文档介绍：4
聚合方法
(Methods of polymerization)
引言
本体聚合
溶液聚合
悬浮聚合
乳液聚合
各种聚合方法的比较
主要内容
引言(Introduction)
聚合方法即具体采用的实施聚合反应的方法。聚合反应实施方法的选择,对高聚物的合成、研究以及工业化生产都具有十分重要的意义。同种单体,同类型的聚合反应,如果选择不同的聚合方法,不仅工艺过程、操作条件、聚合设备、车间布置不相同,并且产品的外观、性能、用途以及成本都会有很大的差异。
根据反应发生的相位不同,有气相聚合、液相聚合、固相聚合。
单体本身,加入(或不加)少量引发剂的聚合
将单体和引发剂溶于适当溶剂中进行的聚合
单体以液滴状悬浮于水中的聚合,体系主要由单体、引发剂、水和分散剂四组分组成
单体在水中以乳液状态进行的聚合,体系主要由单体、引发剂、水及乳化剂等组成
本体聚合
溶液聚合
悬浮聚合
乳液聚合
液相聚合
本体聚合 (Bulk Polymerization)
没有其它介质,只有单体本身,在引发剂或光、热、辐射能等作用下进行的聚合反应。
有时可能加入少量颜料、增塑剂、润滑剂、分子量调节剂等助剂。
按聚合物能否溶解于单体
均相聚合,苯乙烯、***丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯等的聚合物能溶于各自单体中。
非均相聚合,***乙烯、丙烯***、乙烯、偏二***乙烯等的聚合物不溶于各自单体中。
本体聚合的特点
产品杂质少,纯度高、透明性好,电绝缘性能好,透光率高,尤其适于制做板材、型材等透明制品。
生产设备及工艺操作简单。
自由基,离子聚合都可选用本体聚合,主要用于自由基聚合。
气态、液态及固态单体均可进行本体聚合,其中液态单体的本体聚合最为重要。
本体聚合多适于实验室研究。例如单体聚合能力
的初步鉴定,少量聚合物的试制、动力学研究及共聚竞聚率的测定等。
本体聚合的缺点
关键问题是反应热的排除。烯类单体聚合热约为55~95 kJ/mol。聚合初期,转化率不高,体系粘度不太大,散热尚不困难。但当转化率提高,体系粘度增大后,散热困难,加上自加速效应,放热速率提高。如散热不良,轻则造成局部过热,使分子量分布变宽,影响产品质量及性能;严重的则温度失控,引起爆聚。
由于此缺点,本法的工业应用受到一定的限制,不如悬浮及乳液聚合应用广泛。
本体聚合的改进措施
采用两段聚合:
第一阶段(预聚)较低转化率(10%~40%不等),可在较大的釜中进行。
第二阶段,以较慢速率进行,或进行薄层(如板状)聚合。
聚***丙烯酸甲酯的本体聚合 (有机玻璃板材) (均相体系)
使用BPO或AIBN为引发剂。第一阶段在90~95℃预聚合至转化率10%左右,得粘稠浆液,然后浇模分段升温聚合,一般从40~45℃起,慢慢升温,后期温度达90℃左右(需历时数天),最后脱模成有机玻璃板材。
灌模:将预聚体慢慢灌入试管中,观察若有气泡可用洁净的毛细管导出。
聚合:将试管放入45~50℃的水浴中进行聚合。保持4小时左右。观察体系黏度的变化:由黏滞流体变成软固体。然后放入45~50℃的烘箱中继续聚合,平均约40分钟升10 ℃,升温至100 ~110℃,保持2小时,停止加热,取出试管,自然冷却。
实验室制备有机玻璃棒操作步骤:
预聚合:在50ml三角瓶中加入20ml***丙烯酸甲酯,,盖好瓶口,摇匀,在80~90℃的水浴中进行预聚合。不断摇动三角瓶,观察体系黏度,当黏度类似于甘油黏度时取出三角瓶。
思考题
制备PMMA透明板材时,先在90℃~95℃条件下预聚(转化率10 ~20%) ,灌模后再在45~50℃条件下长时间聚合,最后再升温到100℃继续聚合,试解释之。
聚苯乙烯的本体聚合(均相体系)
使用BPO或AIBN为引发剂(也可热聚合)。第一阶段于在80~85℃预聚合至转化率30%~35%,然后流入聚合塔。温度从100℃递增到300℃聚合,最后熔体挤塑造粒。