重力/収集時間比を有することが分かり、GC分析の結果が正
しいことが、確認された。
2. Results and Description (Steady State Attainment) FIG. 2 shows the GC analysis used to determine steady state attainment for a typical polymerization run. In this figure, the effluent VF2 concentration is measured as a function of time, in the unit τ of reactor residence time. In a typical polymerization run, the steady state is
It arrives after about 5τ has passed. Polymer collection is usually initiated after 5τ by switching to the SS collector. When the SS polymer collection is complete, the outlet flow is non-S
Upon returning to the S filter, the SS polymer became immiscible with the non-SS polymer. After the reactor was on stream for at least 5τ, it was found that the polymer collection at various lengths of time had the same gravity / collection time ratio, confirming that the GC analysis results were correct. .

【0054】 (相挙動) 研究された実験条件下で、(高圧ビューセル中でのオフライン研究により)研
究されたすべての実験範囲において、単量体、VF2(HFC-1131a)、および遊離
基開始剤DEPDCが、CO2と相溶性であることが分かり、一方、形成された
重合体粉末PVDFは、CO2またはVF2中で不相溶性であることが分かった
(Lora, M., J.S. Lim,およびM.A. McHugh, Comparison of the solubility of
PVF and PVDF in Supercritical CH2F2 and CO2 and in CO2 with Acetone, Dim
ethy Ether, and Ethanol. J. Phys. Chem. B., 1999. 103(14); p. 2818-2822)
。この相挙動は、沈殿重合を定義する。例1に記載のように、すべての形成され
た重合体粉末は、1μmフィルタにより収集され、非常に低いレベルの重合体し
か、出口水浴中で発見されなかった。各反応の後に反応器の内側は、通常、粉末
により非常に軽くしかコーティングされていなかった。薄い粉末層は、常に乾燥
し、粘着性でなく、反応器壁から容易に払拭できた。粘着性フィルム形成物は、
観察されず、反応器の壁温度は、重合体の融点を越えなかった。これらの実験条
件下で、粉末が、反応器壁上または反応器内に堆積する証拠は得られなかった、
何故ならば粉末層は、常に非常に薄く、定常状態流の収集時間を変化させる実験
は、同一の重合体重量/収集時間比をもたらしたからである。
Phase Behavior Under the experimental conditions studied, monomer, VF2 (HFC-1131a), and free radical initiators were used in all experimental ranges studied (by off-line studies in high pressure view cells). DEPDC is possible to understand are compatible with CO 2, whereas the polymer powder PVDF thus formed was found to be incompatible in CO 2 or VF2 (Lora, M., JS Lim , and MA McHugh, Comparison of the solubility of
PVF and PVDF in Supercritical CH2F2 and CO2 and in CO2 with Acetone, Dim
ethy Ether, and Ethanol. J. Phys. Chem. B., 1999. 103 (14); p. 2818-2822)
. This phase behavior defines precipitation polymerization. As described in Example 1, all polymer powders formed were collected by a 1 μm filter and only very low levels of polymer were found in the outlet water bath. The inside of the reactor after each reaction was usually very lightly coated with powder. The thin powder layer was always dry, non-sticky and could be easily wiped from the reactor wall. The adhesive film-formed product is
It was not observed and the reactor wall temperature did not exceed the melting point of the polymer. Under these experimental conditions, there was no evidence of powder deposits on or in the reactor walls,
This is because the powder bed is always very thin and experiments varying the collection time of steady state flow resulted in the same polymer weight / collection time ratio.

【0055】 (RTDおよび開始剤分解の研究) 実験的反応器の滞留時間分布(RTD)並びにDEPDC遊離基開始剤の分解
キネティックスが、決定された。研究されたすべての条件において、反応器のR
TDは、理想的CSTRのRTDをモデルにすることが分かった。これらの実験
は、いかなる重合体粉末も存在せずに、TおよびPの典型的な実験条件下で、純
粋CO2中で行われた。
RTD and Initiator Degradation Studies The residence time distribution (RTD) of the experimental reactor and the degradation kinetics of the DEPDC free radical initiator were determined. R of the reactor under all conditions studied
It was found that TD models the ideal CSTR RTD. These experiments were carried out in pure CO 2 under the typical experimental conditions of T and P in the absence of any polymer powder.

【0056】 表3は、scCO2中のDEPDCのための開始剤分解速度定数を提供する。
有意な溶剤依存性は、溶剤としてラジカルスカベンジャー2,2’−オキシジエ
チレンビス(アリルカーボネート)を使用した文献値に比して、scCO2中の
DEPDCの分解において観察されなかった。(Strain, F.,ら, Esters of Pero
xycarbonic Acid. J. Amer. Chem. Soc., 1950. 72; p. 1254-1263)。確認され
た開始剤効率f=0.6も、有機ペルオキシドにとって非常に典型的である(Ham
ielec, A.E.およびH. Tobita, Polymerization Processes. Ullman's Encyclope
dia of Industrial Chemistry. 1992.331)。この論文に記載のPVDF重合の速
度論的分析において、表3のkDが使用され、一方、f=0.6が、研究された
すべての温度における開始剤効率のために使用された。
Table 3 provides the initiator decomposition rate constants for DEPDC in scCO 2 .
Significant solvent dependency, compared to literature values using radical scavengers 2,2'-oxydiethylene bis (allyl carbonate) as a solvent, were not observed in the degradation of DEPDC in scCO 2. (Strain, F., et al, Esters of Pero
xycarbonic Acid. J. Amer. Chem. Soc., 1950. 72; p. 1254-1263). The confirmed initiator efficiency f = 0.6 is also very typical for organic peroxides (Ham
ielec, AE and H. Tobita, Polymerization Processes. Ullman's Encyclope
dia of Industrial Chemistry. 1992.331). In the kinetic analysis of PVDF polymerization described in this article, the k D of Table 3 was used, while f = 0.6 was used for the initiator efficiency at all temperatures studied.

【0057】[0057]

【表3】 [Table 3]

【0058】 (VF2重合に対する撹乱の影響) 我々の第1の重合実験は、重合に対する撹乱の影響を扱った。図3は、単量体
転化率(X)に対する撹拌速度および撹乱タイプの影響を提供する。6羽根形Ru
shtonタイプタービン(d/D=0.42)である1.25”直径のdispersimax
(登録商標)撹乱器が、1300〜2700rpmから研究された。このタイプ
の撹乱器は、主に半径流を提供する(Greakoplis, C.J., Transport Processes
and Unit Operations. Third ed. 1993, Englewood Cliffs, New Jersey; Prent
ice Hall)。この転化率が、調査された領域における撹拌速度により影響されな
いことは明白である。調査された最低撹拌速度1300rmpにおいて、社内設
計された勾配羽根式タービン撹乱器(アジテータ)も、調査された。この撹乱器
は4羽根式で、45゜勾配であり、上方へポンピングする撹乱器であり、沈殿さ
れた粒子を懸濁するために、軸流および半径流の組合せを提供するように設計さ
れている。この撹乱器は、製造時に何らかのオフセットが発生した場合の磨耗を
最小化するために、rpmの最低値で研究された。この撹乱器で得られた転化率
は、Dispersimax(登録商標)インペラで得られたものと同一であり、これは、
研究された条件において、転化率に対する撹乱器ジオメトリの何らの影響も存在
しなかったことを示す。転化率が混合研究において同一であることに加え、ゲル
浸透クロマトグラフィー(GPC)により決定されたPVDF分子量(MW)は
、双方の撹乱器において研究された双方のRPM最低値で採取された重合体標本
と、Dispersimax(登録商標)インペラにおいて研究されたRPM最高値とにお
いて同一であることが分かった。XおよびMWのデータから得た結果からして我
々は、キネティックスが、この研究において混合により影響されなかったと信じ
るに至った。報告されたすべての後続の実験において、Dispersimax(登録商標
)インペラは、1800rmpの撹拌速度で使用された。
Effect of Disturbance on VF2 Polymerization Our first polymerization experiment addressed the effect of perturbation on polymerization. FIG. 3 provides the effect of agitation speed and agitation type on monomer conversion (X). 6-bladed Ru
1.25 "diameter dispersimax which is shton type turbine (d / D = 0.42)
The ® Disturber was studied from 1300 to 2700 rpm. This type of disturber mainly provides radial flow (Greakoplis, CJ, Transport Processes
and Unit Operations. Third ed. 1993, Englewood Cliffs, New Jersey; Prent
ice Hall). It is clear that this conversion is not affected by the stirring speed in the investigated area. An in-house designed gradient vane turbine agitator (Agitator) was also investigated at the lowest agitation speed investigated of 1300 rpm. This agitator is a 4-blade, 45 ° gradient, upward pumping agitator designed to provide a combination of axial and radial flow to suspend the precipitated particles. There is. This agitator was studied at the lowest rpm value to minimize wear in the event of any offset during manufacturing. The conversion obtained with this agitator is the same as that obtained with the Dispersimax® impeller, which is
It is shown that there was no effect of the disturber geometry on conversion in the conditions studied. In addition to the conversion being the same in the mixed studies, the PVDF molecular weight (MW) determined by gel permeation chromatography (GPC) was the polymer collected at both RPM minimums studied in both agitators. It was found to be identical in the specimen and the RPM maximum studied in the Dispersimax® impeller. The results obtained from the X and MW data led us to believe that the kinetics were unaffected by admixture in this study. In all subsequent experiments reported, the Dispersimax® impeller was used at a stirring speed of 1800 rpm.

【0059】 (重合速度(Rp)モデル式の決定) (i)単量体の次数の決定 重合速度(Rp)のためのモデル式を導出するために、我々は、最初に、単
量体および開始剤の双方に対する反応の次数を決定しなければならない。理想的
CSTRとしてモデル化された反応器の周りの単量体のための物質収支は、次式
の重合速度を提供するために簡単化された。
(Determination of Polymerization Rate (R p ) Model Equation) (i) Determination of Order of Monomer In order to derive a model equation for the polymerization rate (R p ), firstly, a monomer amount is used. The order of reaction for both the body and the initiator has to be determined. The mass balance for the monomers around the reactor, modeled as an ideal CSTR, was simplified to provide a polymerization rate of:

【数1】 [Equation 1]

【0060】 理想的CSTRにおいて、反応器濃度は、出口濃度と同一である(Levenspiel,
O., Chemical Reaction Engineering. Second ed. 1972, New York; Joh Wiley
& Sons)。本明細書において報告される研究において、出口単量体濃度は、(定
常状態で収集された重合体を重量測定により重量計量することによる)物質収支
により決定され、オンラインGC分析により確認された。これにより我々は、R p を決定することができた、何故ならば入口単量体脳及びおよび反応器滞在時間
平均値τの双方が既知であるからである。図4は、Rp対[VF2]1.0のプロッ
トを提供し、このプロットは、この重合が単量体に対して一次であることを示す
。一次依存性は、一般に、単量体消費のための遊離基キネティックスで得られる
(Odian, G., Principles of Polymerization. 3rd ed. 1991, New York: John W
iley & sons, Inc)。
[0060]   In an ideal CSTR, the reactor concentration is the same as the outlet concentration (Levenspiel,
O., Chemical Reaction Engineering. Second ed. 1972, New York; Joh Wiley
& Sons). In the studies reported herein, the exit monomer concentration was
Mass balance by weighing gravimetrically the polymer collected under normal conditions)
And confirmed by online GC analysis. This allows us to p Could be determined because the inlet monomer brain and and reactor residence time
This is because both the average values τ are known. Figure 4 shows RpPair [VF2]1.0The plot
And the plot shows that this polymerization is linear to the monomer.
. Primary dependence is generally obtained with free radical kinetics for monomer consumption
(Odian, G., Principles of Polymerization. 3rd ed. 1991, New York: John W
iley & sons, Inc).

【0061】 後続の実験において、0.82Mの単量体入口濃度が使用された。式2は、実
験的に決定され本明細書で報告されるRpのために使用された。
In subsequent experiments, a monomer inlet concentration of 0.82M was used. Equation 2 was used for R p determined empirically and reported herein.

【0062】 ii)開始剤の次数の決定 理想的CSTRのための出口濃度と同一である、反応器内の入口濃度は、次式
により与えられる。
Ii) Determining the order of the initiator The inlet concentration in the reactor, which is the same as the outlet concentration for an ideal CSTR, is given by:

【数2】 したがって、反応器内の開始剤の濃度は、出口濃度[I]OUTにより与えられ
、出口濃度[I]OUTは、入口濃度[I]INと、平均滞留時間τと、(表3に提
供されている)分解速度kDとから決定される。図5は、単量体転化率(X)と
、入口開始剤濃度[I]INのプロットを提供する。転化率が、開始剤濃度が増加
すると増加することは明白である、何故ならばより多くの遊離基が、重合体鎖を
開始するために発生されるからである。
[Equation 2] Accordingly, the concentration of the initiator in the reactor is given by outlet concentration [I] OUT, the outlet concentration [I] OUT has an inlet concentration [I] IN, and the average residence time tau, is provided (Table 3 The decomposition rate k D. FIG. 5 provides a plot of monomer conversion (X) versus inlet initiator concentration [I] IN . It is clear that the conversion increases with increasing initiator concentration, since more free radicals are generated to initiate the polymer chains.

【0063】 図6は、Rp対[I]OUT 0.5のプロットを提供し、このプロットは、開始剤に
対する反応の次数は0.5であることを示す。しかし、僅かなオフセット誤差[
I−I*0.5が発生したことに注意されたい。さらなる計算において、[I−I *0.5は、この誤差に対処するために使用される。後続の実験において、3mM
の開始剤入口濃度が使用された。
[0063]   Figure 6 shows RpPair [I]OUT 0.5Provides a plot of the
It shows that the order of the reaction with respect to it is 0.5. However, a slight offset error [
II*]0.5Please note that occurred. In further calculations, [I-I * ]0.5Is used to address this error. 3 mM in subsequent experiments
An initiator inlet concentration of 3 was used.

【0064】 1/2次依存性が、開始剤消費のための遊離基キネティックスにおいて通常は
得られるが、従来の不均一系重合例えばビニルクロリドまたはアクリロニトリル
重合は、しばしば、この古典的値を超える開始剤巾指数を示す(Eastmond, G.C.,
Radical Polymerization, in Encyclopedia of Polymer Science and Engineer
ing, H. Mark, Editor, p. 708-855)。この挙動は、しばしば、不溶性環境内で
の反応の間に沈殿する重合体ラジカルに帰せられ、ラジカルを「補足」または「
吸蔵」する、密にコイルにされた鎖を形成する。これらの捕捉されたラジカルは
、単量体を反応できるが、停止することが困難であり、したがって、自己加速が
発生し、0.5より大きい巾指数が生じる。通常、ラジカル捕捉は、重合温度が
増加すると減少する。我々は、この研究いおいて比較的高い温度すなわち75℃
と、重合体鎖が可塑化されることを引起こすCO2密度とを使用し、したがって
、重合体の自由容積と、鎖端末の移動性を増加したので、ラジカル捕捉は最小化
さsれた。
Although a 1/2 order dependence is usually obtained in free radical kinetics for initiator consumption, conventional heterogeneous polymerizations such as vinyl chloride or acrylonitrile polymerizations often exceed this classical value. Indicates the initiator width index (Eastmond, GC,
Radical Polymerization, in Encyclopedia of Polymer Science and Engineer
ing, H. Mark, Editor, p. 708-855). This behavior is often attributed to polymer radicals that precipitate during the reaction in an insoluble environment, "scavenging" or "radical" the radicals.
It forms a tightly coiled chain that occludes. These trapped radicals can react with the monomer but are difficult to stop, thus causing self-acceleration and a breadth index greater than 0.5. Radical scavenging usually decreases with increasing polymerization temperature. We used a relatively high temperature in this study, namely 75 ° C.
Radical scavenging was minimized as a result of increasing the free volume of the polymer and the mobility of the chain ends, using CO 2 density which causes the polymer chains to be plasticized. .

【0065】 iii)κp/κt 0.5比の決定 scCO2内で我々の実験システム内でVF2のRpのための適切なモデル式を
決定するための我々の目的を続行するために、そして、CSTR内の簡単な連鎖
生長キネティックスを仮定して、我々は、次の主な仮定を使用して、我々のモデ
ルを開発できる。 仮定(1)流体相のみの中での重合。 仮定(2)QSSA,LCA。 準定常状態仮定(QSSA)が、ラジカル種のために考慮される。さらに、大
きい分子量が通常得られるので、長鎖仮定(LCA)が導入され、このようにし
て、長さに対する反応のいかなる依存性も無視する。すなわち、
Iii) Determining the κ p / κ t 0.5 ratio To continue our aim to determine the appropriate model equation for R p of VF2 in our experimental system in scCO 2 , and , Assuming simple chain growth kinetics within the CSTR, we can develop our model using the following main assumptions: Assumption (1) Polymerization in the fluid phase only. Assumption (2) QSSA, LCA. The quasi-steady state assumption (QSSA) is considered for radical species. Moreover, since large molecular weights are usually obtained, the long chain hypothesis (LCA) is introduced, thus ignoring any dependence of the reaction on length. That is,

【数3】 および、[Equation 3] and,

【数4】 が成立つ。(8)および(9)を組合せると、次式が得られる。[Equation 4] Is established. Combining (8) and (9) yields:

【数5】 ただし、[Equation 5] However,

【数6】 である。 我々は、我々の実験的反応器のための理論的Rpのための次式を導出できる。[Equation 6] Is. We can derive the following formula for the theoretical R p for our experimental reactor.

【数7】 式12は、以下、Rpを決定するためのモデル式と呼ばれる。我々のモデル式
12を利用するために、我々は最初に、κp/κl 0.5比のための実験値を決定し
なければならず、この実験値は、所与のCO2密度のための反応器温度のみにし
か依存してはならない(単量体濃度により発生される溶剤の極性も、この比に影
響する)。我々の重合に対する反応温度の影響を研究して、温度の関数としてκ p /κl 0.5を決定できるために、反応器圧力が変化されて、0.74g/mlの
CO2の一定密度得られた。式(12)および(2)を組合せると、κp/κl 0.5 を実験的に決定することを可能にする次式が得られる。
[Equation 7]   Equation 12 is expressed as RpIt is called a model formula for determining. Our model formula
To take advantage of 12, we firstp/ Κl 0.5Determine the experimental value for the ratio
This experimental value must be2Only the reactor temperature for density
(The polarity of the solvent generated by the monomer concentration also affects this ratio.)
Sound). Studying the effect of reaction temperature on our polymerization, κ as a function of temperature p / Κl 0.5In order to be able to determine that the reactor pressure was changed to 0.74 g / ml
CO2A constant density of was obtained. Combining equations (12) and (2) gives κp/ Κl 0.5 The following equation is obtained which allows to determine empirically.

【数8】 上記の式により我々は、κp/κl 0.5比のためにアレニウス式を利用できる。[Equation 8] The above equation allows us to use the Arrhenius equation for the κ p / κ l 0.5 ratio.

【数9】 [Equation 9]

【0066】 図7は、式14のプロットを提供し、式14は、線形であり、このシステムが
、調査する領域内でアレニウス式に追従することを示す。69kj/molのE p −(Et/2)値は、このプロットから決定された。表4は、研究された4つの
温度において決定されたκp/κl 0.5値を提供する。
[0066]   FIG. 7 provides a plot of Equation 14, which is linear and the system
, It follows that the Arrhenius equation is followed in the region to be investigated. 69 kj / mol E p -(EtThe / 2) value was determined from this plot. Table 4 shows the four studied
Κ determined at temperaturep/ Κl 0.5Provide the value.

【0067】 図8は、(式2から決定された)実験的に決定されるRpに対する反応器温度
の影響を示し、これらの値を、モデル式12から予測される値と比較する。モデ
ル式との一致は、非常に良好である。期待されたように、Rpは、温度とともに
急速に増加する。
FIG. 8 shows the effect of reactor temperature on the experimentally determined R p (determined from equation 2) and compares these values with those predicted from model equation 12. The agreement with the model formula is very good. As expected, R p increases rapidly with temperature.

【0068】[0068]

【表4】 [Table 4]

【0069】 (Rpに対する反応器滞留時間(τ)の影響) 様々な実験条件下で、我々の開発モデルを試験するために、反応体流により制
御される平均滞留時間τの影響が、10〜50分の領域内で調査された。CO2
、単量体および開始剤の流速が、研究されたτ値のそれぞれに対して調整されて
、単量体および開始剤の入口濃度が同一にされた。図9は、式2から実験的に決
定されたRp値を提供し、これらの値を、我々のモデル式12から計算された値
と比較する。Rp値は、期待されるように、τが増加すると減少する、何故なら
ば低いτ値は、最高の[VF2]OUTおよび[I]OUTの値を有するからである。
再度、実験データは、モデル式に非常に密に追従する。
Effect of Reactor Residence Time (τ) on R p To test our developed model under various experimental conditions, the effect of the average residence time τ controlled by the reactant flow was 10 Investigated within the -50 minute area. CO 2
The monomer and initiator flow rates were adjusted for each of the τ values studied to equalize the monomer and initiator inlet concentrations. FIG. 9 provides the experimentally determined R p values from Equation 2 and compares these values with the values calculated from our model Equation 12. The R p value decreases as τ increases, as expected, because the lower τ value has the highest [VF2] OUT and [I] OUT values.
Once again, the experimental data follow the model equation very closely.

【0070】 図10は、この研究で報告されたすべての実験データのパリティプロットを提
供し、このパリティプロットは、式2から決定された実験Rpデータを、モデル
式12から予測されるデータと比較する。このプロットは、Rpが、我々の簡単
なモデル式12により非常に良好に表されることを示す強力な証拠を提供する。
この挙動は、我々が、擬似塊状系として我々の沈殿重合を表せることを示す。
FIG. 10 provides a parity plot of all the experimental data reported in this study, which compares the experimental R p data determined from Equation 2 with the data predicted from model Equation 12. Compare. This plot provides strong evidence that R p is very well represented by our simple model equation 12.
This behavior indicates that we can represent our precipitation polymerization as a pseudo-bulk system.

【0071】 (PVDFのMWDを表すモデル式の決定) Mnのための我々のモデル式は、a)不均一系重合が単相で発生することと、
b)連鎖移動が存在しないことと、c)すべての停止反応は、化合により発生す
ることと、d)累積された重合体の分布は、瞬間の分布と同一である(これは、
理想的CSTRでは真である)こととを仮定することにより、速度論的鎖長νか
ら得られる。換言すれば、瞬間のMWDは、1.5の多分散性指数を有する最大
確率の分布を定義し、この場合、すべての停止反応は化合により発生する(Flory
, P.J., Principles of Polymer Chemistry. 1953, Ithaca, New York; Cornell
University Press. 161)。
(Determination of Model Equation Representing PVDF MWD) Our model equation for M n is a) that heterogeneous polymerization occurs in a single phase,
b) no chain transfer is present, c) all termination reactions occur due to compounding, and d) the cumulative polymer distribution is identical to the instantaneous distribution (this is
, Which is true in an ideal CSTR), and is obtained from the kinetic chain length ν. In other words, the instantaneous MWD defines the maximum probability distribution with a polydispersity index of 1.5, in which case all termination reactions occur due to compounding (Flory
, PJ, Principles of Polymer Chemistry. 1953, Ithaca, New York; Cornell
University Press. 161).

【数10】 [Equation 10]

【数11】 [Equation 11]

【0072】 図11は、いかに数平均分子量および重量平均分子量(MnおよびMw)が、単
量体濃度の増加とともに増加するかを示し、モデル式との比較を提供する。我々
の実験データが、Mnのための低い単量体濃度において、簡単なモデル式に妥当
に良好に適合し、研究されたすべての単量体濃度にわたりMwに非常に良好に適
合することが分かる。
FIG. 11 shows how the number average and weight average molecular weights (M n and M w ) increase with increasing monomer concentration and provides a comparison with the model equation. Our experimental data fit reasonably well to the simple model equation at low monomer concentrations for M n and very well to M w over all monomer concentrations studied. I understand.

【0073】 (結論) VF2およびscCO2の沈殿重合において、簡単な連鎖生長キネティックス
が、この不均一系重合のために近似され、開始剤に対する反応の次数が、0.5
であることが分かり、単量体に対しては1.0だることが分かった。撹拌速度お
よび撹乱器設計は、重合速度に対して何らの影響も有しないことが分かった。こ
れらの重合のVF2の転化率は、7〜26%であり、重合速度(Rp)は、75
℃で、3.5mol/LのVF2供給単量体濃度で、最大値で34×10-5に到
達した。ポリ(ビニリデンフルオリド)(PVDF)重合体は、乾燥「自由流れ
」粉末として収集され、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により特徴付け
されて、Mwは104kg/molであり、PDIは、1.3もの低さに到達し
た。重合体鎖の反応停止は、化合により発生するように思われる。
Conclusion In the precipitation polymerization of VF2 and scCO 2 , a simple chain growth kinetics was approximated due to this heterogeneous polymerization and the order of reaction to the initiator was 0.5.
Was found, and it was found to be 1.0 for the monomer. It was found that the stirring speed and the stirrer design had no effect on the polymerization rate. The conversion of VF2 in these polymerizations is 7 to 26%, and the polymerization rate (R p ) is 75.
A maximum value of 34 × 10 −5 was reached at a VF2 feed monomer concentration of 3.5 mol / L at 0 ° C. The poly (vinylidene fluoride) (PVDF) polymer was collected as a dry “free-flow” powder and characterized by gel permeation chromatography (GPC), M w was 104 kg / mol and PDI was 1. Reached as low as 3. Polymer chain termination appears to occur due to compounding.

【0074】 (例3) (大型装置) 本発明を実施する大型装置の1つの実施形態が、図12に示されている。開始
剤が、二酸化炭素および単量体と一緒にかつ二酸化炭素および単量体から分離し
た個所で、反応器に連続的に供給され、二酸化炭素および単量体は、再循環ポン
プにより再循環ラインを経て導入される。補給CO2および単量体は、前述のよ
うに、所望の場合には反応器の頂部を通過して導入できる。反応器を出ると、流
出流は、冷却され、分離器(例えばフィルタまたはサイクロン形態)へ輸送され
る。重合体生成物は、反応器の底部を通過して出て、分離器内に収集される。二
酸化炭素は、反応器の頂部または底部を通過して、低圧バッグフィルタまたは抽
出機ホッパへ重合体を輸送するのを支援するのに使用できる。
Example 3 Large Device One embodiment of a large device embodying the present invention is shown in FIG. The initiator is continuously fed to the reactor at the point where it is separated from the carbon dioxide and the monomer together with the carbon dioxide and the monomer, and the carbon dioxide and the monomer are fed to the recirculation line by the recirculation pump. Be introduced through. Make-up CO 2 and monomer can be introduced through the top of the reactor if desired, as described above. Upon exiting the reactor, the effluent is cooled and transported to a separator (eg filter or cyclone form). The polymer product exits through the bottom of the reactor and is collected in the separator. Carbon dioxide can be used to help transport polymer through the top or bottom of the reactor to a low pressure bag filter or extractor hopper.

【0075】 二酸化炭素、(存在する場合には)未反応単量体、および(存在する場合には
)未反応開始剤から成る流出流は、図12に示されているように、反応器に戻さ
れて再利用される。パージは、流出流の一部分として放出される。液体流が、選
択的に、所望の場合には凝縮器の底部を通過して収集できる。
An effluent stream consisting of carbon dioxide, unreacted monomer (if present), and unreacted initiator (if present) was fed to the reactor as shown in FIG. It is returned and reused. The purge is discharged as part of the effluent stream. A liquid stream can optionally be collected if desired through the bottom of the condenser.

【0076】 (例4) (実験的反応器の滞留時間分布) 本発明の実験的反応器の滞留時間分布は、トレーサーのパルス注射を使用して
、評価された。50℃と90℃との間の温度と、207バールと320バールと
の間の圧力と、13分もの低い平均滞留時間とにおいて、実験的反応器は、理想
的CSTRとして挙動した。結果が、図16に示されている。
Example 4 Residence Time Distribution of Experimental Reactor The residence time distribution of the experimental reactor of the present invention was evaluated using pulse injection of tracer. At temperatures between 50 ° C. and 90 ° C., pressures between 207 and 320 bar, and average residence times as low as 13 minutes, the experimental reactor behaved as an ideal CSTR. The results are shown in Figure 16.

【0077】 図面および明細書において、本発明の典型的な好ましい実施形態が開示され、
特定の用語が使用されたが、これらの用語は、一般的かつ説明的意味のみに使用
され、制限する目的のために使用されているのではなく、本発明の範囲は、クレ
ームに記載されている。
In the drawings and specification, there have been disclosed exemplary preferred embodiments of the invention,
Although specific terms have been used, they are used in their generic and descriptive sense only and not for purposes of limitation, and the scope of the invention is defined in the claims. There is.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 反応媒体を再利用せずに、フィルタ分離器を使用する小型連続重合装置の概略
図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a small continuous polymerization apparatus using a filter separator without reusing the reaction medium.

【図2】 VF2の重合のためのて定常状態に到達するためのGC分析である。重合条件
はP=276バール、T=75℃、vco2=26g/min、[VF2]INLET
0.77M、[DEPDC]INLET=3mM、およびτ=21分。
FIG. 2 is a GC analysis to reach a steady state for the polymerization of VF2. Polymerization conditions are P = 276 bar, T = 75 ° C., v co2 = 26 g / min, [VF2] INLET =
0.77 M, [DEPDC] INLET = 3 mM, and τ = 21 min.

【図3】 単量体転化率(X)に対する撹拌の影響である。点は実験データであり、線は
、点に適する線形最小2乗回帰である。重合条件はP=276バール、T=75
℃、vco2=26g/min、[VF2]INLET=0.77M、[EPDC]I NLET =3mM、およびτ=21分である。◆=Dispersimax(登録商標)Impelle
r、黒四角=上方へポンピングするインペラ。
[Figure 3]   It is the effect of stirring on the monomer conversion (X). Points are experimental data, lines are
, Linear least squares regression suitable for points. Polymerization conditions are P = 276 bar, T = 75
° C, vco2 = 26 g / min, [VF2]INLET= 0.77M, [EPDC]I NLET = 3 mM, and τ = 21 minutes. ◆ = Dispersimax (registered trademark) Impelle
r, black square = impeller pumping upwards.

【図4】 単量体濃度に対する重合速度の一次依存性を示す、RP対[VF2]OUT 1.0
プロットである。点は実験データであり、線は、点に適する線形最小2乗回帰で
ある。重合条件は、P=276バール、T=75℃、vco2=26g/min,
[EPDC]INLET=0.77M、およびτ=21分である。
FIG. 4 is a plot of R P vs. [VF2] OUT 1.0 showing the first-order dependence of polymerization rate on monomer concentration. The points are the experimental data and the lines are the linear least-squares regression fitted to the points. The polymerization conditions are P = 276 bar, T = 75 ° C., v co2 = 26 g / min,
[EPDC] INLET = 0.77M, and τ = 21 minutes.

【図5】 単量体転化率(X)に対する入口開始剤濃度[I]INの影響である。重合条件
は、P=276バール、T=75℃、vco2=26g/min、[VF2]INLET =0.77M、およびτ=21分。
FIG. 5: Effect of inlet initiator concentration [I] IN on monomer conversion (X). Polymerization conditions were P = 276 bar, T = 75 ° C., v co2 = 26 g / min, [VF2] INLET = 0.77 M, and τ = 21 minutes.

【図6】 開始剤濃度に対する重合速度の二乗根での依存性を示すRP/[VF2]OUT
[I]OUT 0.5のプロットである。点は実験データであり、線は、点に適する線形
最小2乗回帰である。重合条件は、図5と同一である。
FIG. 6 is a plot of R P / [VF2] OUT vs. [I] OUT 0.5 showing the square root dependence of polymerization rate on initiator concentration. The points are the experimental data and the lines are the linear least-squares regression fitted to the points. The polymerization conditions are the same as in FIG.

【図7】 動的分析に関して適することを示す、κp/κl 0.5対1/Tのプロットである
。線は、点に適する線形最小2乗回帰である。重合条件がρCO2=0.74g/m
l、vco2=26g/min、[VF2]INLET=0.77M、[DEPDC]I NLET =3.0mM、およびτ=21分である。
[Figure 7]   Κ, showing suitability for dynamic analysisp/ Κl 0.5It is a plot of 1 / T
. The line is a linear least squares regression fitted to the points. Polymerization condition is ρCO2= 0.74 g / m
l, vco2= 26 g / min, [VF2] INLET= 0.77M, [DEPDC]I NLET = 3.0 mM, and τ = 21 minutes.

【図8】 重合速度(Rp)に対する重合温度の影響である。点は実験データである。線
は、Rpのためのモデル等式12である。実験条件は図7に記載されている。
FIG. 8 shows the effect of polymerization temperature on the polymerization rate (R p ). Points are experimental data. The line is the model equation 12 for R p . Experimental conditions are described in FIG.

【図9】 重合速度(Rp)に対する平均反応器滞在時間τの影響である。点は実験デー
タである。線は、Rpのためのモデル等式12である。重合条件は、P=276
バール、T=75℃、vco2=26g/min、[VF2]INLET=0.7
7M、および[DEPDC]INLET=3.0mMである。
FIG. 9: Effect of average reactor residence time τ on polymerization rate (R p ). Points are experimental data. The line is the model equation 12 for R p . The polymerization conditions are P = 276
Bar, T = 75 ° C., v co2 = 26 g / min, [VF2] INLET = 0.7
7M, and [DEPDC] INLET = 3.0 mM.

【図10】 モデル等式12から予測されるデータに対して、すべての実験データが適切で
あることを示すパリティプロットである。
FIG. 10 is a parity plot showing that all experimental data are suitable for the data predicted from model equation 12.

【図11】 GPCにより実験的に決定された数平均分子量および量平均分子量MNおよび
Wに対する出口単量体濃度[VF2]OUTの影響である。点は実験データである
。重合条件は図8と同一である。
FIG. 11: Effect of outlet monomer concentration [VF2] OUT on number average molecular weight and weight average molecular weight M N and M W experimentally determined by GPC. Points are experimental data. The polymerization conditions are the same as in FIG.

【図12】 反応媒体が再利用される、サイクロン分離器を使用する大型連続重合装置の概
略図である。
FIG. 12 is a schematic diagram of a large continuous polymerization apparatus using a cyclone separator in which the reaction medium is reused.

【図13】 本発明の1つの方法による、重合体の収集および反応媒体の再利用を可能にす
る複数の並列フィルタの形の分離器の概略図である。
FIG. 13 is a schematic diagram of a separator in the form of a plurality of parallel filters enabling collection of polymer and recycling of the reaction medium according to one method of the present invention.

【図14】 本発明の1つの方法による、重合体の収集および反応媒体の再利用を可能にす
る、連続的に撹拌される装置の形の分離器の概略図である。
FIG. 14 is a schematic representation of a separator in the form of a continuously agitated device that allows the collection of polymer and the recycling of the reaction medium according to one method of the present invention.

【図15】 反応媒体の再利用を可能にする、反応媒体から重合体を分離するのに用いられ
るフィルタとの組合せのサイクロンの形の分離器の概略図である。
FIG. 15 is a schematic representation of a cyclone-shaped separator in combination with a filter used to separate polymer from the reaction medium, which allows the reuse of the reaction medium.

【図16】 理想的CSTRおよび実験的反応器における、無次元出口年齢分布関数E(Θ
)対Θの比較のグラフである。
FIG. 16: Dimensionless exit age distribution function E (Θ) in an ideal CSTR and experimental reactor.
) Is a comparison graph of Θ.

【図17】 本発明に従って使用されることもある連続ループ反応器の概略図である。FIG. 17   1 is a schematic diagram of a continuous loop reactor that may be used in accordance with the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B01J 3/02 B01J 3/02 C E 3/04 3/04 G Z C08F 2/01 C08F 2/01 4/32 4/32 (71)出願人 ユニヴァーシティ・オヴ・ノース・キャロ ライナ・アト・チャペル・ヒル アメリカ合衆国ノースカロライナ州27599 −4105,チャペル・ヒル,キャンパス・ボ ックス 4105,バイナム・ホール 308 (72)発明者 カーペンティア,ポール・エイ カナダ国オンタリオ州エヌ5エックス 4 ジー2,ロンドン,ウィンダミア・ロード 1201−675 (72)発明者 デシモーネ,ジョゼフ・エム アメリカ合衆国ノースカロライナ州27516, チャペル・ヒル,クレセント・リッジ・ド ライヴ 7315 (72)発明者 ロバーツ,ジョージ・ダブリュー アメリカ合衆国ノースカロライナ州27608, ローリー,セント・メアリズ・ストリート 1610 Fターム(参考) 4J011 AA09 AA10 HA01 HB12 HB19 HB22 4J015 AA03 BA03 BA05 BA08 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) B01J 3/02 B01J 3/02 CE 3/04 3/04 G Z C08F 2/01 C08F 2/01 4 / 32 4/32 (71) Applicant University of North Carolina at Chapel Hill North Carolina, USA 27599-4105, Chapel Hill, Campus Box 4105, Bynum Hall 308 (72) Inventor Carpentier, Paul A. N 5 Ontario, Canada Canada 4 G2, Windermere Road, London 1201–675 (72) Inventor Decimone, Joseph M. 27516, North Carolina, USA Crescent Ridge, Chapel Hill・ Drive 7315 (72) Inventor Roberts, George W. St. Mary's Street 1610 F Term, Raleigh, 27608, North Carolina, USA (Reference) 4J011 AA09 AA10 HA01 HB12 HB19 HB22 4J015 AA03 BA03 BA05 BA08

Claims (68)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 二酸化炭素反応媒体中で単量体の連続的重合を実施する方法
であって、 (a)連続反応容器と分離器とを含む装置を準備するステップと、 (b)前記反応容器内において単量体と開始剤と二酸化炭素反応媒体とを合わせ
ることにより、前記反応容器内で重合反応を行うステップであって、前記反応媒
体は液体または超臨界二酸化炭素から成り、前記反応は、前記反応容器内で固体
重合体生成物を生成するステップと、次いで、 (c)前記重合反応の間に前記反応容器から連続的な流出流を取出すステップで
あって、前記連続的な流出流は液体または超臨界流体として維持されるステップ
と、 (d)前記連続流出流に前記分離器を通過させ、前記固体重合体を前記連続的な
流出流から分離し、一方、前記流出流を液体または超臨界流体として維持するス
テップと、次いで、 (e)前記連続的な流出流の一部分を前記反応容器に戻し、一方、前記流出流を
、前記反応容器内の圧力より約100psi以下だけ低い圧力で液体流または超
臨界流として維持するステップであって、これにより、前記反応容器へ戻る前に
前記連続的な流出流を大幅に再圧縮する必要性が最小化されるステップと を含んで成る方法。
1. A method for carrying out continuous polymerization of monomers in a carbon dioxide reaction medium, the method comprising: (a) providing an apparatus comprising a continuous reaction vessel and a separator; (b) the reaction. A step of carrying out a polymerization reaction in the reaction vessel by combining a monomer, an initiator and a carbon dioxide reaction medium in the vessel, wherein the reaction medium consists of liquid or supercritical carbon dioxide, and the reaction is Producing a solid polymer product in the reaction vessel, and (c) withdrawing a continuous effluent stream from the reaction vessel during the polymerization reaction, wherein the continuous effluent stream Is maintained as a liquid or supercritical fluid, and (d) passing the continuous effluent stream through the separator to separate the solid polymer from the continuous effluent stream, while the effluent stream is a liquid. Or super Maintaining as a boundary fluid, and then (e) returning a portion of the continuous effluent to the reaction vessel while the effluent is liquid at a pressure less than about 100 psi below the pressure in the reaction vessel. Maintaining as a stream or a supercritical stream, whereby the need to significantly recompress the continuous effluent stream before returning to the reaction vessel is minimized.
【請求項2】 前記重合反応が、沈殿重合反応、マイクロエマルジョン重合
反応、エマルジョン重合反応、懸濁重合反応、および分散重合反応から成る群か
ら選択される請求項1に記載の方法。
2. The method according to claim 1, wherein the polymerization reaction is selected from the group consisting of precipitation polymerization reaction, microemulsion polymerization reaction, emulsion polymerization reaction, suspension polymerization reaction, and dispersion polymerization reaction.
【請求項3】 前記開始剤が、液体反応媒体または超臨界反応媒体中で可溶
性である請求項1に記載の方法。
3. The method of claim 1, wherein the initiator is soluble in a liquid reaction medium or a supercritical reaction medium.
【請求項4】 前記開始剤が毒性である請求項3に記載の方法。4. The method of claim 3, wherein the initiator is toxic. 【請求項5】 前記反応容器が、被撹拌式タンク反応器である請求項1に記
載の方法。
5. The method according to claim 1, wherein the reaction vessel is a stirred tank reactor.
【請求項6】 前記反応容器が、理想的な被撹拌式反応器である請求項1に
記載の方法。
6. The method of claim 1, wherein the reaction vessel is an ideal stirred reactor.
【請求項7】 前記反応容器が連続式ループ反応器である請求項1に記載の
方法。
7. The method of claim 1, wherein the reaction vessel is a continuous loop reactor.
【請求項8】 前記反応容器が、Θ≒0とΘ≒0.3との間で最大値に到達
し、次いで、その最大値に到達した後に単調減少する無次元出口年齢分布関数(
E(Θ))を提供するように形成されている請求項1に記載の方法。
8. A dimensionless exit age distribution function ((0) that the reaction vessel reaches a maximum between Θ≈0 and Θ≈0.3 and then monotonically decreases after reaching the maximum.
The method of claim 1, configured to provide E (Θ)).
【請求項9】 前記反応容器が、Θ=1の場合に約0.45から約0.70
の累積出口年齢分布(F)を提供するように形成されている請求項1に記載の方
法。
9. The reaction vessel comprises about 0.45 to about 0.70 when Θ = 1.
The method of claim 1, configured to provide a cumulative exit age distribution (F) of the.
【請求項10】 前記単量体がビニル単量体である請求項1に記載の方法。10. The method of claim 1, wherein the monomer is a vinyl monomer. 【請求項11】 前記ビニル単量体が、芳香族ビニル単量体、共役ジエン単
量体、不飽和酸単量体、窒素含有単量体、非芳香族不飽和モノカルボン酸エステ
ル単量体、およびこれらの混合物から成る群から選択される請求項10に記載の
方法。
11. The vinyl monomer is an aromatic vinyl monomer, a conjugated diene monomer, an unsaturated acid monomer, a nitrogen-containing monomer, or a non-aromatic unsaturated monocarboxylic acid ester monomer. 11. The method of claim 10 selected from the group consisting of :, and mixtures thereof.
【請求項12】 前記単量体がフッ化単量体である請求項1に記載の方法。12. The method of claim 1, wherein the monomer is a fluorinated monomer. 【請求項13】 前記フッ化単量体が、フルオロアクリレート単量体、フル
オロスチレン単量体、フルオロアルキレンオキシド単量体、フルオロオレフィン
単量体、およびこれらの混合物から成る群から選択される請求項12に記載の方
法。
13. The fluorinated monomer is selected from the group consisting of fluoroacrylate monomers, fluorostyrene monomers, fluoroalkylene oxide monomers, fluoroolefin monomers, and mixtures thereof. Item 12. The method according to Item 12.
【請求項14】 前記単量体がビニリデンフルオリドである請求項1に記載
の方法。
14. The method of claim 1, wherein the monomer is vinylidene fluoride.
【請求項15】 前記単量体がアクリル酸である請求項1に記載の方法。15. The method of claim 1, wherein the monomer is acrylic acid. 【請求項16】 前記重合体が共重合体である請求項1に記載の方法。16. The method of claim 1, wherein the polymer is a copolymer. 【請求項17】 前記開始剤が遊離基開始剤である請求項1に記載の方法。17. The method of claim 1, wherein the initiator is a free radical initiator. 【請求項18】 前記開始剤が、アセチルシクロヘキサンスルフォニルペル
オキシドと、ジアセチルペルオキシジカーボネートと、ジエチルペルオキシジカ
ーボネートと、ジシクロヘキシルペルオキシジカーボネートと、ジ−2−エチル
ヘキシルペルオキシジカーボネートと、t−ブチルペルネオデカノエートと、2
,2’−アゾビス(メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)と、t−ブチ
ルペルピバレートと、ジオクタノイルペルオキシドと、ジラウロイルペルオキシ
ドと、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)と、t−ブチルア
ゾ−2−シアノブタンと、ジベンゾイルペルオキシドと、t−ブチルペル−2−
エチルヘキサノエートと、t−ブチルペルマレエートと、2,2−アゾビス(イソ
ブチルニトリル)と、ビス(t−ブチルペルオキシ)シクロヘキサンと、t−ブ
チルペルオキシイイソプロピルカーボネートと、t−ブチルペルアセテートと、
2,2−ビス(t−ブチルペルオキシ)ブタンと、ジクミルペルオキシドと、ジ−
t−アミルペルオキシドと、ジ−t−ブチルペルオキシドと、p−メタンヒドロ
ペルオキシドと、ピナンヒドロペルオキシドと、クメンヒドロペルオキシドと、
t−ブチルヒドロペルオキシドと、これらの混合物とから成る群から選択される
請求項17に記載の方法。
18. The initiator is acetylcyclohexanesulfonyl peroxide, diacetylperoxydicarbonate, diethylperoxydicarbonate, dicyclohexylperoxydicarbonate, di-2-ethylhexylperoxydicarbonate, and t-butylperneodeca. Noate and 2
, 2'-azobis (methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), t-butylperpivalate, dioctanoyl peroxide, dilauroyl peroxide, and 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) Nitrile), t-butylazo-2-cyanobutane, dibenzoyl peroxide, t-butylper-2-
Ethyl hexanoate, t-butyl permaleate, 2,2-azobis (isobutylnitrile), bis (t-butylperoxy) cyclohexane, t-butylperoxyiisopropylcarbonate, t-butylperacetate ,
2,2-bis (t-butylperoxy) butane, dicumyl peroxide, di-
t-amyl peroxide, di-t-butyl peroxide, p-methane hydroperoxide, pinane hydroperoxide, cumene hydroperoxide,
18. The method of claim 17, selected from the group consisting of t-butyl hydroperoxide and mixtures thereof.
【請求項19】 二酸化炭素中で単量体を連続的に重合する装置であって、
連続反応容器と、 前記反応容器に接続されている流出ラインと、 前記流出ラインに接続されている分離器と、 前記反応容器に前記分離器を接続させる戻りラインであって、液体反応媒体また
は超臨界反応媒体を、前記分離器から前記反応容器へ戻し、一方、固体重合体を
前記分離器内に保持するための戻りラインと、 前記反応容器内で単量体を重合する間、前記反応容器内の圧力と100psi以
下だけ異なる圧力で、前記分離器および前記戻りライン内に前記反応媒体を液体
または超臨界流体として維持する制御手段と を備えている装置。
19. An apparatus for continuously polymerizing monomers in carbon dioxide, comprising:
A continuous reaction vessel, an outflow line connected to the reaction vessel, a separator connected to the outflow line, and a return line connecting the separator to the reaction vessel, which is a liquid reaction medium or super A critical reaction medium is returned from the separator to the reaction vessel, while a return line for holding the solid polymer in the separator and the reaction vessel during polymerization of the monomers in the reaction vessel. Control means for maintaining the reaction medium as a liquid or supercritical fluid in the separator and the return line at a pressure that differs by no more than 100 psi from the internal pressure.
【請求項20】 前記分離器がフィルタである請求項19に記載の装置。20. The device of claim 19, wherein the separator is a filter. 【請求項21】 前記分離器が、互いに並列に接続されている複数のフィル
タを備えている請求項19に記載の装置。
21. The apparatus of claim 19, wherein the separator comprises a plurality of filters connected in parallel with each other.
【請求項22】 前記分離器が、前記分離器内に位置する回転装置を備えて
いる請求項19に記載の装置。
22. The apparatus of claim 19, wherein the separator comprises a rotating device located within the separator.
【請求項23】 前記分離器がサイクロン分離器である請求項19に記載の
装置。
23. The apparatus of claim 19, wherein the separator is a cyclone separator.
【請求項24】 さらに、前記サイクロン分離器の下流に位置し前記サイク
ロン分離器と液体連通しているフィルタを備えている請求項19に記載の装置。
24. The apparatus of claim 19, further comprising a filter located downstream of the cyclone separator and in fluid communication with the cyclone separator.
【請求項25】 さらに、前記反応容器と前記制御弁との間に位置し前記流
出ライン上に位置する冷却器を備えている請求項19に記載の装置。
25. The apparatus according to claim 19, further comprising a cooler located between the reaction vessel and the control valve and located on the outflow line.
【請求項26】 さらに、前記第1の分離器および前記第2の分離器と前記
反応容器との間に位置し前記戻りライン上に位置する再循環ポンプを備えている
請求項19に記載の装置。
26. The recirculation pump according to claim 19, further comprising a recirculation pump located between the first separator and the second separator and the reaction vessel and located on the return line. apparatus.
【請求項27】 さらに、前記第1の分離器および前記第2の分離器と前記
反応容器との間に位置し前記戻りライン上に位置する凝縮器を備えている請求項
19に記載の装置。
27. The apparatus of claim 19 further comprising a condenser located between the first and second separators and the reaction vessel and on the return line. .
【請求項28】 前記反応容器が撹拌式タンク反応器である請求項19に記
載の装置。
28. The apparatus according to claim 19, wherein the reaction vessel is a stirred tank reactor.
【請求項29】 前記反応容器が理想的な撹拌式タンク反応器である請求項
19に記載の装置。
29. The apparatus of claim 19 wherein the reaction vessel is an ideal stirred tank reactor.
【請求項30】 前記反応容器が連続式ループ反応器である請求項19に記
載の装置。
30. The apparatus according to claim 19, wherein the reaction vessel is a continuous loop reactor.
【請求項31】 前記反応容器が、Θ≒0とΘ≒0.3との間で最大値に到
達し、次いで、その最大値に到達した後に単調減少する無次元出口年齢分布関数
(E(Θ))を提供するように形成されている請求項19に記載の装置。
31. The dimensionless exit age distribution function (E (E (1)) where the reaction vessel reaches a maximum between Θ≈0 and Θ≈0.3, and then monotonically decreases after reaching the maximum. 20. The device of claim 19, configured to provide Θ)).
【請求項32】 前記反応容器が、Θ=1の場合に約0.45から約0.7
0の累積的出口年齢分布(F)を提供するように形成されている請求項19に記
載の装置。
32. The reaction vessel comprises about 0.45 to about 0.7 when Θ = 1.
20. The device of claim 19, configured to provide a cumulative exit age distribution (F) of zero.
【請求項33】 二酸化炭素反応媒体中で単量体の連続重合を実施する方法
であって、 (a)連続式反応容器と第1の分離器と第2の分離器とを含む装置を準備するス
テップと、 (b)前記反応容器中で単量体と開始剤と二酸化炭素反応媒体とを合わせること
により、前記反応容器内で重合反応を行うステップであって、前記反応媒体は液
体二酸化炭素または超臨界二酸化炭素から成り、前記反応は、前記反応容器内で
固体重合体生成物を生成するステップと、次いで、 (c)前記重合反応の間に前記反応容器から連続流出流を取出すステップであっ
て、前記流出流に前記第1の分離器を通過させ、一方、前記流出流を、液体また
は超臨界流体として維持し、前記流出流から前記固体重合体を分離し、次いで、
前記流出流を前記反応容器に戻すステップと、次いで、 (d)前記重合反応の間に前記反応容器から連続流出流を取出し、前記流出流に
前記第2の分離器を通過させ、一方、前記流出流を液体または超臨界流体として
維持し、前記流出流から前記固体重合体を分離し、次いで、前記反応容器に前記
流出流の少なくとも一部分を戻し、一方、同時に、前記取出しステップ(c)の
間に、前記第1の分離器内で分離された前記固体重合体を除去するステップとを
含んで成る方法。
33. A method for carrying out continuous polymerization of monomers in a carbon dioxide reaction medium, comprising: (a) preparing an apparatus comprising a continuous reaction vessel, a first separator and a second separator. And (b) performing a polymerization reaction in the reaction vessel by combining a monomer, an initiator and a carbon dioxide reaction medium in the reaction vessel, wherein the reaction medium is liquid carbon dioxide. Or consisting of supercritical carbon dioxide, the reaction comprising the steps of producing a solid polymer product in the reaction vessel, and then (c) withdrawing a continuous effluent stream from the reaction vessel during the polymerization reaction. Wherein the effluent stream is passed through the first separator while maintaining the effluent stream as a liquid or supercritical fluid to separate the solid polymer from the effluent stream, then:
Returning the effluent stream to the reaction vessel, and (d) withdrawing a continuous effluent stream from the reaction vessel during the polymerization reaction and passing the effluent stream through the second separator, while Maintaining the effluent as a liquid or supercritical fluid to separate the solid polymer from the effluent, and then returning at least a portion of the effluent to the reaction vessel while simultaneously performing the withdrawal step (c). In between, removing the solid polymer separated in the first separator.
【請求項34】 ステップ(d)に後続して、 (e)前記取出しステップ(c)を繰返すステップであって、一方、同時に、前
記取出しステップ(d)の間に、前記第2の分離器内で分離された前記固体重合
体を除去するステップが行われる請求項33に記載の方法。
34. Subsequent to step (d): (e) repeating said withdrawal step (c), while simultaneously said said second separator during said withdrawal step (d). 34. The method of claim 33, wherein the step of removing the solid polymer separated within is performed.
【請求項35】 前記重合反応が、沈殿重合反応、マイクロエマルジョン重
合反応、エマルジョン重合反応、懸濁重合反応、および分散重合反応から成る群
から選択される請求項33に記載の方法。
35. The method of claim 33, wherein the polymerization reaction is selected from the group consisting of precipitation polymerization reaction, microemulsion polymerization reaction, emulsion polymerization reaction, suspension polymerization reaction, and dispersion polymerization reaction.
【請求項36】 前記開始剤が、液体反応媒体または超臨界反応媒体中で可
溶性である請求項33に記載の方法。
36. The method of claim 33, wherein the initiator is soluble in a liquid reaction medium or a supercritical reaction medium.
【請求項37】 前記開始剤が、前記流出流に前記分離器を通過させる前記
ステップの後に、前記反応媒体中に入った状態で前記反応容器に戻される請求項
33に記載の方法。
37. The method of claim 33, wherein the initiator is returned to the reaction vessel in the reaction medium after the step of passing the effluent stream through the separator.
【請求項38】 前記開始剤が毒性を有する請求項33に記載の方法。38. The method of claim 33, wherein the initiator is toxic. 【請求項39】 前記反応容器が被撹拌式タンク反応器である請求項33に
記載の方法。
39. The method according to claim 33, wherein the reaction vessel is a stirred tank reactor.
【請求項40】 前記反応容器が理想的な被撹拌式タンク反応器である請求
項33に記載の方法。
40. The method of claim 33, wherein the reaction vessel is an ideal stirred tank reactor.
【請求項41】 前記反応容器が連続式ループ反応器である請求項33に記
載の方法。
41. The method of claim 33, wherein the reaction vessel is a continuous loop reactor.
【請求項42】 前記反応容器が、Θ≒0とΘ≒0.3との間で最大値に到
達し、次いで、その最大値に到達した後に単調減少する無次元の出口年齢分布関
数(E(Θ))を提供するように形成されている請求項33に記載の方法。
42. A dimensionless exit age distribution function (E) in which the reaction vessel reaches a maximum between Θ≈0 and Θ≈0.3, and then monotonically decreases after reaching the maximum. 34. The method of claim 33 configured to provide (Θ)).
【請求項43】 前記反応容器が、Θ=1の場合に約0.45から約0.7
5の累積的出口年齢分布(F)を提供するように形成されている請求項33に記
載の方法。
43. The reaction vessel comprises about 0.45 to about 0.7 when Θ = 1.
34. The method of claim 33 configured to provide a cumulative exit age distribution (F) of 5.
【請求項44】 前記単量体がビニル単量体である請求項33に記載の方法
44. The method of claim 33, wherein the monomer is a vinyl monomer.
【請求項45】 前記ビニル単量体が、芳香族ビニル単量体、共役ジエン単
量体、不飽和酸単量体、窒素含有単量体、非芳香族不飽和モノカルボン酸エステ
ル単量体、およびこれらの混合物から成る群から選択される請求項44に記載の
方法。
45. The vinyl monomer is an aromatic vinyl monomer, a conjugated diene monomer, an unsaturated acid monomer, a nitrogen-containing monomer, or a non-aromatic unsaturated monocarboxylic acid ester monomer. 45. The method of claim 44, selected from the group consisting of :, and mixtures thereof.
【請求項46】 前記単量体がフッ化単量体である請求項33に記載の方法
46. The method of claim 33, wherein the monomer is a fluorinated monomer.
【請求項47】 前記フッ化単量体が、フルオロアクリレート単量体、フル
オロスチレン単量体、フルオロアルキレンオキシド単量体、フルオロオレフィン
単量体、およびこれらの混合物から成る群から選択される請求項46に記載の方
法。
47. The fluorinated monomer is selected from the group consisting of fluoroacrylate monomers, fluorostyrene monomers, fluoroalkylene oxide monomers, fluoroolefin monomers, and mixtures thereof. Item 46. The method according to Item 46.
【請求項48】 前記単量体がビニリデンフルオリドである請求項33に記
載の方法。
48. The method of claim 33, wherein the monomer is vinylidene fluoride.
【請求項49】 前記単量体がアクリル酸である請求項33に記載の方法。49. The method of claim 33, wherein the monomer is acrylic acid. 【請求項50】 前記重合体が共重合体である請求項33に記載の方法。50. The method of claim 33, wherein the polymer is a copolymer. 【請求項51】 前記開始剤が遊離基開始剤である請求項33に記載の方法
51. The method of claim 33, wherein the initiator is a free radical initiator.
【請求項52】 前記開始剤が、アセチルシクロヘキサンスルフォニルペル
オキシドと、ジアセチルペルオキシジカーボネートと、ジエチルペルオキシジカ
ーボネートと、ジシクロヘキシルペルオキシジカーボネートと、ジ−2−エチル
ヘキシルペルオキシジカーボネートと、t−ブチルペルネオデカノエートと、2
,2’−アゾビス(メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)と、t−ブチ
ルペルピバレートと、ジオクタノイルペルオキシドと、ジラウロイルペルオキシ
ドと、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)と、t−ブチルアゾ
−2−シアノブタンと、ジベンゾイルペルオキシドと、t−ブチルペル−2−エ
チルヘキサノエートと、t−ブチルペルマレエートと、2,2−アゾビス(イソ
ブチルニトリル)と、t−ブチルペルアセテートと、2,2−ビス(t−ブチル
ペルオキシ)ブタンと、ジクミルペルオキシドと、ジ−t−アミルペルオキシド
と、ジ−t−ブチルペルオキシドと、p−メタンヒドロペルオキシドと、ピナン
ヒドロペルオキシドと、クメンヒドロペルオキシドと、t−ブチルヒドロペルオ
キシドと、これらの混合物とから成る群から選択される請求項51に記載の方法
52. The initiator is acetylcyclohexanesulfonyl peroxide, diacetylperoxydicarbonate, diethylperoxydicarbonate, dicyclohexylperoxydicarbonate, di-2-ethylhexylperoxydicarbonate, and t-butylperneodeca. Noate and 2
, 2'-azobis (methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), t-butylperpivalate, dioctanoyl peroxide, dilauroyl peroxide, and 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) Nitrile), t-butylazo-2-cyanobutane, dibenzoyl peroxide, t-butylper-2-ethylhexanoate, t-butylpermaleate, 2,2-azobis (isobutylnitrile), t -Butyl peracetate, 2,2-bis (t-butylperoxy) butane, dicumyl peroxide, di-t-amyl peroxide, di-t-butyl peroxide, p-methane hydroperoxide, and pinanhydro Peroxides, cumene hydroperoxides, t-butyl hydroperoxides and mixtures thereof 52. The method of claim 51 selected from the group consisting of
【請求項53】 二酸化炭素中で単量体を連続重合する装置であって、 連続反応容器と、 前記連続反応容器に接続されている入口ラインと、 前記反応容器に接続されている流出ラインと、 前記流出ラインに接続されている入口制御弁と、 前記入口制御弁に接続されている第1の分離器および第2の分離器であって、前
記制御弁は、(i)前記第1の分離器は前記流出ラインと液体連通し、一方、前
記第2の分離器は前記流出ラインと液体連通していない第1の位置と、(ii)
前記第2の分離器は前記流出ラインと液体連通し、一方、前記第1の分離器は前
記流出ラインと液体連通していない第2の位置との間で切換え可能である第1の
分離器および第2の分離器と、 前記反応容器に前記第1の分離器および前記第2の分離器のそれぞれを接続させ
ている戻りラインであって、このようにして液体反応媒体または超臨界反応媒体
が、前記分離器から前記反応容器に戻され、一方、固体重合体は前記分離器内に
保留される戻りラインと、 前記第1の分離器および前記第2の分離器内に液体または超臨界流体として前記
反応媒体を維持するために、前記戻りラインと操作的に結合されている制御手段
とを備え、 前記連続反応容器からの流出物が、(i)前記入口制御弁を前記第1の位置に切
換えることにより、前記第1の分離器を連続的に通過できる一方で、重合体は前
記第2の分離器から除去でき、(ii)前記入口制御弁を前記第2の位置に切換
えることにより、前記第2の分離器を連続的に通過できる一方で、重合体は前記
第1の分離器から除去できる装置。
53. An apparatus for continuously polymerizing monomers in carbon dioxide, comprising a continuous reaction vessel, an inlet line connected to the continuous reaction vessel, and an outflow line connected to the reaction vessel. An inlet control valve connected to the outflow line, a first separator and a second separator connected to the inlet control valve, the control valve comprising: (i) the first separator; A separator is in liquid communication with the outflow line, while the second separator is in a first position not in liquid communication with the outflow line; and (ii)
The second separator is in fluid communication with the outflow line, while the first separator is switchable between a second position not in liquid communication with the outflow line. And a second separator, and a return line connecting each of the first separator and the second separator to the reaction vessel, in this way a liquid reaction medium or a supercritical reaction medium Is returned from the separator to the reaction vessel, while the solid polymer is retained in the separator in a return line and in the first and second separators liquid or supercritical. Control means operatively coupled to the return line for maintaining the reaction medium as a fluid, wherein effluent from the continuous reaction vessel comprises (i) the inlet control valve to the first By switching to the position, the first Polymer can be removed from the second separator while it can be continuously passed through the separator, and (ii) the second separator can be connected continuously by switching the inlet control valve to the second position. A device in which the polymer can be removed from the first separator while the polymer can be passed through.
【請求項54】 前記第1の分離器および前記第2の分離器がフィルタであ
る請求項53に記載の装置。
54. The apparatus of claim 53, wherein the first separator and the second separator are filters.
【請求項55】 前記第1の分離器および前記第2の分離器がサイクロン分
離器である請求項53に記載の装置。
55. The apparatus of claim 53, wherein the first separator and the second separator are cyclone separators.
【請求項56】 さらに、それぞれ、前記サイクロン分離器のそれぞれの上
流に位置し前記サイクロン分離器のそれぞれと液体連通しているフィルタを備え
ている請求項53に記載の装置。
56. The apparatus of claim 53, each further comprising a filter located upstream of each of the cyclone separators and in fluid communication with each of the cyclone separators.
【請求項57】 前記分離器が、互いに並列の複数のフィルタを備えている
請求項53に記載の装置。
57. The apparatus of claim 53, wherein the separator comprises a plurality of filters in parallel with each other.
【請求項58】 前記分離器が、前記分離器内に位置する回転装置を備えて
いる請求項53に記載の装置。
58. The apparatus of claim 53, wherein the separator comprises a rotating device located within the separator.
【請求項59】 さらに、前記反応容器と前記制御弁との間に位置し、前記
流出ライン上に位置する冷却器を備えている請求項53に記載の装置。
59. The apparatus according to claim 53, further comprising a cooler located between the reaction vessel and the control valve and located on the outflow line.
【請求項60】 さらに、前記第1の分離器および前記第2の分離器と前記
反応容器との間に位置し、前記戻りライン上に位置する再循環ポンプを備えてい
る請求項53に記載の装置。
60. The recycle pump according to claim 53, further comprising a recirculation pump located between the first separator and the second separator and the reaction vessel and located on the return line. Equipment.
【請求項61】 さらに、前記第1の分離器および前記第2の分離器と前記
反応容器との間に位置し、前記戻りライン上に位置する凝縮器を備えている請求
項53に記載の装置。
61. The method according to claim 53, further comprising a condenser located between the first separator and the second separator and the reaction vessel and located on the return line. apparatus.
【請求項62】 さらに、 前記戻りラインに接続されている出口制御弁と、 前記出口制御弁に前記分離器のそれぞれを接続させる出口ラインとを備え、 前記出口制御弁が、(i)前記第1の分離器は前記戻りラインと液体連通し、一
方、前記第2の分離器は前記戻りラインと液体連通していない第1の位置と、前
記第2の分離器は前記戻りラインと液体連通し、前記第1の分離器は前記戻りラ
インと液体連通していない第2の位置との間で切換え可能である請求項53に記
載の装置。
62. An outlet control valve connected to the return line, and an outlet line connecting each of the separators to the outlet control valve, wherein the outlet control valve comprises: One separator is in liquid communication with the return line, while the second separator is in a first position not in liquid communication with the return line, and the second separator is in liquid communication with the return line. 54. The apparatus of claim 53, wherein the first separator is switchable between the return line and a second position that is not in liquid communication.
【請求項63】 さらに、 前記第1の位置に前記入口制御弁と前記出口制御弁とを同時に切換え、前記第2
の位置に前記入口制御弁と前記出口制御弁とを同時に切換える制御手段を備えて
いる請求項62に記載の装置。
63. Further, the inlet control valve and the outlet control valve are simultaneously switched to the first position, the second control valve
63. The apparatus according to claim 62, comprising control means for simultaneously switching the inlet control valve and the outlet control valve at the position.
【請求項64】 前記反応容器が被撹拌式タンク反応器である請求項53に
記載の装置。
64. The apparatus according to claim 53, wherein the reaction vessel is a stirred tank reactor.
【請求項65】 前記反応容器が理想的な被撹拌式タンク反応器である請求
項53に記載の装置。
65. The apparatus of claim 53, wherein the reaction vessel is an ideal stirred tank reactor.
【請求項66】 前記反応容器が連続式ループ反応器である請求項53に記
載の装置。
66. The apparatus according to claim 53, wherein the reaction vessel is a continuous loop reactor.
【請求項67】 前記反応容器が、Θ≒0とΘ≒0.3との間で最大値に到
達し、その最大値に到達した後に単調減少する無次元の出口年齢分布関数(E(
Θ))を有する請求項53に記載の装置。
67. A dimensionless exit age distribution function (E (E (a
54. Apparatus according to claim 53 having Θ)).
【請求項68】 前記反応容器が、Θ=1の場合に約0.45から約0.7
0の累積的出口年齢分布(F)を提供するように形成されている請求項53に記
載の装置。
68. The reaction vessel comprises from about 0.45 to about 0.7 when Θ = 1.
54. The device of claim 53 configured to provide a cumulative exit age distribution (F) of zero.
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