本体聚合生产工艺

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3.2 本体聚合生产工艺
（2）釜式反应器（搅拌器）
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3.2 本体聚合生产工艺
（3）本体连续聚合反应器
● 管式反应器：优点：反应热易导出 缺点：反应不均匀，可采取脉冲产生湍 流，加固定式混合器
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3.2 本体聚合生产工艺
● 塔式反应器：相当于放大的管式反应器，无搅拌装置。
浇铸：（注意体积收缩）
制造有机玻璃板的模具是用两块表面经过抛光的硅酸
盐wk.baidu.com璃板制成。两板之间沿周边用不与单体发生作用的弹
性材料（如PVC软带或软管）隔开，使之具有一定的间隙，
也可用橡皮带，但是应当用玻璃纸（再生纤维素）包扎，
防止与单体接触。
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3.2 本体聚合生产工艺
预聚合浆液浇模以后将浇口封闭，周围用弹簧夹夹牢， 以便聚合过程中模板随转化率的提高时，物料表面紧密接触 而不产生任何空隙，否则物料聚合后体积收缩会造成缺陷。
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3.2 本体聚合生产工艺
3.2.3 后处理
单体
气体：乙烯、氯乙烯
液体：熔融聚合物真空脱除单体和易挥发物 （螺杆或真空脱气机、真空滚筒脱气机）
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3.2 本体聚合生产工艺
3.2.4 本体浇铸聚合——有机玻璃生产工艺
● 优点： 产品光学性能优良，但事先应当脱除溶于单体 中的氧和其他气体，否则产品中可能产生气泡。还可将有 机玻璃边角料溶于单体中，制得粘稠浆液进行浇铸聚合。
第三章 自由基聚合生产工艺
3.1 自由基聚合工艺基础
四种聚合方法的工艺特点
聚合方式的选择：产品用途所要求的产 品形态和产品成本。
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合成树脂：四种方式。 合成橡胶：一般用乳液聚合的方法。
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第三章 自由基聚合生产工艺
本体聚合生产的合成树脂的主要品种
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第三章 自由基聚合生产工艺
热空气和热水的温度随单体转化率的提高而逐步升温。 一般聚合开始时的温度为45℃左右，聚合后期升温到90℃左 右，或更高些。升温的速度因有机玻璃板厚度的不同而不同， 厚板应当升温速度缓慢，而聚合时间延长。
甲基丙烯酸甲酯的沸点为100~101℃。聚合过程中应严 格控制物料的温度，不能达到单体的沸点，否则制品中会产 生由于单体气化而形成的气泡。
(3) 反应器有效反应容积大，生产能力大，易于连续化， 生产成本比较低。
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3.2 本体聚合生产工艺
缺点：
（1）放热反应，传热系数小，散 热困难，温度控制较难，造成聚合 物分子量分布宽。
采取的措施：合理设计反应器的形 状、大小，增大传热面积；单体中 加入聚合物；分段聚合（预聚合）
凝胶效应是有机玻璃分子量分布宽、分子量甚至超过 100万的主要原因，也是聚合过程中必须严格控制升温速 度的理论根据。
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3.2 本体聚合生产工艺
● 聚合工艺
预聚合（制浆）：釜式反应器间歇操作，引发剂用量与板 材厚薄有关（0.02-0.1％），80℃反应，需移去反应热。
加入硬脂酸便于脱模，加入少量增塑剂，如邻苯二甲 酸二丁酯或二辛酯，可增加有机玻璃的柔性。
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3.2 本体聚合生产工艺
几种单体的本体聚合方块流程
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3.2.1 本体聚合工艺的特点
优点：
(1) 本体聚合是四种方法中最简单的方法，无反应介质， 产物纯净，适合制造透明性好的板材和型材。
(2) 后处理过程简单，可以省去复杂的分离回收等操作过 程，生产工艺简单，流程短，所以生产设备也少，是一种 经济的聚合方法。
物料在塔式反应器中呈柱塞状流动，进入反应器的物 料是转化率已达50％左右的预聚液。反应塔自上而下分数 层加热区，逐渐提高温度，易增加物料的流动性并提高单 体转化率。塔底出料口与挤出切粒机相连直接进行造粒。
缺点：聚合物中仍含有微量单体及低聚物。
● 多个釜式反应器串联：操作条件稳定
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(1) 本体聚合（又称块状聚合）：在不用其它反应介质情况下， 单体中加有少量或不加引发剂发生聚合的方法。
(2) 均相本体聚合指生成的聚合物溶于单体（如苯乙烯、甲基 丙烯酸甲酯）。非均相本体聚合指生成的聚合物不溶解在单 体中，沉淀出来成为新的一相（如氯乙烯）。
(3) 根据单体的相态还可分为气相、液相和固相本体聚合。采 用本体聚合生产聚合物：高压聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙 烯酸甲酯，以及一部分聚氯乙烯。
聚合： 1）加热，将浇有预聚浆液并完全密闭的模具置于热空
气烘房或热水中进行聚合。在热空气烘房中进行聚合的优点 是，模具尺寸不受限制，温度最后可提高到100℃以上；缺 点是空气的导热系数和比热远低于热水，因此聚合时间比热 水箱长。
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2）降温，热空气和热水不仅作为加热介质，而且当 MMA由于自加速反应而温度上升时，又作为冷却介质。因 此热空气和热水应当强制循环，以增加其传热效率，不使模 具温度局部过热。
● 工艺特点 1）甲基丙烯酸甲酯在聚合过程中体积收缩率在25℃时
为21%，因此模具设计中应当充分考虑此问题： 生产板材时，作为模板的硅酸盐玻璃板之间的间隙应
当可以随聚合反应的进行而收缩；生产棒材时，应当设法 使单体不断补充于收缩造成的间隙之中。
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3.2 本体聚合生产工艺
2）凝胶效应的影响显著。因为在浇铸聚合过程中物 料处于静态，反应热的传导效果不良，当在模型中进行聚 合时，随着转化率的提高，大分子自由基的活动性减弱， 而单体分子扩散到大分子自由基处的速度却影响较小，因 此链增长速度正常进行，而链终止速度却减慢，所以聚合 物的分子量明显增大，聚合反应速度明显增加，出现了自 动加速现象。
（2）粘度随转化率变化显著，产 生凝胶效应，分子量很大。 后果：单体反应不完全，应予除去
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3.2 本体聚合生产工艺
3.2.2 聚合反应器
（1）形状一定的模型，适用于本体浇铸聚合，如PMMA
散热
散热介质（空气、水） 模型厚度（一般不超过2.5cm）
体积变化
模板间具有弹性 向已收缩的空间补充单体