專利名稱：帶有同軸圓筒的管式反應器及其使用方法
技術領域：
本發明涉及一種制備液體反應產物的方法，特別是涉及在柱式反應器(column reactor)中制備液體聚合物組合物的方法。本發明還涉及一種進行化學反應的新型柱式反應器。
在包括標準罐型反應器和管式反應器的多種反應器中進行各種液相反應是公知的。
采用水不溶性單體或者分散在水中的單體混合物，在其中聚合過程中珠粒之間的碰撞能夠降低的條件下進行水包油乳液聚合和成珠聚合是公知的。例如在GB1,124,610中，提出了形成顆粒大小小于5微米的單體乳液，并將該單體乳液加入到簡單的管式環式反應器中，其中該管式反應器具有一個向上延伸的管腳(tubular leg)，該管腳在其頂端變為向下延伸的管腳。單體乳液加入到向上延伸的管腳底部，聚合物乳液，當適當時，從向下延伸的管腳底部取出。
乳液的向上和向下移動至少部分是由于隨著聚合的進行比重的變化。建議的聚合時間是0.5-20小時，優選1-10小時。
在US 3,922,255中，將水不溶性單體混合物連同一種包括穩定劑例如凝膠在內的水介質一起，通過小孔(為了形成不含水珠粒)加入到垂直柱子的底部。這種水介質和不含水單體珠粒一起向上通過柱子，由此在柱子中形成珠粒在水中的懸浮液。在其中一個實施例中，通過柱子的時間平均為3.5分鐘。將該懸浮液從柱子的頂端通過管線取出，并加入到一個向下延伸的柱子的頂端，其中該柱子加熱到引發聚合的溫度。因此在直至與連續相接觸之后相當長時間，包括通過加料管線時，都沒有引發聚合。這引起珠粒和水介質緩慢向下流過柱子，實施例之一中停留時間為150分鐘。將所生成的部分聚合的珠粒淤漿從柱子的底部取出，部分水介質循環到柱子的頂端，而珠粒和剩余的水介質被輸入到反應器中，在此它們進一步反應，在一個實施例中它們進一步反應4小時。
WO-A-0007717公開了密閉環式連續乳液聚合設備，包括循環泵、連接循環泵出口和入口的反應器管以及提供原料的加料口。該設備還包括一輔助管用于繞開圍繞循環泵的清洗管(pig)。該說明書提供了在選擇循環泵時具有更大自由度的優點。
EP-A-67,415中，將水不溶性單體通過液滴生成器加入到含有穩定劑的水懸浮液介質中，結果形成了液滴在水介質中的懸浮液。然后將該懸浮液通過管線加入到柱子的頂端，在此引發聚合，同時水介質向下流動，其速度使液滴開始停留在柱子的頂端，但是隨著聚合進行而下沉，與向下流動的液體并流。一個實施例中，柱子中的停留時間為170分鐘。然后，水介質和液滴在另一個反應器中在活塞流條件下進行反應，然后將所得的部分聚合的珠粒在水介質中的懸浮液加入到第三個反應器中，該反應器是另一個柱子，水介質在其中向上流動，當完全聚合時的聚合物珠粒沉淀到柱子的底部并收集。一個實施例中，整個聚合時間大約為5小時。
US-A-4,448,657公開了一種引發劑的用途，該引發劑在乳液聚合過程中產生三重態自由基對(triplet radical pairs)。該方法中，三重態自由基對能夠通過磁場控制。聚合速率和聚合物的分子量都能夠控制。
US-A-4,444,961中，公開了一種用于在不相混溶液體中形成單體液珠分散液的特殊體系。該體系包括一將單體進料器與不相混溶液體的立式柱隔離開的多孔板和用于使液珠脈動通過多孔板進入柱子的震動泵。在優選實施方式中，單體是水不溶性單體，液珠是脈動進入向上流動水柱的底部。然后，該文獻還提出了，液珠可以與柱的流動呈逆向移動。
該文獻還提出了，水不溶性單體混合物可以用類似的方式以液珠的形式泵送到與水不相混溶的液體柱中。單體液滴流過該柱，并以在不相混溶液體中的分散液的形式流出。然后，該分散液通過一管線進入到另一反應器中，在此通過攪拌來維持液滴的分散體，然后引發聚合。
EP-A-498583公開了一種通過乳液聚合和懸浮聚合方法連續制備具有小的顆粒直徑和窄的顆粒直徑分布的聚合物顆粒。該聚合反應是這樣進行的向同軸雙圓筒間的空隙中加入用于連續聚合的原料溶液，并圍繞軸旋轉雙圓筒中的至少一個，誘發泰勒(Taylor)渦旋對于該方法來說是必不可少的。
今村(Tsuyoshi Imamura)的題為“A new approach to continuousemulsion polymerization(連續乳液聚合的新方法)”PolymerInternational 30(1993)203-206中公開了在Couette-Taylor渦動反應器中進行連續乳液聚合。提議用于產生泰勒渦旋的反應器，其內圓筒直徑與外圓筒直徑之比為0.54∶1。
然而，盡管有這些發展，但是仍然需要一種能夠提供更穩定的高質量聚合物產物的連續方法。特別是由于聚合反應的原料產品不穩定或不完全混合的趨勢，造成產物質量波動。因此，在某些情況下，聚合物組合物中可能含有無法接受含量的未反應單體，或者可能含有高濃度的不可溶聚合物或不合格聚合物組分。還需要提供一種連續方法，它方便地允許聚合物組合物的后處理來提供一致的經后處理的聚合物產物。
因此，根據本發明的第一個方面，提供了一種在柱式反應器中制備液體反應產物的方法，該反應器包括在內表面之間的空間，其中內表面包括內內表面(iner interior surface)和外內表面(outerinterior surface)，所述方法包括下述步驟a)將液體反應前體物質通過外內表面上的進料口加入，b)液體前體物質流過外內表面和內內表面之間的空間，c)使步驟(b)中的液體前體物質處于反應條件，形成液體反應產物，d)使液體反應產物通過外內表面上的出料口，其特征在于，內內表面和外內表面之間的距離小于20mm。
一般來講，內內表面和外內表面應當是同軸管狀表面。管狀表面中的一個或兩個可以是多邊形截面，但是優選兩個管狀表面都是圓筒形的。當一個表面是多邊形截面時，優選，內內表面是多邊形截面，而外內表面是圓筒形的。當管狀表面的一個或兩個具有多邊形截面時，一般優選的是，多邊形的邊數至少為6個或7個。一般來講，邊數越多的截面多邊形是優選的，例如10個或20個或更多。當管狀表面中的一個或兩個是多邊形截面時，內內表面和外內表面之間的最大距離應當小于20mm。
優選的是，內管狀表面和外管狀表面兩個都是圓筒形的，因此優選的是，內表面和外表面之間的距離一致。這樣，外內表面可以是反應器外壁的內表面，而內內表面可以是圓筒形部件的外表面，其中圓筒形部件圍繞其中心軸旋轉。內表面理想地為光滑的，并優選沒有突起。表面應沿反應器縱向排列。優選的是至少一個內表面移動。盡管可以想象內內表面和外內表面都以旋轉方式移動，但是一般只有一個內表面轉動。
我們發現，當內表面限定的空間較窄時，即內內表面和外內表面之間的距離較近時，產品一致性可以得到相當大的提高。
優選的是，內內表面的截面直徑(D′)和外內表面的截面直徑(D″)之比應當至少為0.8∶1。特別是，D′與D″之比應當至少為0.9∶1，特別是至少為0.98∶1。我們發現，當D′與D″之比在0.990∶1至0.999∶1范圍內時，能夠極有效地進行該方法。當圓筒中的一個或兩個是多邊形截面時，該比例是通過每個管狀表面的有效平均直徑確定的。
特別是，我們發現，通過在包括至少兩個內表面的柱式反應器中進行反應，能夠獲得改進的產物，其中內內表面的表面積接近于外內表面的表面積。一般來說，內內表面的表面積至少為外內表面表面積的80％。優選的是，內內表面的表面積至少為外內表面表面積的85％，更優選至少為90％，最優選至少為95％。
合適的是，任何液體反應產物都可以根據本發明來制備。反應物可以通過使一種或多種液體反應物流入反應器中來制備。該反應可以通過電磁輻射、加熱或冷卻的方法開始或加強。合適的方法可以是光化學反應方法，其中反應介質在反應器內被輻射。這可以簡單地通過使用外放射源并將放射源放置在反應器的外表面或接近外表面來實現，其中反應器壁能夠透過輻射。優選的是，反應產物是液體聚合物組合物。
本發明的方式之一中，液體前體物質是液體可聚合物質，反應條件是聚合條件。這樣在本發明的該方式中，將液體單體物質加入到反應器中，并通過兩個內表面之間，這個過程中單體處于聚合條件下。形成的聚合組合物必須是液體，這樣才能夠容易流出反應器。有利地是，組合物粘度相當低，例如低于5,000mPa.s(利用轉子(spindle)4，在50rpm，25℃下利用Brookfield RVT測試)。優選最終聚合物組合物是低粘度的，例如低于1,000mpa.s。更優選聚合物組合物的粘度低于500mPa.s，特別是低于100mPa.s，特別是低于50或者甚至10或20mPa.s。
理想的是，該聚合方法包括將聚合引發劑混入到單體組分中。引發劑可以是任何合適的引發劑，并且在現有技術中描述過。一般的，引發劑可以是氧化還原引發劑，例如使用一種還原劑例如亞硫酸鹽或二氧化硫并結合使用一種氧化劑，例如過氧化合物或溴酸鹽。這些引發劑可以在進入聚合反應器之前混入，或者將氧化還原引發劑中的一半放在聚合反應器內部。其它反應機理包括熱引發劑，例如使用偶氮引發劑，例如偶氮二異丁腈(AZDN)，然后使單體達到足以使熱引發劑引發聚合的溫度。這種情況下，內表面之一可提供引發聚合的熱引發物。該方法的另一種形式是，液體可聚合物質也包括紫外光(UV)引發劑，聚合是通過對反應器內部的組合物進行UV輻射而引發的。
合適的紫外光引發劑包括下述通式的化合物 其中R1和R2分別獨立地為C1-3烷基，或者一起形成C4-8脂環族環，R3為H、C1-2烷基或-O(CH2CH2)nOH，并且n為1-20。特別優選的紫外光引發劑是下述通式的化合物 即Ciba Specialty Chemicals提供的Irgacure2959光引發劑1-[4-(2-羥乙氧基)-苯基]-2-羥基-2-甲基-1-丙烷-1-酮。
另一類典型的UV引發劑是下述通式的化合物 即Ciba Specialty Chemicals提供的Darocure1173光引發劑1-苯基-2-羥基-2-甲基-1-丙烷-1-酮。
理想的是，紫外光引發劑的用量最高達單體重量的10,000ppm。然而，為了經濟原因，一般優選其用量不超過大約5,000ppm。合適的結果經常是當紫外光引發劑用量為50-3,000ppm，更優選為100-2,5000ppm，特別是500-2,000ppm范圍內得到的。
當采用紫外光輻射的聚合方法時，這可以通過使用一種或多種一般圍繞在反應器周圍布置的多個UV源來實現的，其中至少一部分反應器壁包括允許UV光透過的材料，這樣UV光能夠進入內表面和外表面之間的空間。公知現有技術中表征的UV條件可以用于本發明方法中。我們發現，合適的條件是在反應器中提供UV強度為1mW/cm2的那些條件。波長一般為315-408nm，優選340-370nm。任何適用于聚合的UV燈都可以使用，例如1200mm 40W Philips光化管(actinictube)。一般可以使用3個或4個這種燈，每一個與反應器的距離為40-110mm，特別是大約70mm。UV強度的測試是通過SolaScope 1確定的。反應體系內的聚合區可以隨聚合要求變化。一般聚合區可以在200-2000mm之間，優選600-1000mm之間，特別是大約800mm。理想的是，聚合的停留時間為5分鐘至60分鐘，一般為10-30分鐘，特別是大約20分鐘。
有時，可以有利地采用后處理方法，例如降低游離單體用量，這樣可以采用的強度至少為20mW/cm2，優選大約40mW/cm2。所用波長有利的為340-420nm，特別是366-408nm。特別是400W Philips HPA燈可以用于該目的。這些燈可以排列為，例如兩個燈圍著一排串聯連接的6個標準C1/12Liebig聚光器(condenser)放置，每個燈與聚光器的距離大約為100mm。理想的是，后處理的停留時間為5分鐘-60分鐘，一般為10-30分鐘，特別是大約20分鐘。優選的是，后處理是在根據本發明的第二個方面的設備中進行的，該設備更優選的是與用于聚合方法的設備基本上相同。有利的是圍繞后處理反應器排列多個燈，這樣含有聚合物的液體就暴露于較高強度的紫外光中。當后處理是用于降低游離單體時，使用強度至少為20mW/cm2，優選大約40mW/cm2的紫外光。所用波長有利的為340-420nm，特別是366-408nm。一般為此使用400W Philips HPA燈。
另外，本方法也可以包括用其它類型的輻射來輻照液體單體，例如用紅外光、微波輻射、X-光和其它形式的電磁輻射。
有利地是，將反應介質暴露于其它物理作用下，例如加熱或冷卻。這種方式中，加熱或冷卻是通過加熱或冷卻圍繞反應器的夾套來提供的。這種夾套可以完全或部分圍繞反應器。另外，加熱或冷卻設備也可以設置于反應器的壁中。
合適的是，反應介質可以暴露于磁場中，例如US4,448,657中所述。
理想的是，還可以向反應器中注入其它物質，例如液體或氣體。合適的是，向反應器中注射惰性氣體，并維持正壓的惰性氣體。從反應介質中除去氧氣是必要的。一般為此可以使用氮氣，盡管也可以使用其它惰性氣體例如氬氣。
在本發明的另一種方式中，該方法涉及含有聚合物的液體組合物的處理。當液體前體物質含有聚合物時，必要的是，所得到的組合物也是液體。這樣，起始組合物和最終組合物都必須是充分流動，以便于它們能夠容易地進入、離開反應器。一般在本發明的這種方式中，反應條件選自水解、曼尼希反應、固化、后聚合和降低殘留單體。這樣，在本發明的這一方式中，液體聚合物組合物的處理包括向反應器中的組合物中加入助反應物。另外，后處理也可以對組合物進行熱處理或UV輻射。
在本發明的另一個方式中，我們提供了一種方法，其中液體可聚合物質在第一個反應器中處于聚合條件下形成第一液體聚合物組合物。然后將該組合物轉移到第二個反應器中，在此組合物處于反應條件下，例如上面給出的反應條件。這樣，液體可聚合物質可以在第一個反應器中聚合形成液體聚合物組合物。然后將該聚合液體轉移到第二個反應器中，在此進行進一步處理，例如紫外光輻射以除去或降低殘留單體含量。
一般地，聚合方法是根據本發明，通過采用所述同軸管狀(優選圓筒形)內外表面來進行，其中僅有內表面圍繞著公共軸旋轉。
我們發現，更一致的產物是在沒有出現泰勒渦旋的情況下實施該方法得到的。特別是我們能夠利用這些相對靜態的條件，制成在分子量、低殘留單體濃度并保持相同或提高穩定性方面一致的高質量的反相乳液聚合物。
泰勒Ta數根據下述等式定義Ta=(ωbRiν)(bRi)1/2]]>其中Ri＝內圓筒半徑(m)b＝同心圓筒之間的徑向間隙(m)ν＝動力學粘度(m2s-1)ω＝內圓筒的角速度(s-1)已知，泰勒渦旋形成開始于泰勒數Ra大約為46的時候。因此優選的是，該方法在其中泰勒數Ta遠遠小于46的條件下進行。根據本發明，以不足以產生泰勒渦旋的速度旋轉內圓筒可以適當地避免泰勒渦旋。一般來說，產生泰勒渦旋的準確閾值取決于內表面和外表面的準確大小。這可以通過上面的公式來確定。
液體前體物質通過進料口進入反應器。進料口優選排列為使液體朝向反應器一端的方向進入，并通過位于另一端的出料口出去。進料口可以位于或接近反應器的頂端。但是優選的是，進料口位于外內表面下部三分之一的位置，出料口位于外內表面的上部三分之一位置。
液體前體物質應當以使之分布在整個內表面和外表面之間的空間的方式進入到反應器中。這一點能夠簡單地通過切向安裝進料口以使液體前體物質切向進入反應器來實現。液體物質的分布進一步通過與進入反應器的液體同方向旋轉的內表面來促進。
內表面的運動速度可比進入反應器的液體的流速更快。一般內表面的轉速至少為10rpm。通常旋轉速率低于1,000rpm，常在50-500rpm之間，例如100或200rpm。
一般將液體前體物質在反應器中進行加熱或輻射處理。通常將液體進行紫外光輻射。理想的是，至少一部分外內表面是由能夠透過紫外光的材料組成的壁，并在該壁的外面至少放置一個紫外光源，隨著液體前體物質流過內表面之間的空間而進行輻射。優選整個外內表面都是透明的，透過紫外光。一般圍繞著透明壁可以方便地排列多個光源。例如，圍繞著透明的反應器壁以彼此之間90°的間隔排列四個紫外光燈。
理想的是，內外表面之間距離恒定。優選內內表面和外內表面之間的間距最大達5mm，優選3-4mm。這個大小的間距表現出特別適合于UV引發的聚合方法。
我們發現本發明特別適用于輻射聚合，特別是經紫外光輻射的聚合。內外表面之間較小的距離意味著，紫外光輻射能夠基本上穿透整個聚合介質。該方法使單位體積的反應介質有較大面積的輻射，這有助于制備在分子量以及降低未反應單體方面質量總是更高的聚合物。
根據本發明的一個方面，液體前體是液體可聚合物質。一般來講，該液體包括單體，該單體優選為含有一種或多種烯鍵式不飽和單體的單體或單體混合物。該液體單體組合物優先選自i)包括疏水性單體或單體混合物的水乳液或水懸浮液，ii)包括親水性的水溶性單體或單體混合物以及連續的與水不相混溶相的反相乳液或懸浮液，iii)包括在連續水相中的親水性單體或單體混合物的含水組合物，該組合物能夠形成包括分散在水介質中的親水性聚合物的可傾倒(pourable)組合物，iv)能夠形成可傾倒的液體聚合物水溶液的單體水溶液。
因此在本發明的一個方式中，液體單體組合物是疏水性單體的水乳液。這種組合物可以通過將水不溶性單體乳化到連續水相中的方法來制成。該水相可以包括乳化劑或穩定劑。水相一般包括具有高的親水親油平衡(HLB)的乳化劑，即與連續水相締合性更強的乳化劑。該單體或單體混合物包括水不溶性單體。我們所指的“水不溶”是指25℃在水中的溶解度小于5wt％的單體。該單體或單體混合物優選包括一種或多種疏水性烯鍵式不飽和單體。該一種或多種疏水性烯鍵式不飽和單體選自丙烯腈、(甲基)丙烯酸C1-30烷基酯、C1-30烷基(甲基)丙烯酰胺、乙酸乙烯酯和苯乙烯。本發明的另一種方式中，液體單體組合物是親水性單體的反相乳液。這種組合物可以通過將親水性單體的水溶液乳化到與水不相混溶液體連續相中的方法來制成。該連續相可以包括具有低的親水親油平衡(HLB)的乳化劑，即與水不相混溶連續相締合性更強的乳化劑。單體或單體混合物優選包括一種或多種親水性烯鍵式不飽和單體，這些單體是水溶性的。我們所指的“水溶性”是指25℃溶解度至少為5wt％的單體。這種單體選自丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸(或其鹽)、馬來酸(或其鹽)、馬來酸酐、(甲基)丙烯酸二烷基氨基烷基酯(或酸的加成鹽或季銨鹽)、二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酰胺(或酸的加成鹽或季銨鹽)、(甲基)丙烯酸的羥烷基酯和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(或其鹽)。典型的反相方法公開在EP-A-150933、EP-A-102760或EP-A-126528中。
本發明的另一方面涉及一種制備親水性聚合物的水分散液的方法，包括在連續水相中使包括親水性單體或單體混合物的含水組合物反應，該含水組合物能夠形成包括分散在水介質中的親水性聚合物的可傾倒組合物。典型的這種聚合物公開在WO-A-9831749和WO-A-9831748中。
在該方法的又一個形式中，能夠形成低粘度聚合物水溶液的單體水溶液。低粘度聚合物水溶液的一個實例包括制備低分子量的聚二烯丙基二烷基氯化銨(DADMAC)的稀水溶液。另一個實例包括將仲胺與包括表氯醇的環氧化合物反應，形成低分子量聚胺(polyamine)。
對于一些大規模制備方法來說，可能希望使用并列的幾個方法。在這種制備工廠中，可能要求并列操作至少5個反應器。對于非常大規模的制備方法來說，可能需要采用最高達500個單獨反應器。一般并列工作的反應器的數目大于20并少于400，例如50-200，特別是200-250。
本發明的第二個方面涉及一種進行化學反應的新型設備。因此本發明的這一方面涉及一種設備，該設備包括在內表面之間的空間，而所述內表面包括內內表面和外內表面，所述設備還包括在外內表面上切向安裝的進料口、在外內表面上切向安裝的出料口，其特征在于，內內表面和外內表面之間的距離小于20mm，內內表面的截面直徑(D′)和外內表面的截面直徑(D″)之比為至少0.8∶1。
優選的是，內內表面的表面積為外內表面表面積的至少80％。
該設備優選包括任何上述優選特征。
下面，參考

圖1，通過描述反相聚合方法來說明本發明。
將包括紫外光引發劑的水溶性單體組合物乳化到包括油包水乳化劑的與水不相混溶液體中，形成乳液。將在油溶液中的水溶性單體的反相乳液通過切向進料口[1]加入到反應器中。該液體單體組合物分布在外內表面[2]和內內表面[3]之間的空間。內內表面是旋轉部件[4]的外表面。旋轉部件沿著方向[13]被馬達[12]驅動，其中該部件在另一端用合適的軸承[14]固定。軸承可以用合適的材料例如PTFE做成。外內表面是反應器外壁的內表面，是透明的。紫外光源可以靠著(against)透明壁并平行于反應器排列，以使含有紫外光引發劑的液體單體組合物進行紫外光輻射，以聚合分散相單體。生成的液體聚合物組合物通過切向安裝在反應器壁上的出口部件[6]排出。設備中維持正壓氮氣。氮氣是通過注射點[7]注入，并通過氣體出口[8]排出。按照需要提供用于加熱或冷卻的夾套[9]；圖中畫出了夾套入口[10]和夾套出口[11]。為令例如紫外光輻射，反應器壁上可以設置透明部分[5]。另一種情況是，整個外壁可以由對紫外光透明的材料制成。
圖2表示沿反應器A-A的截面，說明切向進料口，和沿反應器B-B的截面，說明切向出料口。
圖3表示根據本發明并適用于工業生產廠的原比例大小的設備。該設備可以由標準的可以買到的組件構成。這些組件可以由任何合適的材料制成，但是有利的是用對紫外光UV-A波長透明的硼硅酸鹽玻璃制成。另外，該設備也可以包括能夠透過其它UV波長的材料。合適的材料包括石英。反應器的主體包括三根長管，每根總長為1.5m，內徑1.0m。反應器頂端由總長為1.0m、內徑為1.0m的管子組成。內圓筒可以用任何合適的材料制成。一般內圓筒可以用不銹鋼制成。理想的是，其厚度為3mm，密度為8.0g/cm3。內圓筒與容器壁內表面之間的間隙小于20mm，優選為4mm。
在本發明優選的實施方式中，如圖4和5所示，圍繞一個或多個反應器可以排列幾個紫外光源。圖4表示了根據本發明6個反應器的平面圖，每個反應器被用實圓圈表示的紫外光源圍繞。整個列陣包圍在不透光的箱體中，該箱體的結構便于更換報廢管。該方式中，這些反應器列陣的輻射可以通過UV管的矩陣來得到，許多這種UV管不止照亮一個反應器。
圖5表示6個反應器的平面圖，每個反應器單獨放在一個箱體中并被8個UV管圍繞。此時，比圖4中需要更多的光源，但是每個單元可以放在單獨的分隔間中，這有助于維護和維修。
權利要求
1.一種在柱式反應器中制備液體反應產物的方法，該反應器包括在包括內內表面和外內表面的同軸管狀內表面之間的空間，所述方法包括下述步驟a)通過外內表面上的進料口加入液體反應前體物質，b)液體前體物質流過外內表面和內內表面之間的空間，c)使步驟(b)中的液體前體物質在反應條件下形成液體反應產物，d)使液體反應產物通過外內表面上的出料口，其特征在于，內內表面和外內表面之間的距離小于20mm，并且內內表面的截面直徑(D′)和外內表面的截面直徑(D″)之比為至少0.8∶1。
2.根據權利要求1的方法，其中內內表面的表面積為外內表面表面積的至少80％。
3.根據權利要求1或2的方法，其中液體反應產物是液體聚合物組合物。
4.根據權利要求2或3的方法，其中液體前體物質是液體可聚合物質，反應條件是聚合條件，液體聚合物組合物的粘度低于5,000mPa.s(25℃，利用轉子4在50rpm下利用Brookfield RVT測試)。
5.根據權利要求2或3的方法，其中液體前體物質包括聚合物質，反應條件選自水解、曼尼希反應、固化、后聚合和殘留單體的降低。
6.根據權利要求4的方法，其中液體可聚合物質在第一個反應器中處于可聚合條件，形成第一液體聚合物組合物，該組合物輸送到第二個反應器中并處于權利要求5的反應條件下。
7.根據權利要求1-6中任一項的方法，其中內內表面圍繞中心軸旋轉。
8.根據權利要求1-7中任一項的方法，其中該方法是在不存在泰勒渦旋下進行。
9.根據權利要求1-8中任一項的方法，其中進料口位于外內表面下部三分之一的位置，出料口位于外內表面上部三分之一的位置。
10.根據權利要求1-9中任一項的方法，其中進料口排列為使液體前體物質切向進入反應器，而出料口排列為使液體反應產物組合物切向離開反應器。
11.根據權利要求1-10中任一項的方法，其中反應條件包括使液體前體物質進行紫外光輻射。
12.根據權利要求1-11中任一項的方法，其中至少一部分外內表面是由能夠透過紫外光的材料構成的壁，至少在壁的外部放置一個紫外光源，當液體前體物質流過內表面之間的空間時被輻射。
13.根據權利要求1-12中任一項的方法，其中內內表面和外內表面之間的間距最大為5mm，優選3-4mm。
14.根據權利要求1-13中任一項的方法，其中液體前體物質是選自下述組合物的液體單體組合物i)包括疏水性單體或單體混合物的水乳液或水懸浮液，ii)包括親水性的水溶性單體或單體混合物以及連續的與水不相混溶相的反相乳液或懸浮液，iii)包括在連續水相中的親水性單體或單體混合物的含水組合物，該組合物能夠形成包括分散在水介質中的親水性聚合物的可傾倒組合物，iv)能夠形成可傾倒的液體聚合物水溶液的單體水溶液。
15.根據權利要求14的方法，其中包括一種或多種親水性或潛在的親水性烯鍵式不飽和單體的單體或單體混合物選自丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸(或其鹽)、馬來酸(或其鹽)、馬來酸酐、(甲基)丙烯酸二烷基氨基烷基酯(或酸的加成鹽或季銨鹽)、二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酰胺(或酸的加成鹽或季銨鹽)、(甲基)丙烯酸的羥烷基酯和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(或其鹽)。
16.根據權利要求15的方法，其中單體或單體混合物包括一種或多種親水性烯鍵式不飽和單體混合物一種或多種疏水性烯鍵式不飽和單體，選自丙烯腈、(甲基)丙烯酸C1-30烷基酯、C1-30烷基(甲基)丙烯酰胺、乙酸乙烯酯和苯乙烯。
17.根據權利要求1-16中任一項的方法，其中液體前體物質包括紫外光引發劑。
18.一種制備液體聚合組合物的方法，通過并列操作多個權利要求1-17中任一項的方法。
19.一種適用于進行化學反應的設備，包括在包括內內表面和外內表面的同軸管狀內表面之間的空間、在外內表面上安裝的進料口、在外內表面上安裝的出料口，其特征在于，內內表面和外內表面之間的距離小于20mm，內內表面的截面直徑(D′)和外內表面的截面直徑(D″)之比為至少0.8∶1。
20.根據權利要求19的設備，其中內內表面的表面積為外內表面表面積的至少80％。
21.根據權利要求19或20的設備，其中內內表面和外內表面是圓筒形的。
22.根據權利要求19-21中任一項的方法，其中內內表面圍繞中心軸旋轉。
23.根據權利要求19-22中任一項的設備，其中進料口位于外內表面下部三分之一的位置，出料口位于外內表面上部三分之一的位置。
24.根據權利要求19-23中任一項的設備，其中進料口安裝在使液體反應物切向進入反應器的位置，出料口安裝在使液體反應產物切向離開反應器的位置。
25.根據權利要求19-24中任一項的設備，其中至少一部分外內表面是由允許紫外光透過的材料制成的壁，在壁的外部至少安裝一個紫外光源，這樣當液體反應物流過內表面之間的空間時被輻射。
26.根據權利要求19-26中任一項的設備，其中內內表面和外內表面之間的距離最大為5mm，優選3-4mm。
27.由并列的多個權利要求19-26中任一項的設備組成的生產廠。
全文摘要
一種在柱式反應器中制備液體反應產物的方法，該反應器包括在包括內內表面和外內表面的同軸管狀內表面之間的空間，所述方法包括下述步驟a)通過外內表面上的進料口加入液體前體反應物，b)液體前體物質流過外內表面和內內表面之間的空間，c)使步驟(b)中的液體前體物質在反應條件下形成液體反應物，d)使液體聚合物組合物通過外內表面上的出料口，其特征在于，內內表面和外內表面之間的距離小于20mm，并且內內表面的截面直徑(D′)和外內表面的截面直徑(D″)之比為至少0.8∶1。還要求保護一種適用于進行化學反應的設備。該設備和方法能夠理想地用于制備液體聚合物組合物。
文檔編號C08F2/48GK1481276SQ01820948
公開日2004年3月10日 申請日期2001年12月10日 優先權日2000年12月21日
發明者C·R·吉萊特, G·I·奈洛爾, C R 吉萊特, 奈洛爾 申請人:西巴特殊化學水處理有限公司