聚合反应实施方法1

第二章聚合反应的工业实施方法

第一节连锁聚合反应的工业实施方法

工业实施方法主要有:本体聚合、悬浮聚合、溶液聚合、乳液聚合等。

一、本体聚合——适用于自由基、离子型聚合反应

1.定义：在不加溶剂或分散介质情况下，只有单体本身在引发剂（有时也不加）或光、热、辐射的作用下进行聚合反应的一种方法。

基本组成：单体、引发剂。有时也加入增塑剂、抗氧剂、紫外线吸收剂和色料等。

2.分类

（1）根据单体与聚合物相互混溶的情况可分为：均相、非均相聚合（或沉淀聚合）两种。

均相聚合反应：凡单体与所形成的聚合物能相互混溶，在聚合过程中无分相现象发生的反应。

沉淀聚合反应：单体与所形成的聚合物不能相互混溶，在聚合过程中，聚合物逐渐沉析出来的反应。

（2）根据参加反应的单体的状态，可分为气相、液相、固相本体聚合，其中液相本体聚合应用最广泛。

（3）工业上分，间歇法、连续法。

3.特点：

（1）聚合方法简单，生产速度快，产品纯度高，设备少。

（2）易产生局部过热，致使产品变色，发生气泡甚至爆聚。

（3）反应温度不易恒定，所以反应产物的相对分子质量分散性较大。

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《高聚物合成工艺学》

（4）产品容易老化。

4.主要产品：

PS树脂、PMMA树脂、PE树脂、PVC树脂等。

5.主要影响因素：

（1）单体的聚合热

会放出大量的热量，如何排除是生产中的第一个关键问题。

工业生产中：一般采用两段式聚合

第一段在较大的聚合釜中进行，控制10%～40%以下转化率；第二

段进行薄层（如板状）聚合或以较慢的速度进行。

（2）聚合产物的出料

是本体聚合的第二个问题，控制不好不但会影响产品的质量，还会造成生产事故。

解决办法：根据产品特性，选出料方式

浇铸脱模制板材或型材，

熔融体挤出造粒，

粉状出料。

6.优点；产物纯净，适于生产板材、型材等透明制品，也可生产电绝缘材料和医用材料。

7.应用：实验室研究（如单体聚合能力、动力学研究、竟聚率测定。

二、溶液聚合

1.定义：将单体和引发剂溶解于适当溶剂中进行聚合反应的一种方法。

基本组成→单体、引发剂、溶剂

2.类型：

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《高聚物合成工艺学》

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《高聚物合成工艺学》

（1）根据溶剂与单体和聚合物相互混溶的情况分为：均相、非均相溶液聚合（或沉淀聚合）两种。

均相聚合反应：凡溶剂与单体和聚合物能相互混溶，得到的产物为高聚物溶液（此溶液可以直接用作油漆、涂料），将此溶液注入高聚物的非溶剂中，高聚物即可沉析出来，经过过滤、洗涤、干燥得到最终产品。

沉淀聚合：溶剂仅能溶解单体而不能溶解聚合物的，这时所生成的聚合物呈细小的悬浮体不断从溶液中析出，经过滤、洗涤、干燥可得最终产品。

（2）根据聚合机理可分为：自由基溶液聚合、离子型溶液聚合和配位溶液聚合。

3.溶液聚合的特点：

（1）原料纯度要求严格。

（2）反应容易控制；

（3）聚合物相对分子质量比较均匀；

（4）易实现连续化生产。

（5）聚合后，分离、回收、后处理复杂。

4.溶剂对溶液聚合的影响

（1）对自由基溶液聚合的影响：

对引发剂有无诱导分解反应发生；

链自由基对溶剂有无链转移反应

溶剂对聚合物的溶解能力大小，对凝胶效应的影响

常见溶剂：芳烃、烷烃、醇类、醚类、胺类等有机溶剂和水等。

（2）对离子型、配位型溶液聚合的影响：

考虑对增长离子对紧密程度和活性的影响

考虑向溶剂的链转移大小；

考虑对引发剂及产物的溶解能力。

选择：烷烃、芳烃、二氧六环、四氢呋喃、二甲基甲酰胺等。

三、悬浮聚合

1.定义：将不溶于水的，溶有引发剂的单体，利用强烈的机械搅拌以小液滴的形式，分散在溶有分散剂的水相介质中，完成聚合反应的一种方法。

2.基本组成：单体、水、分散剂（悬浮剂）、引发剂

3.聚合场所：每个小液滴内，是一种微型化的本体聚合。

4.用途：聚氯乙烯、聚苯乙烯、离子交换树脂、聚（甲基）丙烯酸酯类、聚醋酸乙烯酯及它们的共聚物等。

5.特点：

（1）工业生产技术路线成熟、方法简单、成本低；

（2）产品质量稳定、纯度较高；

（3）易移出反应热、操作安全、温度容易控制；

（4）产物粒径可以控制；

（5）只能间歇操作，而不宜连续操作。

6.悬浮聚合的组成

基本组成为：单体、引发剂、分散剂和水。

单体（或油）相水相

（1）单体相

一般：油性单体、引发剂组成，有时也加入其他物质。

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《高聚物合成工艺学》