文档介绍：常熟理工学院
材料科学与工程专业
题目热引发苯乙烯本体聚合制备聚苯乙烯
的合成工艺
姓
名：
谭桂莲
学
号：
150208138
专
业：
材料科学与工程专业
班
级：
08级材料（1）班
指导教师
左晓
元组成。
热引发就是苯乙烯单体受热使部分苯乙烯的双键打开，进行双烯加成反应，形成中间产物，再与单体进行氢原子转移产生初级游离基，从而引发大量的苯乙烯进行聚合反应。
2．1．1链引发
苯乙烯单体的分子式中的双键虽然与苯环产生共轭，相对稳定，但在受热激发后，仍可产生自由活性种，最初的热引发过程是进行双烯加成反应，产生两个初级游离基，在游离基的影响下，单体的烯烃双链会产生自由基活性种。
2．1．2链增长
活性种在运动过程中，将会彼此相遇而结合成多分子的聚合物，而且这些分子仍带有活性（多余的一个电子呈负极性），苯乙烯的活性种结合有三种方式，头接尾、头接头、尾接尾。但实验证明，其主要是头尾相接。因为头尾相接结构稳定共轭，所以其能级较低。头头相接或尾尾相接，能级较高，其结构相对不稳定。如此的链增长是相当迅速的。因链增长的活化能低，苯乙烯的活化能为32．7
/，〜几秒之内可能聚合成千上万、而链增长中，聚苯乙烯的聚合热为9/O如何处理好聚合热是聚苯乙烯聚合反应的关键。但
实验证明，其主要是头尾相接。因为头尾相接结构稳定共轭，其能级较低。头头相接或尾尾相接，能级较高，其结构相对不稳定。如此的链增长是相当迅速的。因链增长的活化能低，苯乙烯的活化能为2/，〜几秒
之内可能聚合成千上万、而链增长中，聚苯乙烯的聚合热为9/O如
何处理好聚合热是聚苯乙烯聚合反应的关键。
2．秒．3链终止
链终止可以有双键耦合终止和单基终止。据实验，苯乙烯在较低聚合温度的
情况下，几乎百分之百是偶合型终止。在高转化率和高粘度的情况下，活性链与反应器金属表面碰撞发生金属自由电子结合，“粘壁”终止，或被高粘度聚合物包裹而终止。
2．1．4链转移
链转移是指高分子活性链相互作用，结果使电子或氢原子的转移，使活性链失去活性而成为稳定高分子。聚苯乙烯的稳定链也是通过链转移得到的。链转移的另一种形式是高分子活性链与单体作用，使高分子的活性点转移到单体，单体成为活性种，这种链转移不影响聚合速率。
2．2、聚合工艺
由于本体聚合体系的黏度大，聚合热不容易导出，易引起局部过热，轻者会使产品变形，影响产品质量，重者会引起爆聚，使聚合失败。为了解决这个矛盾，苯乙烯热聚合在工艺上分“预聚”和“聚合”两段进行。
预聚合
预聚合在预聚釜中完成。预聚釜是带搅拌装置的压力釜。带有球形盖及底的铝质或不锈
钢的圆筒形设备，内部有传热盘管，外壁有钢质夹套，并装有不锈钢的锚式或框式搅拌器。
预聚釜容积视生产能力而定，我国早期聚苯乙烯生产装置的预聚釜的容积为。
苯乙娇
80C
预聚合的工艺条
转速为
，转化率％-
预聚釜
,温度保持
,这时苯乙烯聚合的自动加速现象尚未出现或刚开始。
由预聚釜出来的混合物转化率为
~9预聚合过程中要采用隋性气体保护:聽统中采用保护，尤其是脱氧保护，可抑制聚苯乙烯热氧化而变黄。
22聚合
转化率为〜的粘稠预聚浆自两台预聚釜底部经阀门沿加热导管连
续地流入聚合塔中，温度在°C,转化率约98%,自聚合釜流出的物料中聚
苯乙烯的浓度约为70〜90，%尚有不少未反应的苯乙烯单体、溶剂和易挥发物，送
入脱挥器以脱除可挥发组分。脱除可挥发组分后的熔融聚苯乙烯可以直接造粒，包装。
s%〜35%PS
才六段塔武反应器
notnotJi5Oec£C
i8(rc£二
i8(rc(t
分离及聚合物后
150cC£2
,聚苯乙烯
真空脱气塔塔底装有筛板从塔底连续流出的熔融物经真空系统脱除
单体和低聚物后呈细条状挤出。经牵引、流水冷却后，用切粒机造粒。粒状的
用水流输送到料仓，过滤、脱水、干燥得成品，然后包装出售。
三、聚合体系各组分及作用
3．1单体苯乙烯
苯乙烯为无色或微黄色易燃液体。有芳香气味和强折射性。不溶于水，溶于乙醇、***、***、二硫化碳等有机溶剂。苯乙烯的熔点为一°C,相对密度为，沸点为C,折射率，闪点为1,临界温度为C,
临界压力为。闪点是指可燃性液体表面上的蒸汽和空气的混合物与火接
触而初次发生闪光时的温度。临界温度是该物质可能被液化的最高温度。临界压力是指在临界温度时使气体液化所需要的最小压力。
苯乙烯受热会形成自由基，受热至C时自由基生成速率明显增加，可用于引发聚合。因而，苯乙烯的聚合可以不加引发剂，而是在热的作用下进行热引发聚合。但苯乙烯的热聚合产物很复杂，至少有15种聚合物生成，其中，三烯化合物是真正的引发剂。三烯化合