聚合物回收本发明涉及聚合物脱挥发分和回收以及，在某些方面，残余物含量
小于每百万一千份(ppm)的聚合物产品的制备，其中该聚合物产品是由
残余物含量达到50％重量(基于聚合物重量)的起始聚合物溶液制备
的。本发明一个特殊的方法涉及乙烯丙烯二烯三元共聚物(EPDM)
脱挥发分。
现有技术公开了许多种对聚合物脱挥发分和回收的体系和方法。某
些现有技术中的方法具有下述一个或多个缺点：包括一个整理工序
(finishing step)的多步方法；要求抽提污染物、残余溶剂和单体；要使
用同流动的聚合物混合的不混溶液体以维持传热系数，增加扩散驱动力
或降低分压；在塔顶排气体系中夹带聚合物，即所说的“结霜”，以及
聚合物产品流入排气体系，即所说的“排气溢流”；会产生性能不一致
的聚合物产品，例如不同的粘度，或降解的产品聚合物或凝胶；以及额
外的移走不混溶的液体或气体的工艺设备操作。
长期以来，人们一直需求一种脱粘性聚合物挥发分的高效、有效的
单步方法。人们一直需求一种方法，该方法同现有方法相比相对便宜，
且需要减少了的资金费用。人们一直需求一种方法，该方法在不产生不
可接收的粘度差异和产品降解下，制备性能一致的合格产品。人们一直
需求一种方法，该方法不需要额外的抽提，额外的整理步骤(finishing
step)，或使用不混溶液体维持传热系数。人们一直需求一种方法，该方
法显著地减少了结霜和排气溢流，因而改善了产品质量。
本发明公开了聚合物脱挥发分的体系和方法。脱挥发分是指从聚合
物产品中除掉未反应的单体、溶剂、低聚物和挥发性的缩聚物，在本说
明书中这些物质统称为“残余物”。
一方面，本发明主题涉及一种方法，该方法特征在于：
(A)将聚合物-溶剂溶液引入热干燥器中，
(B)处理热干燥器中的聚合物-溶剂溶液，以形成产品聚合物和分
离出的溶剂，在热干燥器中使其中含有残余物的分离出的溶剂汽化，以
形成含有溶剂和残余物的蒸汽，
(C)除去热干燥器中的蒸汽，和
(D)从热干燥器中卸出溶剂和其它残余物含量不超过0.5％重量的
产品聚合物。
另一方面，本发明的方法包括：将含有溶剂的粘性聚合物以溶液的
形式输送入热干燥器的处理容器中脱挥发分；将处理容器进行减压或抽
真空；在处理容器中，真空下将粘性聚合物溶液中的至少一部分残余物
抽走；以及从处理容器中流出聚合物产品以进行后序加工，例如造粒。
另一方面，该方法包括一冷却或加热处理容器中的粘性聚合物溶液
的步骤，来维持聚合物在所需的温度，使残余物含量低到使产品质量可
接受。一方面，该方法是无氧操作。
本发明的方法可以是间歇法也可以是连续法，并且可用于回收任何
公知的粘性聚合物。本发明的方法可以有水，也可以无水(也就是说，
无水存在)，并且可使用非必要的挥发性抽提剂。不混溶传热介质液体
的使用是非必要的。
在某些实施方案中，粘性聚合物溶液是通过将已造粒的聚合物通过
体积计量进料器加入溶解器挤出机(dissolver extruder)中制备的。溶剂
是在高压注射体系产生的高压下(例如2000英镑/平方英寸表压(psig
(13.8MPa)))注射入溶解器挤出机的。使用该体系，在压力下溶
剂被注入到溶解器挤出机的充满了聚合物的区域。
在另一实施方案中，粘性聚合物溶液是在并联或串联的一个或多个
溶液聚合反应器中制备的。一个这样的体系公开在共同拥有的美国专利
US3,914,342(Mitchell)中。优选将粘性聚合物溶液通过一个或多个闪蒸
器从反应器输入热干燥器中，以减小溶剂含量。
一种实用的模拟这种聚合物回收过程的方法是使用具有六个聚合
物从中流过的机筒部分的溶解器挤出机。六个机筒部分中的五个是用液
体介质加热，例如热油、泵送系统。在某些优选实施方案中，六个机筒
部分中的第一个是被冷却的，例如约30℃，以防止聚合物在溶解器挤
出机的聚合物入口处桥连。冷冻的乙二醇体系提供足够的冷却。
在某些实施方案中，使用电动、气动或液压体系驱动干燥器的处理
容器中的旋转轴，以使聚合物的干燥和通过容器的运动容易实现。该方
案中的一方面，轴是由带有齿轮减速器的电动机直接驱动。理想地用带
有惰性缓冲液体(例如油缓冲液)的双端面机械密封垫把轴同外界环境
进行密封。另一方面，轴的出料端也穿过一个外壳，并用带有惰性缓冲
液体(例如油缓冲液)的双端面机械密封垫密封，并且该出料端用一个
或多个外部轴承支承。
本发明方法中实用的真空体系具有一个油封真空泵和位于泵和处
理容器的排气孔之间的冷凝器(例如壳管式热交换器)。一方面，两个
蒸汽收集阱交替使用。合适的标尺指示的真空度在体系中所需的点上。
在一个实施方案中，使用单螺杆出料设备将聚合物从热干燥器中输
入到下游加工设备中。双螺杆或齿轮泵出料设备也是适用的。
从处理容器中流出的脱了挥发分的聚合物产品的其它处理工序可
以包括冷却、干燥和包装。一种方法包括让聚合物产品通过水浴，然后
在造粒机中造粒(例如从Cumberland Strand Chopper Co．可购得的
一种机械)。
本发明的方法，正如下面给出的数据，同许多现有方法相比，产生
了显著改善了的和意想不到的效果。
在某些实施方案中，本发明描述了一种脱聚合物-溶剂溶液挥发分
的方法，该方法包括将聚合物-溶剂溶液输入热干燥器中或通过将聚合
物和溶剂加入热干燥器中并在此形成溶液，在热干燥器中处理聚合物-
溶剂溶液使聚合物产品同溶剂和残余物分离，在热干燥器中蒸发至少一
部分溶剂(或其中含有残余物的溶剂)因而形成含有溶剂(或溶剂和其
它残余物)的蒸汽，从热干燥器中排出蒸汽，以及从热干燥器中卸出总
残余物(包括溶剂)含量最多为0.5％重量的聚合物产品。聚合物产品
的溶剂含量理想地小于2000ppm，优选小于1600ppm，更优选小于
1000ppm。聚合物产品中也含有残余的第三单体(例如二烯)，其含
量小于100ppm，优选小于50ppm，更优选小于10ppm。卸出的聚合
物产品适合用造粒机加工。因此该方法包括将聚合物产品加入造粒机
中，并且制造成粒的聚合物产品。聚合物具有的门尼粘度理想地大于
20，优选大于50，更优选70或更大，并且通常高达250，优选高达
120；或具有小于1g/10分钟到小到0.001g/10分钟的熔融指数(I2)
(ASTM D-1238条件190/2.16)。
聚合物理想地选自乙烯/丙烯/二烯三元共聚物(EPDM)、非均相
聚乙烯、均相聚乙烯、线性聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、
乙丙橡胶和聚苯乙烯。热干燥器中的聚合物-溶剂溶液的停留时间理想
地小于50分钟，优选小于30分钟，特别是小于15分钟或更少；起始
存在于聚合物-溶剂溶液中的残余物的含量通常为5％到80％重量，
并且通过该方法使残余物在聚合物产品中的含量减小到小于0.5％重量
；优选小于0.2％重量。起始存在于聚合物-溶剂溶液中的残余物，
含量为10％到50％重量，优选减小到在产品聚合物中的含量小于
1000ppm，或起始存在于聚合物-溶剂溶液中的残余物，含量为2-
25％重量减小到产品聚合物中含量为500ppm或更少。溶剂通常是C5
烃或更高级烃，通常达到C10烃或这些烃的混合物。
该方法也可以在无氧气、无水或无氧和水的条件下进行。该方法包
括一个变化方式，在这种变化方式中，聚合物和溶剂是连续地输入热干
燥器中，并且聚合物产品是连续地从热干燥器中产生和输出。该方法也
可以是间歇法。
从热干燥器中卸出的聚合物产品理想地用从热干燥器中输送聚合
物产品的出料设备接收。出料设备理想地是带有一个外壳、一个旋转地
安装在外壳中的单螺杆输送机和带动单螺杆输送机旋转的直接驱动电
动机的出料体系。单螺杆输送机优选用轴承安装并且用双端面机械密封
垫密封传动端，以使外壳中的组件免受外界影响，如大气，尤其是氧气
的影响。外壳具有一个入口和一个出口，并且该体系理想地在真空下运
转，例如10-200mmHg(1.3-26.7kPa)，优选大约25mmHg(3.3kPa)。
该方法也包括使干燥器温度维持在50℃到290℃，优选125℃到
290℃，更优选150℃到220℃，以加热或冷却热干燥器中的聚合物-
溶剂溶液。
该方法也可以包括用同热干燥器液体连接的真空体系抽走残余蒸
汽。至此，该方法包括冷凝和收集来自于蒸汽的溶剂，该蒸汽是真空体
系抽出的。该方法还包括向热干燥器中注入氮气(“氮气吹扫”)。聚
合物产品理想地具有基本上同用于形成聚合物-溶剂溶液的聚合物相
同的粘度。
因此，本发明至少某些优选实施方案的目的是提供：
新型、有用、独特、高效、非显而易见的脱聚合物挥发分的方法和
体系；
这样的方法，该方法将聚合物中的残余物的含量从起始的5％到80
％重量减小到小于0.5％重量，优选减小到小于0.2％重量；以及该方
法优选将聚合物中的残余物的含量从起始的10％到50％重量减小到小
于1000ppm；并且该方法更优选将聚合物中的残余物溶剂含量从起始
的5-25％重量减小到小于500ppm。
这样的方法，该方法获得在单级设备中可接受的聚合物残余物含
量；
这样的方法，该方法不需要抽提和不混溶液体以维持传热和扩散速
率；
这样的方法，该方法中，减少了结霜和排气溢流，以及优选显著减
少结霜和排气溢流；和
这样的方法，该方法中，产品聚合物质量是一致的，以及该方法中
可以使用许多不同分子量的溶剂(例如异丁烷、环己烷或ISOPARTM E
(通常是C8-C10烃的混合物的商品名，由Exxon Chemical制备))。
本发明的某些实施方案并不限于本说明书描述的任何特定的单一
的特征，但包括在结构和功能上区别于现有技术的这些单一特征的组
合。对本发明的特征进行了广义地描述，以使下面的详细描述可以被更
好地理解，也为了本发明对现有技术的贡献可以得到很好地评价。当
然，下面描述了本发明的其它方面，并且这些其它方面可以包括在本发
明权利要求的主题内容中。那些从本发明、本发明的描述以及本发明的
启示中受益的本领域熟练技术人员应该理解，该说明书的思想可以用作
设计执行和实施本发明的其它结构、方法和体系的创造性基础。本发明
的权利要求应该理解为包括任何不偏离本发明的精神和范围的合法的
等同的设备或方法。
本发明认识到并且提出了上述问题和一直期望满足的要求，并且在
本发明不同可行的实施方案和它的等同方案中提供了解决上述问题的
方法和满足上述要求的令人满意的答案。对于那些从本发明的实施、描
述、公开的内容以及启示中受益的本领域熟练技术人员来说，从下面为
说明发明目的而给出的优选实施方案的描述，结合附图，应该理解其它
的建议和优点。不管其它人以后如何通过改变形式或附加进一步的改进
来掩盖本发明，这些说明中的详细内容都并不想反对本发明要求保护的
权利要求的主题。此外，本说明书使用的术语“溶液”可以包括浆液。
通过参考形成本说明书一部分的附图中给出的实施方案，可以得出
一个上面简要概述的本发明实施方案的更具体的说明。这些附图说明了
某些优选的实施方案，并且不用于不当地限制本发明的范围，其中该发
明可以具有其它等价有效的或合法的等同实施方案。
图1是用于研究本发明方法的体系的示意图，不需要使用作为原料
流聚合物反应工艺。
图2是图1体系中的溶解器挤出机截面的部分示意图。
图3是图1体系中的一部分的示意图。
图4是图1体系中的热干燥器的侧视图。
图5A是热干燥器和用于本发明方法中与之相关的设备的示意图。
图5B是5A所示的输送机的侧视图。
图6是用于本发明方法中的第二体系的示意图。
图7-16给出了本发明方法中的数据。
现在参考图1，本发明的体系10具有向溶解器挤出机14的进料漏
斗15中加入成粒的聚合物的体积计量进料器12；热干燥器50；溶剂
塔16；以及真空体系66。
溶剂从溶剂塔16通过管线18和22从泵20泵送到泵30。泵30将
溶剂从管线24泵送到注射体系26。注射体系26将溶剂注入溶解器挤
出机14的第三区或机筒25中。
如图2和图3所示，溶解器挤出机14的轴35通过传动体系31带
动旋转，该传动体系31包括电动机41、传动皮带43、大扭矩摩擦式
安全制动器45、主动皮带轮47和同轴35相互连接的齿轮体系49。阀
门51控制管线19中的流量。阀门53控制管线22中的流量。阀门55
控制管线24中的流量。表57指示了管线24中的压力。可调节的减压
阀59为泵30提供了减压保护，该阀门59通过管线63和65同阀门55
连接。如图3所示，阀门67控制了样品管线69中的聚合物-溶剂溶液
的流量。
热油源81中的热油通过管线83流到溶解器挤出机14的机筒区
23、25、27、28和29。热油通过管线85流出这些机筒区，每一管
线都有自己的控制阀87和流出管线89。溶解器挤出机14产生粘性聚
合物和溶剂的流动溶液，该溶液通过管线32流入热干燥器50(图1)
中。阀门34控制聚合物溶液向干燥器50中的输送。
热干燥器50(见图1和图4)具有一外壳52和一装置，在该装置
中，加热聚合物和溶剂的流动溶液以及使该溶液从入口36流向出口
38。通常，旋转中空轴56捏合和移动外壳52中的聚合物-溶剂溶液，
该旋转中空轴带有同外壳52内部的倒钩59配合工作的混合和输送组件
54和58。该外壳、旋转轴、倒钩、输送组件以及混合组件都可以用作
加热或冷却聚合物-溶剂溶液的传热组件。传热介质(例如蒸汽或热
油)可以通过沟槽或这些组件中的沟槽泵送。如图4所示，热油体系90
用于一个实施方案中，使传热介质通过轴56和相关组件流动。传动体
系60同轴56相互连接并带动旋转该轴(图1和图4)。在压力(未画
出)下，液压液体源提供传动液驱动体系60。
从聚合物-溶剂溶液中逃逸出的某些残余物(例如蒸发的挥发性物
质、蒸发的溶剂、未反应的单体、低聚物)在容器52中上升并从上出
口62流出。在一个实施方案中，这些残余物流入排气拱顶64(图1和
图4)。真空体系66通过管线71、72、73、74和75从外壳52中
抽出残余物。残余物在冷凝器68中冷凝，并收集在收集阱76或77中。
剩余的残余物通过管线75流走。
聚合物产品离开热干燥器50的外壳52，并通过管线86的冷凝介
质84进入切粒设备82，然后进入包装设备中(未画出)(图1)。
图5A说明了一个热干燥器100(类似干燥器50)和辅助设备以及
它们之间的连接的一个实施方案。干燥器100具有带有轴104的中空外
壳102，该轴贯穿了外壳，并在外壳内部搅拌和移动通过入口116(类
似图1中的入口36)流入外壳102的聚合物-溶剂溶液。轴104是由
同齿轮箱108相互连接的直接传动电动机106带动旋转。外止推轴承
110和外径向轴承112使轴104的旋转容易实现。带有热轴承110或径
向轴承112的轴承没有同传动端(图5A的左端)流动的加热介质或流
动的聚合物直接接触。优选，体系内部是密封和高真空的(通常承受操
作压力50psig(2.4kPa)到750mmHg(100kPa)负压的绝对真空)。在外
壳102的两端，轴-外壳界面用双向机械密封垫114密封。聚合物产品
通过管道119通过出口118流到出料设备130(类似图4中的出料设备
39)中，该出料设备从热干燥器100中移出聚合物产品到下面的工序。
联轴节120使传热介质例如热油能够注射入热干燥器100的旋转主轴
104中。轴104的沟槽只同入口116相通，这样传热介质不会加热远离
入口116的设备。在图1的体系中，真空体系可以同热干燥器100一起
使用来移走残余物。热干燥器购自Krauss-Maffei Verfahrenstechnik
GmbH和List AG公司。
如图5B中描述的单螺杆出料设备130(图5A)是用于将聚合物
产品从热干燥器100输送到下游设备。单螺杆出料设备130包括外壳
134、直接传动电动机131、支承单螺杆135和吸收螺杆冲力的轴承132
(通常包括背向止推轴承和滚子轴承)、以及使外壳134中安装的组件
免受大气污染和阻止氧气的进入的双向机械密封垫133。通过入口136
(通过图5a管道119同出口118相连)进入设备130的聚合物产品是
由螺杆135输送到排出装置137，并流过排泄法兰138。
使用单螺杆设备130或类似设备的优点包括减小机械传动复杂性；
提供好的密封性能的整个定距螺杆(true screw integrity)(也就是说，
减少料的溢出以及能够使用双向机械密封垫)；降低剪切，能够生产更
合格的聚合物产品(降低剪切也就减少降解)；更高效的将聚合物从入
口泵送到出口(降低滑移)；以及为下游处理(如造粒)的更精确的温
度控制。
本发明使用的聚合物包括但并不仅限于此的EPDM；非均相聚乙
烯，例如按照美国专利US4,076,698(Andersen等)中公开的方法聚合的
LLDPE；例如美国专利US3,645,992(Elston)中公开的均相聚乙烯；例
如美国专利5,272,236或US5,278,272(Lai等)中公开的基本上线性的聚
乙烯；低密度聚乙烯(LDPE)；以及其它的热塑性树脂，例如聚丙
烯，包括那些溶液聚合、淤浆聚合或高压聚合方法中制备的热塑性树
脂。其它聚合物和共聚物包括SIS和SBS型聚合物、
PELLATHANETM(Dow化学公司的一个商品名)、聚氨酯、乙烯-聚丙
烯橡胶(EPRs)和聚苯乙烯。本说明书公开的新方法和权利要求对
于高分子量、高粘弹聚合物惊人的有效。
图6给出了用于本发明连续方法中的体系200。聚合物溶液通过管
线210进入脱挥发分容器202，并通过出口220将溶剂闪蒸出去。聚合
物溶液倾倒入齿轮泵208的入口并从它流向热干燥体系206(类似图1
-5B中的体系)，多余的溶剂按照上述方法移走。在反应器202和热
干燥器206之间可以使用一个或多个附加的脱挥发分反应器。一方面，
聚合物-溶剂溶液中，聚合物含量是50％到70％重量，因此残余物的
含量是50％到30％重量。
实施例
在本发明的某些方法中，将下述乙烯丙烯二烯单体(“EPDM”)
粒料加入溶解器挤出机。物料NordelTM含有浓度为100ppm到200ppm
的IrganoxTM 1076(Ciba Geigy公司制备的受阻酚类抗氧化剂)。
EPDM类型*(电工级)
比重
门尼粘度
NordelTM 2722
0.87
25±5
NordelTM 3681
0.87
45±6
NordelTM 5892
0.87
58±5
*粒料尺寸0.125英寸(0.3cm)
NordelTM是DuPont Dow Elastomers L.L.C.公司的一个商品名。
溶解器挤出机是Werner and Pfleiderer Co．型号ZSK-30，同
向旋转，完全相互啮合，双螺杆，长径比(L/D)为21∶1且挤出机配
制的螺杆刚刚大于20∶1的30毫米(mm)挤出机。挤出机的下游第三机
筒区上装配有Werner and Pfleiderer Co．的高压注射机，该高压挤出机
用一级、两区(division two)、15马力、3600转/分钟的交流电动机传
动，该电动机用数字速度控制器控制。通过K-Tron双螺旋体积计量加
料器(带有两个移动的螺旋中的一个)向挤出机中不足的加入树脂。加
料器中的料斗是手工加料，其容积为10-20镑(3.7-7.5kg)。用一
个螺杆带动的加料器的加料速度为0-100lb/hr(0-45kg/hr)。
在下面描述的实施例中，使用的溶剂是IsoparTM E溶剂(Exxon
Chemical制备)，并且一方面在IsoparTM E溶剂中混入2％重量的正
壬烷、C9烃(来模拟残余的二烯，因为它比IsoparTM E溶剂具有更高
的沸点)。
用于处理三种EPDM的热干燥器具有一个水平外壳和旋转轴，如
图1所示。传热介质经泵送通过壳轴和盘元件(shell shaft and disc
elements)。盘的端部上有混合条来清除外壳内表面产品的积聚。固定
的倒钩(见图4的钩59)固紧在壳的内部，并安装成同旋转部件相互
作用时，能够产生混合和捏合作用的形状。盘以一定角度安装在轴上来
提供向前的动量和均一的产品出料。干燥器的总容积大约为17升。干
燥器的出料设备39是以液压传动的双螺杆挤出机(长径比为7)。外
壳的出料区同中间区相连，以给予出料双螺杆一水平位置。由于聚合物
靠轴上的盘向前推动，因此聚合物靠双螺杆带动并从位于端部法兰上的
模孔挤出。
向干燥器中输送的热是通过40瓦的外部热油体系提供。热油体系
有它自己的以理想的温度设定值(例如150℃-220℃)向热干燥器提
供热油的泵和温度控制器。热油通过旋转活接头从管线送到轴(中空
管)和盘组件。热干燥器是由螺栓连接的三部分组成。三部分中的每一
段装有夹套，并且热是通过每一段的夹套端中的热油提供。排气拱顶(通
过法兰连接同装置的顶端连接)嵌有沟槽，热油是通过这些沟槽流入以
维持拱顶的温度。
液压传动体系包括两个分离的液压装置。其中一个装置是带动旋转
干燥器的轴的主传动装置，另一个装置是带动小双螺杆的传动装置。这
两个装置都有用高压油泵传动的密闭矩形储油槽，其中的油泵是用安装
在储油槽顶端的交流电动机传动的。该装置的最大压力是用内部的安全
阀来调整的。液压油是通过手工调节的流量阀从泵中排出的。高压液压
管线同装置相连接，并且使用液压管线的动力传动装置快速断开。液压
油从传动机返回到储油槽。液压传动装置上的压力计用于估计搅拌器和
双螺杆挤出机上的扭矩。通过调整装置上排放阀的位置，流速以及与之
相连接的传动机的速度就可以调整。搅拌轴上的最大压力是150巴
(15MPa)。
将油封真空泵用于真空体系。一壳管式热交换器用于排气拱顶和真
空体系之间作为冷凝器，其中在热交换器的壳侧使用1-5℃的冷冻乙
二醇。冷凝的蒸汽用两个冷凝物收集阱(10加仑(38L)不锈钢容器)
中的一个来收集，其中的收集阱放置在为测量冷凝速度的台秤上。当第
一个收集阱充满时，就把阀门开向第二个收集阱，而将第一个收集阱中
的溶剂倒入溶剂筒，并在其中充满氮气。干燥装置和真空管线中的真空
度是通过内开阀门连接的水银压力计测量的。收集阱装有计量表测量真
空度。
起初，用带有三个直径大约1/8英寸(0.3cm)的孔和一个堵塞了的孔
的法兰作为干燥器中双螺杆的模头。后来，把其中一个孔径增加到3/16
英寸(0.5cm)，而将另两个孔堵住。融体挤入12英尺(3.7m)长的水浴中，
然后用Cumberland Strand Chopper造粒。
间歇法
本发明的间歇法中，传动体系、真空体系和加热体系如上所述。也
使用干燥器，但长度上减小大约50％(仅用一段)，并且出料挤出机
用端板代替。本实验中使用的样品是将约1kg IsoparTM E溶剂和约1kg
聚合物放入袋中来制备的。然后，聚合物吸收溶剂并达到平衡。样品是
从门尼粘度25的胶凝状稠度(consistency)到门尼粘度约70的半固体物
质不等。干燥器用这样的袋的内容物装料，并按照上述方法对物质进行
处理。
表Ⅰ中给出了该间歇法的数据和结果。该数据说明了显著改进了的
和意想不到的结果。某些物质是从溶剂含量为50％重量脱挥发分到小
于0.2％重量。
表Ⅰ中，编号1470和2522的产品是物料NordelTM；“油温℃”是
热干燥器中的传热介质的温度；“搅拌器RPM”是热干燥器中的轴的
速度；“真空(mmHg(kPa))”是体系中的真空度；“间歇时间”是热干
燥器中的停留时间(分钟计)；“氮气吹扫”是每小时以标准立方英尺
计(标准立方米每小时)向热干燥器中注入的氮气的量；“产品温度℃”
是以摄氏温度计的出料聚合物的温度；“门尼粘度”是出料聚合物的粘
度；以及“挥发物ppm”是出料聚合物的挥发物(残余物)含量。
连续法
表Ⅱ给出了本发明的连续法中，溶解器挤出机对24个样品的操作
条件。由于在30mm双螺杆挤出机的进料喉中螺杆的自由体积面，只
使用了粒料尺寸为1/8英寸(0.3cm)的EPDM样品。在起动溶解器挤出
机的时候，以低的加入速度向挤出机中加入低门尼粘度的EPDM(20
英镑/小时(7.5kg/hr)NordelTM 2722)，以使在开始向挤出机中加入任何
溶剂之前，挤出机中形成起始融体密封。没有溶剂条件下溶解器挤出机
以低速率旋转，直到在热干燥器中形成聚合物流为止。为清除干净溶解
器挤出机出料端和干燥器之间的管线(内径1/2英寸(1.3cm))，高的挤
出机出料压力(例如大于1000psi(7MPa))是必要的。用背压(back
pressure)为600-800psig(4.1-5.5MPa)的高压注射机将溶剂注入机筒
第三区(机筒部分25，图1)。起初，溶剂对EPDM的重量百分含量
保持为低值(10-20％)。当溶剂加入挤出机的时候，在进料喉的位
置上使用检测器来检测闪蒸回进料斗中的溶剂。当毫无问题的向挤出机
中加入溶剂之后，经过三或四步工艺将溶剂与EPDM的比例百分数增
加到50％重量。随溶剂对EPDM百分数的关系变化，电动机总扭矩可
减小，能允许具有比干EPDM物料(也就是，不含有溶剂)高的多的
出料速率。理想的速率是通过首先增加聚合物添加速率，然后增加溶剂
流速来获得的。由于泵的限量(泵30，图1)，最大溶剂添加速度限
制在25-27英镑/小时公制(9.3-10kg/hr)。样品1-8和22-24
是物料NordelTM 5892。样品9-15是物料NordelTM 2722。样品16
-21是物料NordelTM 3681。
表Ⅱ中，“聚合物门尼粘度”是输入聚合物的粘度；“聚合物加入
速度”是以英镑/小时计(kg/hr)加入热干燥器中的输入聚合物速率；“溶
剂加入速率”是以英镑/小时计(kg/hr)输入热干燥器中的溶剂速率；“停
留时间分钟”是以分钟计的热干燥器中的聚合物-溶剂溶液的停留时间
(以平均停留时间计)；“扭矩巴”是以巴(MPa)计量的传动电动机的
扭矩；其它栏的标题具有同表Ⅰ相同的意思。
50％EPDM流的温度是180-220℃。为了控制溶解器挤出机的
出料温度在大约200℃，在一定范围内调整螺杆速度高或低。溶解器挤
出机最大螺杆速度是600转/分钟，而最低限度是通过传动扭矩和/或高
百分螺杆填充量来设定。尤其是，关闭聚合物管线中开向热干燥器的阀
门(也就是增加挤出机出料压力)，也升高出料温度。螺杆速度、出料
压力以及挤出机机筒区温度(机筒区23、25、27、28、29)的控
制都用来使向热干燥器中供料的聚合物保持在目标温度范围。
溶解器挤出机在稳定的电流安培载荷和稳定的出料压力下运转，这
两者都指示了好的溶剂混合效果。溶液样品是从出料管线69(图3)
中定期的手工采样，并且进行物理测试来保证形成了均一的溶液。
表Ⅱ给出了24种样品的操作条件。在加入聚合物流之前，用热油
体系将干燥器预热到150℃。当聚合物流引入到装置中，液压轴电动机
开始转动，并且把轴速调整到理想的转数/分钟。当溶剂加入到聚合物
流中，用阀门来调整热干燥器中的真空并调整到理想的真空度。在干燥
器顶部安装窥镜，就可以跟踪聚合物的量。当聚合物的量达到了理想的
时候，就开始起动双螺杆液压电动机装置。通过调整双螺杆的速度，从
装置中卸出的聚合物的量就能够同加入的量相匹配，并且以此方法，热
干燥器中聚合物的量就保持相对恒定。
产品稠度用门尼粘度来表征。图7的左侧垂直轴是24种样品的门
尼粘度，水平轴是样品编号。三根水平实线代表起始EPDM物料的门
尼粘度。所有情况下，门尼粘度不希望产生微量下降或没有下降。聚合
物在干燥器中的停留时间长达41分钟，而出料熔体温度高达287℃。
估计干燥器中的轴速度高达70转/分钟，以及观察到扭矩载荷高达139
公制巴(13.9MPa)(在液压传动装置中测量)。所有这些条件都没有使
聚合物产生任何明显的降解。产品NordelTM EPDM产品含有标准抗氧
化剂包装(例如1500ppm IrganoxTM 1076(Ciba-Geigy Corporation生
产的受阻酚类抗氧化剂))。
脱挥发分性能是通过对最后产品进行液面上气相色谱法来测试
的。这是通过从密封样品小瓶的液面上取样来完成的，其中该小瓶中装
有从热干燥器中出料的几秒钟之内(也就是低于15秒)取出的最后产
品。对每种样品，将已知量的产物(大约0.5g)放在隔膜密封的小瓶
中。样品小瓶放置在同气相色谱仪连接的自动液面上气体分析仪上。然
后，用定量多步液面上抽提法对样品小瓶中的物质进行分析。样品小瓶
中残余溶剂的浓度是在同多步液面上抽提相同的条件下，通过对标准分
析了的已知溶剂的定量分析来确定。
图8代表了24种样品(水平轴表示样品编号)的残余量(垂直轴
表示溶剂IsoparTM E的份/百万份(ppm))。只有一种样品超过
2000ppm，并且是在200mmHg(27kPa)的真空度下操作。在温度、真
空度、停留时间和其它变化范围内，19种样品的残余溶剂意想不到的
降到1000ppm以下。
通常用现有挤出设备对EPDM物料脱挥发分会由于结霜作用导致
出口的污垢。高粘度的EPDM胶通常存在着更严重的问题。在干燥器
的排气拱顶中，在拱顶较低的位置或部分中仅存在着少量结霜。经过几
个小时运行时间的积累量也是较少的。这说明本发明产生了意想不到的
效果。
图9给出了真空度、停留时间和脱挥发分的EPDM(NordelTM
2722)的残余物含量之间的关系。以绝对mmHg表示的真空度(括号
中给出用kPa表示的值)用左侧垂直轴表示，并且对每种样品用图中每
对柱的第一个柱表示。以分钟表示的停留时间也用左侧垂直轴表示(不
是括号中的数据，例如50、45等)，并且对每种样品用每对柱中的第
二个柱表示。用份/百万份表示的残余溶剂用右侧垂直轴表示，并且用
相互连接的实心小方框表示。用水平轴表示样品编号。图9中，进入干
燥器的聚合物含有25％到50％的溶剂，干燥器填充到其容积的40％。
如图9所述，随真空度增加和/或停留时间减少，聚合物中残余溶剂
含量增加。15号样品不包括在支持图9规律的数据中，因为该样品
EPDM中的起始溶剂百分含量低(10％)。
图10和图11虽然给出了同图9中相同的关系(对轴和柱的规定同
上述图9中规定的一样)，但是使用了其它的EPDM物料(NordelTM
3681和NordelTM5892)。图10中，进入干燥器中的聚合物也含有40
％到50％的溶剂，干燥器也填充到其容积的25％到40％，而图11中，
聚合物含有40％到50％的溶剂，干燥器填充到其容积的40％到50％。
对这两种EPDM的溶液可以看到同图9中相同的趋势。图11中，又因
为低的起始溶剂含量(12％)而排除了一个样品(第7号样品)。
表Ⅲ给出了参考图9、10和11中的某些样品得到的信息。改变
了这些样品的某些变量，包括热干燥器的填充程度(“填充％”)，是
否使用氮气以及如果使用了，用量是多少(“N2SCFH(m3/hr))，热
干燥器轴的转速(“RPM”)，用英镑/小时表示的加入热干燥器中聚
合物加上溶剂的物料总量(“总加入量1b/hr”)，当加入热干燥器时，
传热介质的温度是150℃还是没有使用的任何指示(“油温(℃)”)，
以及加入热干燥器的整个物料中的溶剂重量百分含量(“溶剂％”)。
表Ⅱ中样品7和15含有10％重量范围的起始溶剂含量。虽然这两
个样品在不同的操作条件下处理，但是脱挥发分了的EPDM最终产品
意想不到地具有小于100ppm的残余物含量。
三分之二的样品是在含量为2-5标准立方英尺/小时(0.06-
0.14m3/hr)的氮气吹扫干燥器下操作。剩余的样品在没有氮气下操作。
表Ⅱ给出了三组样品，三种不同的EPDM物料中的每一组中的一个使
用和不使用氮气吹扫。除了氮气吹扫这一点之外，这些样品组是在相同
的条件下操作。数据表明氮气吹扫下的NordelTM 3681和NordelTM 5892
含有较低含量的残余溶剂。NordelTM 2722样品表明具有统计的相同
的残余溶剂含量。
某些样品是在向IsoparTM E溶剂中加入大约2％重量正壬烷后采样
的。对样品测试了残余正壬烷含量，其数据在图12中给出。(图12中
的右侧垂直轴表示总残余物中正壬烷的重量百分含量。)总残余物中存
在的正壬烷在3-6.5％重量的范围。
对上述样品使用了三种不同的温度分布图。首先，热油体系在200
℃下循环，并且在干燥器整个三部分的外壳的夹套以及排气拱顶是阀门
内开的。热油体系中的热油温度具有平均5℃的变化(相对于出去的
油)。干燥器的第二部分中的聚合物温度为211℃到233℃。第二种条
件是，在干燥器整个三部分的外壳的夹套以及排气拱顶是阀门内开的前
提下，热油体系在150℃下循环。流入和流出干燥器热油体系的热油温
度具有3℃的变化。在相同的位置上，聚合物的温度为167℃到187℃。
第三种操作条件是，在排气拱顶阀门内开的前提下，热油体系在150℃
下运行，并且干燥器工作后，干燥器整个三部分是阀门外开的。聚合物
温度为115℃到205℃。
图13给出了在相同的干燥器填充量(40％)、干燥器轴转速
(50rpm)以及大约相同的干燥器停留时间(26分钟)的操作条件下，
三种不同NordelTM EPDM物料的数据。既给出了干燥器中的EPDM物
料的温度，又给出了带动轴在50RPM的转速下需要的液压的记录峰
值。垂直轴给出以巴计量的扭矩(括号中给出了以MPa表示的值)。
垂直轴还给出了以℃表示的干燥器中的聚合物温度(垂直轴上的数值，
不是在括号中，也就是250、200、150等)。这些数据意想不到地说
明，门尼粘度为27、门尼粘度为50和门尼粘度为65的EPDM物料之
间需要的扭矩没有明显的不同。对三种不同EPDM物料需要的扭矩相
近的可能的原因是，不同温度下(从连续熔融到不连续熔融，也就是团
粒状)聚合物熔融条件的改变。平均温度是，门尼粘度为27的物料的
温度是180℃，门尼粘度为50的物料的温度是190℃，门尼粘度为65
的物料的温度是215℃。如果这些温度是通过机械方法达到的，那么对
于较高门尼粘度的EPDM物料将需要更高的扭矩。
对于热干燥器操作条件的数据在图14-16中给出，表明了样品差
异及扭矩要求相似。在14-16的每一个图中，垂直轴表示以巴表示的
需要的扭矩(括号中给出用MPa表示的值)。在14-16的每一个图
中，垂直轴还表示以℃表示的盘温(垂直轴上的数据，但不是括号中的
数据，也就是240、220等)。
因此，总而言之，可以看出，本说明书中公开的本发明和实施方案
以及附加的权利要求所表达的意思都很好的用于实施预定的目的并取
得了预定的效果。在不偏离本发明的精神和范围的前提下，可以对本发
明的要点进行某些改变。应该认识到，这种改变是可以落在本发明的范
围之内的，并且还应该认识到，在任何下述权利要求中引用的每一个组
件或步骤也涉及所有等同设备或步骤。
表Ⅰ
实验
编号
产品
编号
油温
℃
搅拌器
RPM
真空度
mmHg(kPa)
间歇时间
min
N2吹扫scfh
(m3/hr)
产品温
度℃
门尼
粘度
挥发物
ppm
1
1470
200
25
35(4.7)
30
未用
196
74.4
1100
2
1470
200
50
35(4.7)
30
未用
215
87.4
3000
3
1470
200
50
35(4.7)
15
未用
198
71.4
3500
4
2522
200
25
35(4.7)
30
未用
191
21.9
3000
5
1470
200
25
35(4.7)
30
5(0.14)
200
64.2
40
6
1470
200
50
10(1.3)
15
5(0.14)
190
75.7
90
7
1470
200
50
10(1.3)
15
未用
194
72.2
920
8
1470
200
50
35(4.7)
30
5(0.14)
210
71.9/84.4*
＜20
9
1470
200
50
10(1.3)
30
5(0.14)
213
62.6
25
10
1470
200
50
35(4.7)
30
未用
206
68
3000
11
2522
200
50
35(4.7)
30
未用
204
22.2
2500
12
2522
150
50
35(4.7)
30
未用
162
21.9
160
13
不详
150
50
35(4.7)
15
未用
160
CND**
1400
14
1470
200
25
35(4.7)
30
未用
198
62.9
400
15
1470
150
25
35(4.7)
15
未用
135
74.1
4200
16
2522
150
50
35(4.7)
10
未用
137
21.3
6500
17
1470
150
25
35(4.7)
15
5(0.14)
138
67.7
5900
18
不详
150
50
35(4.7)
30
未用
159
无
无
*本说明书报导的两个不同的实验结果；**CND表示不能确定。
表Ⅱ
实验
编号
聚合
物门
尼粘
度
加入聚合
物1bs/hr
(kg/hr)
加入溶剂
1bs/hr(kg
/hr)
油温
℃
搅拌
器
RP
M
真空度
mmHg(kPa)
停留
时间
min
N2吹扫scfh
(m3/hr)
产品
温度
℃
扭矩巴
(MPa)
门尼粘
度
挥发物
ppm
1
65
30(11)
30(11)
200
50
50(6.7)
26
5(0.14)
215
111(11.1)
64.3
522
2
65
30(11)
30(11)
200
50
15(2.0)
26
2(0.056)
214
100(10.0)
65.1
484
3
65
30(11)
30(11)
200
50
100(13.3)
26
未用
214
98(9.8)
64.6
1403
4
65
30(11)
30(11)
200
50
50(6.7)
26
未用
222
111(11.1)
65.3
817
5
65
40(15)
30(11)
200
50
50(6.7)
26
5(0.14)
218
136(13.6)
64.7
657
6
65
30(11)
20(7.5)
200
50
50(6.7)
26
5(0.14)
219
104(10.4)
65
486
7
65
20(7.5)
2(0.7)
200
50
15(2.0)
41
5(0.14)
233
118(11.8)
67.5
＜20
8
65
30(11)
30(11)
150
50
50(6.7)
26
5(0.14)
187
118(11.8)
65.8
1159
9
25
30(11)
30(11)
150
50
50(6.7)
26
5(0.14)
167
80(8.0)
28.2
1241
10
25
30(11)
30(11)
150
50
15(2.0)
26
5(0.14)
165
78(7.8)
28.5
434
11
25
30(11)
30(11)
150
50
15(2.0)
26
未用
167
91(9.1)
28.8
419
12
25
60(22)
30(11)
150
60
15(2.0)
16
未用
175
107(10.7)
28.3
512
13
25
80(30)
30(11)
150
70
15(2.0)
13
未用
182
139(13.9)
28.2
836
14
25
30(11)
30(11)
不详
50
15(2.0)
26
未用
192
104(10.4)
29.1
477
15
25
36(13)
4(1.5)
不详
50
15(2.0)
25
5(0.14)
187
94(9.4)
28
100
16
45
30(11)
30(11)
不详
50
15(2.0)
26
5(0.14)
183
109(10.9)
49
257
17
45
30(11)
30(11)
不详
30
15(2.0)
26
5(0.14)
151
95(9.5)
49.3
341
18
45
40(15)
30(11)
不详
50
15(2.0)
20
5(0.14)
187
124(12.4)
49.8
806
19
45
30(11)
30(11)
不详
50
15(2.0)
26
未用
205
111(11.1)
51.9
317
20
45
30(11)
30(11)
不详
50
200(26.6)
26
未用
198
133(13.3)
49.6
4712
21
45
30(11)
30(11)
不详
50
15(2.0)
14
5(0.14)
149
58(5.8)
50.8
941
22
65
30(11)
30(11)
不详
50
15(2.0)
14
5(0.14)
128
48(4.8)
65.4
948
23
65
30(11)
30(11)
不详
30
15(2.0)
33
5(0.14)
134
111(11.1)
65.4
1597
24
65
30(11)
30(11)
不详
50
15(2.0)
26
5(0.14)
203
100(10.0)
65.6
334
表Ⅲ
图号
样品
真空度mm
Hg(kPa)
N2 schf
(m2/h)
停留时
间(min)
填充(％)
RPM
总喂料
1b/hr
(kg/hr)
油温(℃)
溶剂(％)
9
11
15(2.0)
未用
26
40
50
57(21)
150
47
9
10
50(6.7)
5(0.14)
26
40
50
57(21)
150
47
9
14
15(2.0)
未用
26
40
50
57(21)
去油
48
9
12
15(2.0)
未用
16
40
50
87(32)
150
31
9
13
15(2.0)
未用
13
40
50
107(40)
150
25
9
9
50(6.7)
5(0.14)
26
40
70
57(21)
150
47
|
10
16
15(2.0)
5(0.14)
26
40
50
57(21)
不详
48
10
19
15(2.0)
未用
26
40
50
57(21)
不详
47
10
17
15(2.0)
5(0.14)
26
40
30
57(21)
不详
48
10
18
15(2.0)
5(0.14)
20
40
50
67(25)
不详
41
10
21
15(2.0)
5(0.14)
14
25
50
57(21)
不详
47
|
11
24
15(2.0)
5(0.14)
26
40
50
57(21)
不详
47.4
11
2
15(2.0)
2(0.056)
26
40
50
56(21)
不详
47
11
6
50(6.7)
5(0.14)
26
40
50
48(18)
不详
38
11
1
50(6.7)
5(0.14)
26
40
50
55(20)
不详
46
11
5
50(6.7)
5(0.14)
26
40
50
66(25)
不详
39
11
4
50(6.7)
未用
26
40
50
55(20)
不详
46
11
22
15(2.0)
5(0.14)
14
25
50
59(22)
不详
49
11
8
15(2.0)
5(0.14)
26
40
60
57(21)
不详
47
11
3
100(13.3)
未用
26
40
50
57(21)
不详
47
11
23
15(2.0)
5(0.14)
33
50
30
57(21)
不详
47
表Ⅳ*
门尼
粘度
流入
温度
℃
真空度
mmHg(kPa)
轴
RPM
轴扭矩
ft.1bs(kg.m)
聚合
物温
度℃
挤出
机
RPM
挤出机
出料温
度℃
挤出机出料
psig(MPa)
挥发物
ppm
ENB
挥发物
总ppm
|
69.4
146.3
14.2(1.89)
29.4
667.2(92.24)
202.9
66.8
212.3
218.2(1.504)
9.0
258.0
63.3
144.5
14.8(1.97)
29.4
630.4(87.16)
202.7
66.8
211.3
205.3(1.415)
8.0
199.0
70.2
147.7
14.5(1.93)
29.4
632.2(87.41)
203.5
66.7
213.8
219.2(1.511)
5.0
111.0
65.7
146.4
14.6(1.95)
29.4
636.3(87.97)
206.4
59.9
214.7
199.5(1.376)
5.0
141.0
65.6
146.9
14.5(1.93)
29.4
674.9(93.31)
206.2
59.9
216.8
209.9(1.447)
7.0
190.0
69.6
148.9
13.8(1.84)
29.4
661.9(91.51)
206.4
59.9
214.5
216.8(1.495)
8.0
213.0
70.6
150.0
14.6(1.95)
25.0
816.2(112.8)
205.2
59.7
215.4
250.1(1.724)
17.0
500.0
71.0
150.5
14.1(1.88)
25.0
694.6(96.03)
205.6
59.8
212.3
234.3(1.615)
10.0
271.0
71.3
150.4
14.0(1.87)
25.0
586.8(81.13)
204.7
60.0
210.7
208.3(1.436)
8.0
246.0
71.4
150.7
14.5(1.93)
20.0
755.9(104.5)
204.7
59.9
209.7
227.7(1.570)
15.0
445.0
70.4
150.4
14.4(1.92)
20.0
811.3(112.2)
204.9
59.9
208.3
238.8(1.646)
12.0
337.0
70.7
150.1
14.6(1.95)
20.0
829.6(114.7)
204.8
59.8
206.9
244.9(1.689)
11.0
315.0
71.3
150.6
15.0(2.00)
15.1
938.0(129.7)
205.5
59.8
208.9
249.0(1.717)
20.0
565.0
71.7
149.8
14.0(1.87)
15.0
845.3(116.9)
204.2
59.9
201.4
226.7(1.563)
6.0
153.0
70.6
149.4
13.8(1.84)
15.0
780.0(107.8)
204.4
59.9
202.8
230.5(1.589)
15.0
422.0
*喂料中总残余物是23-24盎司(650-680g)
表Ⅴ
样
品
DuPont
Nordel
EPDM
盘
螺
杆
rpm
盘扭
矩巴
总进
料
1bs/h
(kg/h)
加
入
溶
剂
盘中
热油
温度
℃
盘1
温
度
℃
盘2
温
度
℃
盘3
温
度
℃
出料
熔体
温度
℃
大约
填充
量％
停
留
时
间
min
真空
mmHg
(kPa)
N2scfh
(m3/h)
门
尼
粘
度
Isopar
-E挥
发物
ppm
10
2722
50
78
(7.8)
56.7
(21.2)
47.1
150
155
155
167
178
40
26
15(2)
5
(0.14)
28.5
434
11
2722
50
91
(9.1)
57.4
(21.4)
47.7
150
154
154
167
182
40
26
15(2)
无
28.8
419
15
2722
50
94
(9.4)
40.2
(15.0)
10.4
无
191
177
187
206
40
25
15(2)
5
(0.14)
28.0
100
14
2722
50
104
(10.4)
57.7
(21.5)
48.0
无
156
162
192
190
40
26
15(2)
无
29.1
477
16
3681
50
109
(10.9)
57.2
(21.3)
47.6
无
134
141
183
196
40
26
15(2)
5
(0.14)
49.0
257
19
3681
50
111
(11.1)
57.8
(21.6)
48.1
无
132
147
205
230
40
26
15(2)
无
51.9
317
18
3681
50
124
(12.4)
67.2
(25.1)
40.5
无
157
153
187
221
40
20
15(2)
5
(0.14)
49.8
806
20
3681
50
133
(13.3)
57.0
(21.3)
47.4
无
140
144
198
225
40
26
200
(26.8)
无
49.6
4712
3
5892
50
98
(9.8)
56.7
(21.2)
47.1
200
187
211
157
250
40
26
100
(13.4)
无
64.6
1403
24
5892
50
100
(10.0)
57.0
(21.3)
47.4
无
35
134
137
287
40
26
15(2)
5
(0.14)
65.6
334
2
5892
50
100
(10.0)
56.3
(21.0)
46.7
200
188
214
154
1
40
26
15
(2)
2
(0.056)
65.1
484
6
5892
50
104
(10.4)
48.2
(18.0)
37.8
200
196
219
159
230
40
26
50
(6.7)
5
(0.14)
65.0
486
1
5892
50
111
(11.1)
55.0
(20.5)
45.5
200
190
214
145
220
40
26
50
(6.7)
5(0.14)
64.3
522
4
5892
50
111
(11.1)
55.4
(20.7)
45.8
200
190
222
140
241
40
26
50
(6.7)
无
65.3
817
5
5892
50
136
(13.6)
65.7
24.5)
39.1
200
197
218
162
247
40
26
50
(6.7)
5(0.14)
64.7
657