聚酯连续及／或不连续固相聚合作用的反应气氛及该气氛的应用方法;REACTIVE ATMOSPHERE FOR CONTINUOUS AND/OR DISCONTINUOUS SOLID PHASE POLYMERISATION OF POLYESTER AND METHOD OF APPLICATION OF SAID ATMOSPHERE

摘要

本发明系关于一种反应气氛或气态组成物(A)，其可应用在聚酯连续及/或不连续固相聚合作用之程序中以达到分子量增加并特别地使其在上述聚合程序中反应步骤期间与该等聚酯颗粒接触，包含至少一反应物质或一反应物质混合物(R)之该反应气氛(A)较佳系在气相及/或气溶胶相下被稀释至一经纯化及加热之携带流体(V)及冲洗惰性气体或惰性气体混合物(G)中，该反应物质或反应物质混合物(R)系选自具有与形成该等聚酯巨分子基团有关之反应末基之分子类别，而且较佳系饱含反应物质及/或携带流体之该冲洗惰性气体(G)变得具反应性。

主权项

1.一种用于聚酯连续及/或不连续固相聚合作用以增加其分子量之方法，其包括下列步骤：-提供至少一聚酯之已结晶并处于高温下之低分子量聚酯颗粒(P)；-提供与该至少一聚酯反应有关之反应物质或反应物质混合物(R)，该反应物质或反应物质混合物(R)系选自具有与形成该至少聚酯之巨分子连续基团有关之反应基团或反应末端基团之分子类别，该反应基团或反应末端基团对每一个反应物质(R)之分子系为至少2之数目，藉此该反应物质或反应物质混合物(R)作为链延长单位，或链延长剂，以达到较高及/或较快，及/或较低温度下的聚合度(亦即IV值)增加；-将该等颗粒(P)导入静态型或移动床型或流体化床型或搅拌床型之反应器(R1)中，其中该反应器具有直立式或横式、视情况旋转及轻微倾斜之实质上圆柱或平行六面体形状；-制备流体流(F)于携带流体或”载剂”(V)中，该携带流体(V)具有高挥发性且在聚酯中具有高扩散系数；-在适合装置(E1)内提供经纯化且加热之冲洗惰性气体流(G)，其中该适合装置的温度系高达低于该流体流(F)之沸点，即低于形成该流体流(F)之该携带流体(V)及/或该反应物质(R)的沸点；-将该流体流(F)及热冲洗惰性气体流(G)以逆向流或同向流方式喂入气相-液相接触器(C1)中，因此产生反应气体流或反应气氛或气态组成物(A)，该气相-液相接触器(C1)系操作在低于该流体流(F)之沸点的温度，即低于组成该流体流(F)本身之该携带流体(V)及/或该反应物质或反应物质混合物(R)之沸点；-将该反应气体流(A)喂入该反应器(R1)中并使其流动与该等聚酯颗粒(P)接触，因此使流体流(F)之扩散现象由各颗粒外侧进行至其内部；-令其一旦达到该颗粒内部，使该反应物质或反应物质混合物(R)与该聚酯巨分子经由主要聚加成反应机制反应，因此使该至少一种聚酯之固有黏度(IV)增加。 ;2.根据申请专利范围第1项之方法，其中制备流体流(F)系藉稀释该反应物质或反应物质混合物(R)。 ;3.根据申请专利范围第1项之方法，其中该适合装置(E1)系热交换器。 ;4.根据申请专利范围第1项之方法，其中该在该等相间产生接触区及滞留时间可达到以该流体流(F)饱和该热冲洗惰性气体流(G)。 ;5.根据申请专利范围第1项之方法，其中令其一旦达到该颗粒内部，因携带流体(V)之携带作用，使该反应物质或反应物质混合物(R)与该聚酯巨分子经由主要聚加成反应机制反应，因此使该至少一种聚酯之固有黏度(IV)增加。 ;6.根据申请专利范围第1至5项中任一项之方法，其中欲喂入该气相-液相接触器(C1)之该流体流(F)系呈液相。 ;7.根据申请专利范围第1至5项中任一项之方法，其中所考虑单独及/或混合物形式之反应物质(R)系属于二环氧化物、二酸酐、二异氰酸酯、双(氧代唑啉)、双(二氢氧代)等类别。 ;8.根据申请专利范围第6项之方法，其中所考虑单独及/或混合物形式之反应物质(R)系属于二环氧化物、二酸酐、二异氰酸酯、双(氧代唑啉)、双(二氢氧代)等类别。 ;9.根据申请专利范围第7项之方法，其中该携带流体(V)系对二甲苯或混合二甲苯。 ;10.根据申请专利范围第9项之方法，其中该反应物质(R)系稀释于该携带流体(V)以产生该反应气氛(A)。 ;11.根据申请专利范围第8项之方法，其中该携带流体(V)系对二甲苯或混合二甲苯。 ;12.根据申请专利范围第11项之方法，其中该反应物质(R)系稀释于该携带流体(V)以产生该反应气氛(A)。 ;13.根据申请专利范围第1至5项中任一项之方法，其中在喂入该气相-液相接触器(C1)之前，该冲洗惰性气体流(G)系在低于该流体流(F)之沸腾起始温度之温度下加热，其产生欲送入该反应器(R1)之反应气氛(A)。 ;14.根据申请专利范围第13项之方法，其中该冲洗惰性气体流(G)系在低于该流体流(F)之沸腾起始温度至少20℃之温度下加热。 ;15.根据申请专利范围第13项之方法，其中该冲洗惰性气体系惰性气体或空气。 ;16.根据申请专利范围第15项之方法，其中该冲洗惰性气体系选自氮气、惰性气体、二氧化碳、一氧化碳及氧气组成之群之气体混合物且其中氧含量系<10重量%或空气露点<-30℃。 ;17.根据申请专利范围第14项之方法，其中该冲洗惰性气体系惰性气体或空气。 ;18.根据申请专利范围第17项之方法，其中该冲洗惰性气体系选自氮气、惰性气体、二氧化碳、一氧化碳及氧气组成之群之气体混合物且其中氧含量系<10重量%或空气露点<-30℃。 ;19.根据申请专利范围第15项之方法，其中导入该反应器(R1)内部之该聚酯颗粒(P)的温度系在100-175℃范围内之温度。 ;20.根据申请专利范围第19项之方法，其中导入该反应器(R1)内部之该聚酯颗粒(P)的温度系在100-150℃范围内之温度。 ;21.根据申请专利范围第16项之方法，其中导入该反应器(R1)内部之该聚酯颗粒(P)的温度系在100-175℃范围内之温度。 ;22.根据申请专利范围第21项之方法，其中导入该反应器(R1)内部之该聚酯颗粒(P)的温度系在100-150℃范围内之温度。 ;23.根据申请专利范围第17项之方法，其中导入该反应器(R1)内部之该聚酯颗粒(P)的温度系在100-175℃范围内之温度。 ;24.根据申请专利范围第23项之方法，其中导入该反应器(R1)内部之该聚酯颗粒(P)的温度系在100-150℃范围内之温度。 ;25.根据申请专利范围第18项之方法，其中导入该反应器(R1)内部之该聚酯颗粒(P)的温度系在100-175℃范围内之温度。 ;26.根据申请专利范围第25项之方法，其中导入该反应器(R1)内部之该聚酯颗粒(P)的温度系在100-150℃范围内之温度。 ;27.根据申请专利范围第19项之方法，其中该聚酯系聚对苯二甲酸乙二酯或PET。 ;28.根据申请专利范围第27项之方法，其中该聚对苯二甲酸乙二酯或PET的IPA(间苯二甲酸)含量系在1-20%范围内。 ;29.根据申请专利范围第28项之方法，其中导入该反应器(R1)内部之该等聚对苯二甲酸乙二酯颗粒(P)的固有黏度系在0.15至0.75分升/克范围内。 ;30.根据申请专利范围第29项之方法，其中该固有黏度系在0.55至0.65分升/克之范围内。 ;31.根据申请专利范围第19项之方法，其中该聚酯系聚萘二甲酸乙二酯或PEN。 ;32.根据申请专利范围第19项之方法，其中该聚酯系聚对苯二甲酸丁二酯或PBT。 ;33.根据申请专利范围第32项之方法，其中该等颗粒(P)系球形且直径系介于0.5厘米与5厘米间。 ;34.根据申请专利范围第32项之方法，其中该等颗粒(P)系长度<10厘米且圆形或正方形截面之直径和侧边分别为<5厘米之延伸圆柱。 ;35.根据申请专利范围第32项之方法，其中该等聚酯颗粒(P)系直径>2厘米且厚度<2厘米之板。 ;36.根据申请专利范围第32项之方法，其中该等聚酯颗粒(P)系体积介于1与125立方厘米间之不规则形状。 ;37.根据申请专利范围第36项之方法，其中该聚酯之固有黏度(IV)在固相聚合作用期间系增加至少0.05分升/克。 ;38.根据申请专利范围第37项之方法，其中该聚酯之固有黏度(IV)在固相聚合作用期间系增加至少0.35分升/克。 ;39.一种用于进行根据申请专利范围第1至38项中任一项之方法之处理设备，其包含：-反应器(R1)，其具有进料开口(B)以将低分子量聚酯颗粒(P)喂入该反应器(R1)中、进料线(2)以将气态流喂入该反应器(R1)中及卸料开口(S)以卸下该聚合产物；-电路(C)，其连接反应器(R1)以纯化气体并经由适合分离器回收聚酯颗粒；-该冲洗惰性气体流之加热系统(E1)；其特征在于其另外包含位于该反应器(R1)正上游并介于该加热系统(E1)与该反应器(R1)间之气相-液相接触器(C1)，其具有第一进料线(1)以将流体流(F)喂入该气相-液相接触器(C1)中、第二进料线(3)以将经纯化并在该加热系统(E1)内加热之冲洗惰性气体流(G)喂入该气相-液相接触器(C1)中及管线(2)以卸下反应气体流(A)；该反应物质或反应物质混合物(R)系选自具有与形成聚酯之巨分子连续基团有关之反应基团或反应末端基团之分子类别，该反应基团或反应末端基团对每一个反应物质(R)之分子系为至少2之数目，藉此该反应物质或反应物质混合物(R)作为链延长单位，或链延长剂，以达到较高，及/或较快，及/或较低温度下的聚合度(亦即IV值)增加；以及该流体流(F)被并入该冲洗惰性气体(G)中。 ;40.根据申请专利范围第39项之处理设备，其中该流体流(F)系藉由在携带流体或”载剂”(V)中稀释反应物质或反应物质混合物(R)所获得。 ;41.根据申请专利范围第39项之处理设备，其中该反应气体流(A)系已藉由含有该反应物质或反应物质混合物之流体流(F)饱和该气相-液相接触器(C1)内之该冲洗惰性气体流(G)的方式制得。 ;42.根据申请专利范围第39至41项中任一项之处理设备，其中制造该反应气氛(A)之该气相-液相接触器(C1)系属任何类型。 ;43.根据申请专利范围第42项之处理设备，其中该气相-液相接触器(C1)系气泡塔、层塔、Venturi清洗装置(“Venturi洗涤塔”)、气相-液相静态混合器或喷雾塔。 ;44.根据申请专利范围第39至41项中任一项之处理设备，其中该反应器(R1)系静态型或移动床型或流体化床型或搅拌床型之反应器，其具有直立式或横式或轻微倾斜之实质上圆柱或平行六面体形状。 ;45.根据申请专利范围第42项之处理设备，其中该反应器(R1)系静态型或移动床型或流体化床型或搅拌床型之反应器，其具有直立式或横式或轻微倾斜之实质上圆柱或平行六面体形状。 ;46.根据申请专利范围第43项之处理设备，其中该反应器(R1)系静态型或移动床型或流体化床型或搅拌床型之反应器，其具有直立式或横式或轻微倾斜之实质上圆柱或平行六面体形状。 ;47.根据申请专利范围第39至41项中任一项之处理设备，其中位于该反应器(R1)上游有结晶器。 ;48.根据申请专利范围第39至41项中任一项之处理设备，其中该反应器(R1)系旋转式。 ;49.根据申请专利范围第42项之处理设备，其中该反应器(R1)系旋转式。 ;50.根据申请专利范围第43项之处理设备，其中该反应器(R1)系旋转式。 ;51.一种反应气氛或气态组成物(A)在根据申请专利范围第1至38项中任一项之方法之用途，该反应气氛(A)包含下列组成份：-至少反应物质或反应物质混合物(R)以形成流体流(F)，及-经纯化及加热之冲洗惰性气体或气体混合物(G)，该反应物质或反应物质混合物(R)系选自具有与形成聚酯之巨分子连续基团有关之反应基团或反应末端基团之分子类别，该反应基团或反应末端基团对每一个反应物质(R)之分子系为至少2之数目，藉此该反应物质或反应物质混合物(R)作为链延长单位，或链延长剂，以达到较高，及/或较快，及/或较低温度下的聚合度(亦即IV值)增加；以及该流体流(F)被并入该冲洗惰性气体(G)中。 ;52.根据申请专利范围第51项之用途，其中该反应物质或反应物质混合物(R)系在携带流体(V)中稀释。 ;53.根据申请专利范围第51或52项之用途，其中该冲洗惰性气体(G)系饱含该流体流(F)。 ;54.根据申请专利范围第53项之用途，其中所考虑单独及/或混合物形式之反应物质(R)系属于二环氧化物、二酸酐、二异氰酸酯、双(氧代唑啉)、双(二氢氧代)等类别。 ;55.根据申请专利范围第53项之用途，其中该携带气体(V)系具有高挥发性且在聚酯中具有高扩散系数之流体。 ;56.根据申请专利范围第55项之用途，其中该携带气体(V)系对二甲苯或混合二甲苯。;图1：显示根据本发明反应气氛应用于一惯用移动床固相聚合方法(例如Buehler、UOP－Sinco、Hosokawa－Bepex、Zimmer)之简单流程图；图2A：显示该反应气氛在该聚酯颗粒内之扩散步骤的示意图；图2B：显示该反应物质与该聚酯聚分子之反应步骤的示意图。