第三章 聚合反应工程分析.ppt

文档介绍：第三章聚合反应工程分析
第一节概述
按反应机理来分,聚合反应过程可分为连锁聚合反应和逐步聚合反应两大类。
连锁聚合过程可分为若干个基元反应:链引发、链增长、链终止和链转移反应。
连锁聚合还可细分为:自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合和配位聚合。
大部分稀类单体的聚合属于此类,如苯乙烯乳液聚合、MMA的本体聚合。
逐步聚合的特点是在低分子转变为高分子的过程中,反应时逐步进行的,每一步的活化能及反应速率大致相等。
反应早期,大部分单体转变为二聚体、三聚体等低聚体,短期内转化率很高。
随后,低聚物之间发生反应,分子量不断增大,而转化率的增加则很缓慢。
大部分缩聚反应属于此类反应,如聚酯、尼龙的制备。
在聚合物的生产中,连锁聚合占很大比例,特别是自由基聚合。
第二节聚合反应速度的工程分析
进行大型聚合反应器设计前,一般需要在实验室数据的基础上,对聚合反应速度进行工程分析。
其目的是确定反应机理,定出基元反应的速度式,再将总聚合速率、聚合度、聚合度分布表示成函数式,并以此作为反应器设计和操作的基础。
一、活性链浓度与聚合反应机理
活性链总浓度的测定十分困难,一般可以通过间接方法求得。
在连锁聚合中,与增长反应所消耗的单体相比,引发与转移所消耗的单体可以忽略不计,故总聚合速率可近似等于增长反应速率。即:
在无终止反应的聚合体系中,活性链浓度随转化率提高而增加,这是由于反应过程中活性中心不断产生而又不被终止所造成。
曲线7正好相反,产生的活性中心不断被终止,所以活性链浓度随转化率提高而下降,至某一转化率时,活性链全部被终止,此时即达到极限转化率;若再延长反应时间,则转化率也不会提高。