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
第四章: 聚合方法 ( Polymerization Process)
物料起始状态
乳液聚合
本体聚合
悬浮聚合
溶液聚合
本体聚合:单体本身加少量引发剂(甚至不加)的聚合。
溶液聚合:单体和引发剂溶于适当溶剂中的聚合。
悬浮聚合:单体以液滴状悬浮于水中的聚合。
乳液聚合:单体、水、水溶性引发剂、乳化剂(emulsifier) 配成乳液状
态所进行的聚合。
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。
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。
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
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。
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。
4、应用实例
表3 本体聚合工业生产实例
聚合物
引发
工艺过程
产品特点与用途
聚甲基丙
烯酸甲酯
BPO
AIBN
第一段预聚到转化率10%左右的粘稠浆液,浇模升温聚合,高温后处理,脱模成材。
光学性能优于无机玻璃
可用作航空玻璃、光导纤维、标牌等。
聚苯乙烯
BPO
热引发
第一段于80~90OC预聚到转化率30~35%,流入聚合塔,温度由160OC递增至225OC聚合,最后熔体挤出造粒。
电绝缘性好、透明、易染色、易加工。多用于家电与仪表外壳、光学零件、生活日用品等。
聚氯乙烯
过氧化乙
酰基磺酸
第一段预聚到转化率7~11%,形成颗粒骨架,第二阶段继续沉淀聚合,最后以粉状出料。
具有悬浮树脂的疏松特性,且无皮膜、较纯净。
高压聚乙烯
微量氧
管式反应器,180~200OC、150~200Mpa连续聚合,转化率15~30%熔体挤出出料。
分子链上带有多个小支链,密度低(LDPE),结晶度低,适于制薄膜。
聚丙烯
高效载体配
位催化剂
催化剂与单体进行预聚,再进入环式反应器与液态丙烯聚合,转化率40%出料。
比淤浆法投资少40~50%。
可广泛用于各种链锁聚合、逐步聚合等。
110 ~ 130 OC
130 ~ 180 OC
180 ~ 225 OC
80 OC
80 OC
预聚合
后聚合
后处理
预聚釜
塔式反应器
苯乙烯
聚苯乙烯
冷却、切粒、包装
苯乙烯本体聚合的塔式反应流程
二、溶液聚合(solution polymerization)
2 组成: 单体,引发剂,溶剂
优点:体系粘度低,较少凝胶效应,易混合与传热。
缺点:单体浓度低,使聚合速率慢,设备生产能力
及利用率低;易向溶剂链转移,使分子量偏
低;溶剂分离回收费用高。
关键:溶剂的选择
1 溶液聚合的定义:
将单体和引发剂溶于适当溶剂这进行的聚合反应
3 主要特点: