文档介绍：聚合物生产实施的方法,称为聚合方法。
溶解性
沉淀聚合
非均相聚合
均相聚合
聚合物—单体互溶
单体形态
气相聚合
固相聚合
在单体沸点以上聚合
在单体熔点以下聚合
聚合物—单体部分溶
聚合物—单体不溶
第五章自由基聚合方法
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物料起始状态
乳液聚合
本体聚合
悬浮聚合
溶液聚合
引言
自由基聚合有四种基本的实施方法。
本体聚合: 不加任何其它介质, 仅是单体在引发剂(甚至不加)、热、光或辐射源作用下引发的聚合反应。
溶液聚合: 单体和引发剂溶于适当溶剂中进行的聚合
反应。
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悬浮聚合: 借助机械搅拌和分散剂的作用, 使油溶
性单体以小液滴(直径1~10-3cm)悬浮在水介质中, 形
成稳定的悬浮体进行聚合。
乳液聚合: 借助机械搅拌和乳化剂的作用, 使单体
分散在水或非水介质中形成稳定的乳液(~
5μm)而聚合的反应。
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工程
间歇聚合
连续聚合
间歇聚合(batch polymerization)
单体物料一次加入反应器,反应结束后一次出料。
连续聚合(continuous polymerization)
单体等物料不断进料、连续出料的聚合。可以是
单釜或多釜串联。
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第五章聚合方法
单体—介质体系
聚合方法
聚合物—单体—溶剂体系
均相聚合
沉淀聚合
均相体系
本体聚合(气相、液相、固相)
乙烯高压聚合、苯乙烯、丙烯酸酯
氯乙烯、丙烯腈、丙烯酰胺
溶液聚合
苯乙烯—苯、丙烯酸—水、丙烯腈—二甲基甲酰胺
氯乙烯—甲醇、丙烯酸—己烷、丙烯腈—水
非均相体系
悬浮聚合
苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯
氯乙烯
乳液聚合
苯乙烯、丁二烯、丙烯酸酯
氯乙烯
表5—1 聚合体系和实施方法示例
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如何选择聚合方法:
根据产品性能的要求与经济效益,选用一种或几种方法进行。
自由基聚合,可用本体、溶液、悬浮、乳液法。
离子聚合多选用溶液聚合,但溶剂的选择很重要。
缩聚可选用溶液聚合、熔融聚合、界面缩聚。
在此简单介绍自由基聚合各方法要点和关键。
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聚合方法的应用
例
例
自由基法合成聚苯乙烯
通用型(GPS): 本体聚合
可发型(EPS): 悬浮聚合
高抗冲型(HIPS):溶液聚合- 本体聚合
表2 自由基法合成聚氯乙烯
第一阶段
第二阶段
第三阶段
溶液聚合
乳液聚合
悬浮聚合
工艺简单、成本
低、品质好
乳液聚合
可直接做PVC糊
本体聚合
二段法、品质更佳
悬浮聚合
大规模生产
乳液聚合
制品需求
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第五章聚合方法
实施方法
本体聚合
溶液聚合
悬浮聚合
乳液聚合
配方主要成分
单体、引发剂
单体引发剂、溶剂
单体、引发剂、分散剂、水
单体、引发剂、乳化剂、水
聚合场所
单体内
溶剂内
单体内
胶束内
聚合机理
自由基聚合一般机理,聚合速度上升聚合度下降
容易向溶剂转移,聚合速率和聚合度都较低
类似本体聚合
能同时提高聚合速率和聚合度
生产特征
设备简单,易制备板材和型材,一般间歇法生产,热不容易导出
传热容易,可连续生产。产物为溶液状。
传热容易。间歇法生产,后续工艺复杂
传热容易。可连续生产。产物为乳液状,制备成固体后续工艺复杂
产物特性
聚合物纯净。分子量分布较宽
分子量较小,分布较宽。聚合物溶液可直接使用
较纯净,留有少量分散剂
留有乳化剂和其他助剂,纯净度较差
表5—2 自由基聚合实施方法比较
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一、本体聚合(bulk polymerization)
不加其它介质,只有单体本身,在引发剂、热、光等作用下进行的聚合反应
2、体系组成
单体
引发剂
助剂
注意与单体、聚合物的相溶性。
如采用其它引发形式,如热引发、辐射引发、光引发等,则不加引发剂
气态:乙烯
液态:苯乙烯
1、本体聚合的定义:
相对分子质量调节剂、润滑剂、抗氧剂、增塑剂、紫外线吸收剂等。
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3、主要特点
优点
不足
体系很粘稠,聚合热不易扩散,温度难控制
轻则造成局部过热,产品有气泡,分子量分布宽
重则温度失调,引起爆聚
措施
降低反应温度
分段聚合
强化传热
控制在一定的转化率
……
均相反应。
体系简单。
生产流程短、设备少、工艺简单、基本无需后处理、易于连续化聚合;
生产能力大、成本低;产物纯度高、透明性好。
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