文档介绍：第五章聚合方法
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、
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。
1
第五章聚合方法
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。
2
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
3
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
4
第五章聚合方法
本体聚合
配方: 单体+ 引发剂,选择性加入少量色料、增塑
剂、润滑剂、分子量调节剂等。
优点: 聚合物纯净,后处理简单。
缺点: 聚合热不易扩散, 反应温度较难控制, 容易
局部受热, 反应不均匀, 分子量分布宽, 有气泡, 可能
爆聚。
5
第五章聚合方法
例一. 聚甲基丙烯酸甲酯板材的制备
将MMA单体, 引发剂BPO或AIBN, 增塑剂和脱模
剂置于普通搅拌釜内, 90~95℃下反应至10~20%转化
率, 成为粘稠的液体。停止反应。将预聚物灌入无机
玻璃平板模具中,移入热空气浴或热水浴中,升温至
45~50℃,反应数天,使转化率达到90%左右。然后
在100~120℃高温下处理一至两天,使残余单体充分
聚合。
6
第五章聚合方法
PMMA为非晶体聚合物,Tg=105 ℃,机械性
能、耐光耐候性均十分优异,透光性达90%以上,
俗称“有机玻璃”。广泛用作航空玻璃、光导纤维、
标牌、指示灯罩、仪表牌、牙托粉等。
7
第五章聚合方法
例二. 苯乙烯连续本体聚合
20世纪40年代开发釜—塔串联反应器,分别承
担预聚合和后聚合的作用。
预聚合:立式搅拌釜内进行,80~90℃,BPO或
AIBN引发,转化率30%~35%。
后聚合:预聚体流入聚合塔,可以热聚合或加
少量低活性引发剂,料液从塔顶缓慢流向塔底,温
度从100 ℃增至200 ℃,聚合转化率99%以上。
8
第五章聚合方法
聚苯乙烯也是一种非结晶性聚合物,Tg = 95 ℃,
典型的硬塑料,伸长率仅1%-3%。尺寸稳定性优,
电性能好,透明色浅,流动性好,易加工。性脆、不
耐溶剂、紫外、氧。
采用上述同一设备,还可生产HIPS,SAN,ABS
等产品。
9
第五章聚合方法
例三. 氯乙烯间歇本体沉淀聚合
聚氯乙烯生产主要采用悬浮聚合法,占80%~
82%。其次是乳液聚合,占10%~12% 。近20年来
发展了本体聚合。
聚氯乙烯不溶于氯乙烯单体,因此本体聚合过程
中发生聚合物的沉淀。本体聚合分为预聚合和聚合
两段:
10