第五章自由基溶液聚合原理及生产工艺
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第5章_自由基溶液聚合
作用的应用 （1）调节聚合物的相对分子量 （2）调节聚合——低聚物 调节聚合——低聚物 nM + yZ y [ M ]n Z 乙烯调节聚合：引发剂BPO，调节剂CCl 乙烯调节聚合：引发剂BPO，调节剂CCl4
5. 聚合工艺
(1)引发剂 剂
a. 根据溶液聚合所用溶剂、反应条件和引发剂半衰期选择引发剂。 b. 偶氮化合物引发剂的分解不受溶剂的影响，应用较广泛。过氧 化物的分解速度受极性溶剂的影响，而且分解产生的氧化物，可 能进一步参加反应生成交联结构，因而可能产生凝胶。 c. 引发剂的用量通常为单体量0.01-2％。
二、以丙烯腈为主要单体的水相沉淀聚合
1. 水相沉淀聚合的优点 采用氧化-还原引发剂，聚合温度较低， ① 采用氧化-还原引发剂，聚合温度较低，产物色 泽较白。 泽较白。 反应热容易导出，容易控制，分子量分布窄。 ② 反应热容易导出，容易控制，分子量分布窄。 ③ 加入活化剂FeSO4以提高聚合速率，聚合物粒子 加入活化剂FeSO 以提高聚合速率， 均匀，单体转化率较高；产物容易处理， 均匀，单体转化率较高；产物容易处理，溶剂回 收工序略简单。 收工序略简单。 产物的流通和运输方便；若用硫酸盐作氧化剂， ④ 产物的流通和运输方便；若用硫酸盐作氧化剂， 可减少第三单体的用量，降低成本。 可减少第三单体的用量，降低成本。
反应体系中有溶剂时，则可降低向大分子进行链转移反应。
(2)溶剂的选择应注意的问题 溶剂的选择应注意的问题
a. 考虑单体在所选择的溶剂中的溶解性。 b. 溶剂的活性：应当无阻聚或缓聚等不良影响以及考虑对引 发剂的诱导分解作用。 c. 溶剂对聚合物溶解性能和对凝胶效应的影响：选用良溶剂 时为均相聚合，有可能消除凝胶效应。选用沉淀剂时为沉淀 聚合，凝胶效应显著。 d. 溶液聚合选择溶剂时应考虑溶剂的Cs值。 e. 溶剂的毒性、安全性和生产成本。
5. 聚合工艺
(1)引发剂 剂
a. 根据溶液聚合所用溶剂、反应条件和引发剂半衰期选择引发剂。 b. 偶氮化合物引发剂的分解不受溶剂的影响，应用较广泛。过氧 化物的分解速度受极性溶剂的影响，而且分解产生的氧化物，可 能进一步参加反应生成交联结构，因而可能产生凝胶。 c. 引发剂的用量通常为单体量0.01-2％。
二、以丙烯腈为主要单体的水相沉淀聚合
1. 水相沉淀聚合的优点 采用氧化-还原引发剂，聚合温度较低， ① 采用氧化-还原引发剂，聚合温度较低，产物色 泽较白。 泽较白。 反应热容易导出，容易控制，分子量分布窄。 ② 反应热容易导出，容易控制，分子量分布窄。 ③ 加入活化剂FeSO4以提高聚合速率，聚合物粒子 加入活化剂FeSO 以提高聚合速率， 均匀，单体转化率较高；产物容易处理， 均匀，单体转化率较高；产物容易处理，溶剂回 收工序略简单。 收工序略简单。 产物的流通和运输方便；若用硫酸盐作氧化剂， ④ 产物的流通和运输方便；若用硫酸盐作氧化剂， 可减少第三单体的用量，降低成本。 可减少第三单体的用量，降低成本。
反应体系中有溶剂时，则可降低向大分子进行链转移反应。
(2)溶剂的选择应注意的问题 溶剂的选择应注意的问题
a. 考虑单体在所选择的溶剂中的溶解性。 b. 溶剂的活性：应当无阻聚或缓聚等不良影响以及考虑对引 发剂的诱导分解作用。 c. 溶剂对聚合物溶解性能和对凝胶效应的影响：选用良溶剂 时为均相聚合，有可能消除凝胶效应。选用沉淀剂时为沉淀 聚合，凝胶效应显著。 d. 溶液聚合选择溶剂时应考虑溶剂的Cs值。 e. 溶剂的毒性、安全性和生产成本。
高分子化学第五章 聚合实施方法
如涂料、胶粘剂、浸渍液、合成纤维纺丝液
溶剂对聚合的影响：
溶剂对聚合活性有很大影响，因为溶剂难以做到完全惰 性，对引发剂有诱导分解作用，对自由基有链转移反应。 溶剂对引发剂分解速率依如下顺序递增: 芳烃、烷烃、醇类、醚类、胺类。 向溶剂链转移的结果使分子量降低。 向溶剂分子链转移: 水为零, 苯较小, 卤代烃较大。 溶剂对聚合物的溶解性能与凝胶效应有关： 良溶剂，为均相聚合，[M]不高时，可消除凝胶效应
第五章 聚合方法
1、聚合方法和体系分类
2、本体聚合
3、溶液聚合 4、悬浮聚合 5、乳液聚合
聚合方法概述
本体聚合
自由基聚合方法
溶液聚合 悬浮聚合 乳液聚合 溶液聚合
离子和配位聚合方法
本体聚合
熔融缩聚
逐步聚合方法
溶液缩聚
界面缩聚
固相缩聚
一、聚合方法和体系分类 （一）按单体在介质中的分散状态分类
而且还常比形成的聚合物的熔融温度高出10－20℃ 。 整个聚合体系始终处于熔融状态的聚合反应；由于这类 反应常是固体单体的官能团的缩聚，故常称熔融缩聚。 这种聚合除有时加入少量催化剂外，一般均不加任何溶 剂，所以实质上它也是本体聚合。
界面缩聚— 两种单体分别溶于互不相溶的介质中，随后
把两种单体溶液倒在一起，后，即成纺丝液。
例二. 醋酸乙烯酯溶液聚合
以甲醇为溶剂, AIBN为引发剂, 65℃聚合, 转化率60%，过高
会引起链转移，导致支链。 聚醋酸乙烯酯的Tg = 28℃，有较好的粘结性。 在酸性或碱性条件下醇解可得到聚乙烯醇。用作合成纤维时， 聚合度1700，醇解度98%～100%（1799）；用作分散剂和织物助剂 时，聚合度1700，醇解度88%左右（1788）。
溶剂对聚合的影响：
溶剂对聚合活性有很大影响，因为溶剂难以做到完全惰 性，对引发剂有诱导分解作用，对自由基有链转移反应。 溶剂对引发剂分解速率依如下顺序递增: 芳烃、烷烃、醇类、醚类、胺类。 向溶剂链转移的结果使分子量降低。 向溶剂分子链转移: 水为零, 苯较小, 卤代烃较大。 溶剂对聚合物的溶解性能与凝胶效应有关： 良溶剂，为均相聚合，[M]不高时，可消除凝胶效应
第五章 聚合方法
1、聚合方法和体系分类
2、本体聚合
3、溶液聚合 4、悬浮聚合 5、乳液聚合
聚合方法概述
本体聚合
自由基聚合方法
溶液聚合 悬浮聚合 乳液聚合 溶液聚合
离子和配位聚合方法
本体聚合
熔融缩聚
逐步聚合方法
溶液缩聚
界面缩聚
固相缩聚
一、聚合方法和体系分类 （一）按单体在介质中的分散状态分类
而且还常比形成的聚合物的熔融温度高出10－20℃ 。 整个聚合体系始终处于熔融状态的聚合反应；由于这类 反应常是固体单体的官能团的缩聚，故常称熔融缩聚。 这种聚合除有时加入少量催化剂外，一般均不加任何溶 剂，所以实质上它也是本体聚合。
界面缩聚— 两种单体分别溶于互不相溶的介质中，随后
把两种单体溶液倒在一起，后，即成纺丝液。
例二. 醋酸乙烯酯溶液聚合
以甲醇为溶剂, AIBN为引发剂, 65℃聚合, 转化率60%，过高
会引起链转移，导致支链。 聚醋酸乙烯酯的Tg = 28℃，有较好的粘结性。 在酸性或碱性条件下醇解可得到聚乙烯醇。用作合成纤维时， 聚合度1700，醇解度98%～100%（1799）；用作分散剂和织物助剂 时，聚合度1700，醇解度88%左右（1788）。
高分子化学第5章
–(1)水溶性有机高分子物质;
• 主要有聚乙烯醇等合成高分子，及纤维素衍生物、明胶等
–(2)不溶于水的无机粉末
• 主要有碳酸镁、滑石粉、高岭土等
水溶性有机高分子
• 高分子分散剂的作用机理主要是：
–吸附在液滴表面，形成一层保护膜，起着保 护胶体的作用；
–介质的粘度增加，有碍于两液滴的粘合；
–明胶、部分醇解的聚乙烯醇等的水溶液，还 使表面张力和界面张力降低，使液滴变小。
第五章 聚合方法
5.1 引言
聚合反应工程考虑的三个层次：
• 聚合机理和动力学（mechanism and kinetics)
–连锁：自由基、阴、阳离子、配位 –逐步：缩聚、聚加成、开环等
• 聚合过程（polymerization process）
–实施方法：本体、溶液、悬浮、乳液 –相态变化：分散性质、是否沉淀、是否存在界面等
• 丙烯腈连续溶液聚合 ； • 醋酸乙烯酯溶液聚合；
• 丙烯酸酯类溶液聚合。
例1. 聚丙烯腈(PAN)连续溶液聚合
• 连续均相溶液聚合：以51-52%的硫氰化钠(NaSCN)水 溶液为溶剂，AIBN为引发剂，pH5±0.2，温度75~85 ˚C，转化率70～75%。进料单体浓度17%，出料聚合 物浓度13%，脱除单体后直接用于纺制腈纶纤维。 • 连续沉淀聚合：以水为溶剂，过硫酸盐类氧化还原引 发体系，温度40～50 ˚C，转化率80%。聚合产物从反应 体系中沉淀出来，经洗涤、分离、干燥后重新配制成纺 丝溶液用于腈纶纺丝。
–沉淀聚合机理与均相聚合有些不同，主要反 映在凝胶效应上，影响因素和生产控制也有 差异。
• 液相聚合； • 气相聚合； • 固相聚合。
从工程角度考虑（需重视操作方式）
• 主要有聚乙烯醇等合成高分子，及纤维素衍生物、明胶等
–(2)不溶于水的无机粉末
• 主要有碳酸镁、滑石粉、高岭土等
水溶性有机高分子
• 高分子分散剂的作用机理主要是：
–吸附在液滴表面，形成一层保护膜，起着保 护胶体的作用；
–介质的粘度增加，有碍于两液滴的粘合；
–明胶、部分醇解的聚乙烯醇等的水溶液，还 使表面张力和界面张力降低，使液滴变小。
第五章 聚合方法
5.1 引言
聚合反应工程考虑的三个层次：
• 聚合机理和动力学（mechanism and kinetics)
–连锁：自由基、阴、阳离子、配位 –逐步：缩聚、聚加成、开环等
• 聚合过程（polymerization process）
–实施方法：本体、溶液、悬浮、乳液 –相态变化：分散性质、是否沉淀、是否存在界面等
• 丙烯腈连续溶液聚合 ； • 醋酸乙烯酯溶液聚合；
• 丙烯酸酯类溶液聚合。
例1. 聚丙烯腈(PAN)连续溶液聚合
• 连续均相溶液聚合：以51-52%的硫氰化钠(NaSCN)水 溶液为溶剂，AIBN为引发剂，pH5±0.2，温度75~85 ˚C，转化率70～75%。进料单体浓度17%，出料聚合 物浓度13%，脱除单体后直接用于纺制腈纶纤维。 • 连续沉淀聚合：以水为溶剂，过硫酸盐类氧化还原引 发体系，温度40～50 ˚C，转化率80%。聚合产物从反应 体系中沉淀出来，经洗涤、分离、干燥后重新配制成纺 丝溶液用于腈纶纺丝。
–沉淀聚合机理与均相聚合有些不同，主要反 映在凝胶效应上，影响因素和生产控制也有 差异。
• 液相聚合； • 气相聚合； • 固相聚合。
从工程角度考虑（需重视操作方式）
高分子化学第五章聚合方法
2、缺点
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。（关键：散热）
➢解决办法：分段聚合
预聚：在反应釜中进行，转化率达10～40％，放出一 部分聚合热，有一定粘度。
后聚：在模板中聚合，逐步升温，使聚合完全。
5
聚合实例：聚苯乙烯，有机玻璃(PMMA)
32
单体 液滴 10000A
水相
单体
增溶胶束
乳化剂分子
胶束 40-50A
乳化剂 少量在水相中
单体
引发剂 大部分在水中
大部分形成胶束 部分吸附于单体液滴
一部分增溶胶束内 大部分在单体液滴内
33
聚合场 所
水相中？
单体液滴？
胶束？
水相中单体浓度小， 反应成聚合物则沉 淀，停止增长，因 此不是聚合的主要 场所。
预聚合：立式搅拌釜内进行，80~90℃ ，BPO或 AIBN引发，转化率30%~35%。
后聚合：预聚体流入聚合塔，可以热聚合或加 少量低活性引发剂，料液从塔顶缓慢流向塔底，温 度从100 ℃增至200 ℃，聚合转化率99%以上。
9
例二. 苯乙烯连续本体聚合
聚苯乙烯也是一种非结晶性聚合物，Tg = 95 ℃， 典型的硬塑料，伸长率仅1％－3％。尺寸稳定性优， 电性能好，透明色浅，流动性好，易加工。性脆、不 耐溶剂、紫外、氧。
2). CMC: 形成胶束的临界浓度。不同乳化剂的CMC不同，愈小， 表示乳化能力愈强
3). 三相平衡点：离子型乳化剂处于分子溶解、胶束、凝胶三相平衡 时的温度。（使用最低温度）
高于此温度，溶解度突增，凝胶消失，乳化剂只以分子溶解和胶 束两种状态存在。
4). 浊点：非离子型乳化剂开始分相变浊时的温度。(使用最高温度)
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。（关键：散热）
➢解决办法：分段聚合
预聚：在反应釜中进行，转化率达10～40％，放出一 部分聚合热，有一定粘度。
后聚：在模板中聚合，逐步升温，使聚合完全。
5
聚合实例：聚苯乙烯，有机玻璃(PMMA)
32
单体 液滴 10000A
水相
单体
增溶胶束
乳化剂分子
胶束 40-50A
乳化剂 少量在水相中
单体
引发剂 大部分在水中
大部分形成胶束 部分吸附于单体液滴
一部分增溶胶束内 大部分在单体液滴内
33
聚合场 所
水相中？
单体液滴？
胶束？
水相中单体浓度小， 反应成聚合物则沉 淀，停止增长，因 此不是聚合的主要 场所。
预聚合：立式搅拌釜内进行，80~90℃ ，BPO或 AIBN引发，转化率30%~35%。
后聚合：预聚体流入聚合塔，可以热聚合或加 少量低活性引发剂，料液从塔顶缓慢流向塔底，温 度从100 ℃增至200 ℃，聚合转化率99%以上。
9
例二. 苯乙烯连续本体聚合
聚苯乙烯也是一种非结晶性聚合物，Tg = 95 ℃， 典型的硬塑料，伸长率仅1％－3％。尺寸稳定性优， 电性能好，透明色浅，流动性好，易加工。性脆、不 耐溶剂、紫外、氧。
2). CMC: 形成胶束的临界浓度。不同乳化剂的CMC不同，愈小， 表示乳化能力愈强
3). 三相平衡点：离子型乳化剂处于分子溶解、胶束、凝胶三相平衡 时的温度。（使用最低温度）
高于此温度，溶解度突增，凝胶消失，乳化剂只以分子溶解和胶 束两种状态存在。
4). 浊点：非离子型乳化剂开始分相变浊时的温度。(使用最高温度)
聚合物合成工艺学-自由基悬浮聚合生产工艺讲解
聚合中后期：转化率>50%，液滴变得很 粘绸，反应速度和放热达到最大。转化 率达60~70%，反应速度下降，粒子弹性 增加，粘性减小。
(3) 聚合后期：单体减少，在聚合物间隙间反应， 形成硬而透明的粒子，粒子的形成过程可简示如下。
危险期 粘度增大
2、非均相离子形成过程 Heterogeneous Particle Formation
三、成粒机理
悬浮聚合过程中的成粒示意图
1、均相粒子的形成过程
Homogeneous Particles Formation
(1) 聚 合 初 期 ： 单 体 在 搅 拌 下 形 成 直 径 为 0.5~5mm的小液滴，在悬浮剂的保护和适当的 温度下引发分解。
(2)聚合中期：20~70%聚合物增多，粘度增大， PMMA 20%自加速，PST 45%自加速。
(1) 聚合釜的传热 悬浮聚合用聚合釜一般是带 有夹套和搅拌的立式聚合釜。夹套帮助聚合过程中 产生的大量的聚合热及时、有效的传出釜外。
(2) 搅拌 搅拌作用：釜内物料混合均匀，温度均一；单体分散成液滴 搅拌与粒径：剪切力越大，形成的液滴越小，聚合物粒子的 规整性差。 临界速度：当搅拌速度增加到某一数值时，物料产生强烈的 涡流，导致物料粒子严重粘结，也称危险速度。
②合成高分子化合物：部分水解的聚乙烯醇、聚丙烯 酸及其盐、磺化聚苯乙烯、顺丁烯二酸酐-苯乙烯共 聚物、聚乙烯吡咯烷酮等。
◢ 保护胶的分散稳定作用
降低体系的表面张力。当两液滴相互接近到可能产生 凝结的距离时，两液滴之间的水分子被排出而形成了 高分子薄膜保护层，从而阻止了两液滴凝结，或两个 相互靠近的液滴之间的液体薄层移动延缓，以致在临 界凝结的瞬时内两液滴不能发生凝结。
溶有引发剂的一个单体小液滴，相当 于本体聚合的一个小单元，因此，悬浮 聚合也称为小本体聚合。
(3) 聚合后期：单体减少，在聚合物间隙间反应， 形成硬而透明的粒子，粒子的形成过程可简示如下。
危险期 粘度增大
2、非均相离子形成过程 Heterogeneous Particle Formation
三、成粒机理
悬浮聚合过程中的成粒示意图
1、均相粒子的形成过程
Homogeneous Particles Formation
(1) 聚 合 初 期 ： 单 体 在 搅 拌 下 形 成 直 径 为 0.5~5mm的小液滴，在悬浮剂的保护和适当的 温度下引发分解。
(2)聚合中期：20~70%聚合物增多，粘度增大， PMMA 20%自加速，PST 45%自加速。
(1) 聚合釜的传热 悬浮聚合用聚合釜一般是带 有夹套和搅拌的立式聚合釜。夹套帮助聚合过程中 产生的大量的聚合热及时、有效的传出釜外。
(2) 搅拌 搅拌作用：釜内物料混合均匀，温度均一；单体分散成液滴 搅拌与粒径：剪切力越大，形成的液滴越小，聚合物粒子的 规整性差。 临界速度：当搅拌速度增加到某一数值时，物料产生强烈的 涡流，导致物料粒子严重粘结，也称危险速度。
②合成高分子化合物：部分水解的聚乙烯醇、聚丙烯 酸及其盐、磺化聚苯乙烯、顺丁烯二酸酐-苯乙烯共 聚物、聚乙烯吡咯烷酮等。
◢ 保护胶的分散稳定作用
降低体系的表面张力。当两液滴相互接近到可能产生 凝结的距离时，两液滴之间的水分子被排出而形成了 高分子薄膜保护层，从而阻止了两液滴凝结，或两个 相互靠近的液滴之间的液体薄层移动延缓，以致在临 界凝结的瞬时内两液滴不能发生凝结。
溶有引发剂的一个单体小液滴，相当 于本体聚合的一个小单元，因此，悬浮 聚合也称为小本体聚合。
第五章自由基溶液聚合原理及生产工艺
醋酸甲酯，醋酸钠较少，生产效率高、产品能满足 生产 PVF 纤维的要求，工业上一般采取此法。
六、生产工艺流程简述
1、准备：将醋酸乙烯酯、溶剂甲醇、引发剂 ABIN 分别计量、备 用。 2、聚合：由两釜连续操作，两釜连用考虑到生产周期、物料粘度 等因素，配有双层螺带式搅拌器和回流冷凝装置。
将醋酸乙烯酯（80分）、溶剂甲醇（20分）、引发剂 ABIN 依 次加入第一聚合釜， 65℃ ±0.5 ℃ ，常压，聚合大约 1hr，转化约 20％时， 根据釜内液面下降指示控制连续出料时间；
机会减少； 自动加速现象和向溶剂链转移的共同作用，使分子量分布
变宽。 四、溶剂的选择 ka ≈ kp ，仅为链转移剂，不影响聚合速率； kp >> ktr, s ， 链增长反应为主； 产品为溶液，选择良溶剂；产品为固体，选择非溶剂； 成本低，毒性低。
五、向溶剂链转移的应用-----调节聚合 通过链自由基向溶剂或链转移剂的转移，可制备分子量
（2）非均相溶液（沉淀）聚合：单体溶于溶剂，而聚合物不溶 于溶剂。例如，丙烯腈 ---- 水；丙烯酰胺 ---- 丙酮；苯乙 烯－马来酸酐 ---- 甲苯。
二、溶液聚合的优缺点 1、优点 科学研究上，可选用 Cs 较小的溶剂，控制低转化率，容
易建立聚合速率、数均聚合度和单体浓度、引发剂浓度 的定量关系，方便动力学研究。 生产工艺上，散热控温容易，可避免局部过热，体系粘 度较低，可推迟自动加速现象出现，控制较低转化率可 消除自动加速现象，接近匀速反应，分子量分布窄。
VAc 与甲醇蒸汽经冷凝器冷却后进入萃 取塔，加水萃取；
甲醇水溶液经塔底进入甲醇蒸出塔、回 收甲醇、排放废水；
单体经萃取塔顶部经冷凝器冷凝再水洗 进一步除去残留甲醇，含少量甲醇的废水 排放；
高分子化学第五章_聚合方法
第五章 聚合方法
1
聚合物生产实施的方法，称为聚合方法。
气相聚合
在单体沸点以上聚合
单体形态
固相聚合
在单体熔点以下聚合
聚合物—单体不溶
沉淀聚合 均相聚合
聚合物—单体互溶
非均相聚合
溶解性
聚合物—单体部分互溶
2
本体聚合
悬浮聚合
物料起始状态
乳液聚合
溶液聚合
5.1 引言
自由基聚合有四种基本的实施方法。 • 本体聚合: 不加任何其它介质, 仅是单体在引发剂（甚至不 加）、热、光或辐射源作用下引发的聚合反应。 • 溶液聚合: 单体和引发剂溶于适当溶剂中进行的聚合反应。
溶剂对聚合度的溶解性能与凝胶效应有关 良溶剂，为均相聚合，[M]不高时，可消除凝胶效应 沉淀剂，凝胶效应显著，Rp 劣溶剂，介于两者之间
20
4、应用实例
多用于自由基聚合、离子聚合、配位聚合、逐步聚合等。
表4
单体
溶液聚合工业生产实例
溶剂 硫氰化钠 水溶液 水 甲醇 聚合机理 自由基聚合 自由基聚合 自由基聚合 产物特点与用途 纺丝液 配制纺丝液 制备聚乙烯醇、 维尼纶的原料
聚合物—单体—溶剂体系 均相聚合 乙烯高压聚合、苯乙烯、丙 烯酸酯 苯乙烯—苯、丙烯酸—水、 丙烯腈—二甲基甲酰胺 苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯 苯乙烯、丁二烯、丙烯酸酯 沉淀聚合 氯乙烯、丙烯腈、丙 烯酰胺 氯乙烯—甲醇、丙烯 酸—己烷、丙烯腈— 水 氯乙烯 氯乙烯
均相体系
非均相体系
6
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
PMMA为非晶体聚合物，Tg=105 ℃，机械性能、耐 光耐候性均十分优异，透光性达90%以上，俗称“有机 玻璃”。广泛用作航空玻璃、光导纤维、标牌、指示灯 罩、仪表牌、牙托粉等。
1
聚合物生产实施的方法，称为聚合方法。
气相聚合
在单体沸点以上聚合
单体形态
固相聚合
在单体熔点以下聚合
聚合物—单体不溶
沉淀聚合 均相聚合
聚合物—单体互溶
非均相聚合
溶解性
聚合物—单体部分互溶
2
本体聚合
悬浮聚合
物料起始状态
乳液聚合
溶液聚合
5.1 引言
自由基聚合有四种基本的实施方法。 • 本体聚合: 不加任何其它介质, 仅是单体在引发剂（甚至不 加）、热、光或辐射源作用下引发的聚合反应。 • 溶液聚合: 单体和引发剂溶于适当溶剂中进行的聚合反应。
溶剂对聚合度的溶解性能与凝胶效应有关 良溶剂，为均相聚合，[M]不高时，可消除凝胶效应 沉淀剂，凝胶效应显著，Rp 劣溶剂，介于两者之间
20
4、应用实例
多用于自由基聚合、离子聚合、配位聚合、逐步聚合等。
表4
单体
溶液聚合工业生产实例
溶剂 硫氰化钠 水溶液 水 甲醇 聚合机理 自由基聚合 自由基聚合 自由基聚合 产物特点与用途 纺丝液 配制纺丝液 制备聚乙烯醇、 维尼纶的原料
聚合物—单体—溶剂体系 均相聚合 乙烯高压聚合、苯乙烯、丙 烯酸酯 苯乙烯—苯、丙烯酸—水、 丙烯腈—二甲基甲酰胺 苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯 苯乙烯、丁二烯、丙烯酸酯 沉淀聚合 氯乙烯、丙烯腈、丙 烯酰胺 氯乙烯—甲醇、丙烯 酸—己烷、丙烯腈— 水 氯乙烯 氯乙烯
均相体系
非均相体系
6
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
PMMA为非晶体聚合物，Tg=105 ℃，机械性能、耐 光耐候性均十分优异，透光性达90%以上，俗称“有机 玻璃”。广泛用作航空玻璃、光导纤维、标牌、指示灯 罩、仪表牌、牙托粉等。
自由基溶液聚合原理及生产工艺
详细描述
为了降低生产成本和提高生产效率，研究者们不断对聚合工艺进行优化和改进。这些优化和改进包括 改进反应条件、提高反应转化率、降低能耗和减少废弃物排放等。这些措施能够有效地降低生产成本 和提高生产效率，同时也有助于保护环境。
高性能聚合物材料的研发
总结词
高性能聚合物材料的研发是自由基溶液聚合技术的重要应用方向，它们在航空航天、电子信息、生物医疗等领域 具有广泛的应用前景。
加工性能
由于具有良好的溶解性和流动性，自 由基溶液聚合的聚合物适合于采用注 塑、挤出、吹塑等加工工艺，便于生 产各种形状和尺寸的制品。
04 自由基溶液聚合技术发展 与展望
新催化剂与引发剂的开发
总结词
新催化剂与引发剂的开发是自由基溶液聚合技术发展的关键，它们能够提高聚合 效率和聚合物性能。
详细描述
详细描述
随着科技的不断进步，高性能聚合物材料的研发越来越受到关注。这些高性能聚合物材料具有优异的力学性能、 电性能、热性能和化学性能等，在航空航天、电子信息、生物医疗等领域具有广泛的应用前景。通过自由基溶液 聚合技术的不断发展，相信高性能聚合物材料的研发将取得更多的突破和进展。
05 自由基溶液聚合生产安全 与环保
自由基溶液聚合原理及生产工艺
contents
目录
• 自由基溶液聚合原理 • 自由基溶液聚合生产工艺 • 自由基溶液聚合产品性能与应用 • 自由基溶液聚合技术发展与展望 • 自由基溶液聚合生产安全与环保
01 自由基溶液聚合原理
自由基聚合定义
自由基聚合是一种常见的聚合反应类型，它通过引发剂引发 单体分子形成自由基，然后这些自由基与单体分子发生连锁 聚合反应，生成高分子聚合物。
后处理工艺的选择和操作对聚合物质 量和产率具有重要影响，需根据具体 情况进行优化和控制。
为了降低生产成本和提高生产效率，研究者们不断对聚合工艺进行优化和改进。这些优化和改进包括 改进反应条件、提高反应转化率、降低能耗和减少废弃物排放等。这些措施能够有效地降低生产成本 和提高生产效率，同时也有助于保护环境。
高性能聚合物材料的研发
总结词
高性能聚合物材料的研发是自由基溶液聚合技术的重要应用方向，它们在航空航天、电子信息、生物医疗等领域 具有广泛的应用前景。
加工性能
由于具有良好的溶解性和流动性，自 由基溶液聚合的聚合物适合于采用注 塑、挤出、吹塑等加工工艺，便于生 产各种形状和尺寸的制品。
04 自由基溶液聚合技术发展 与展望
新催化剂与引发剂的开发
总结词
新催化剂与引发剂的开发是自由基溶液聚合技术发展的关键，它们能够提高聚合 效率和聚合物性能。
详细描述
详细描述
随着科技的不断进步，高性能聚合物材料的研发越来越受到关注。这些高性能聚合物材料具有优异的力学性能、 电性能、热性能和化学性能等，在航空航天、电子信息、生物医疗等领域具有广泛的应用前景。通过自由基溶液 聚合技术的不断发展，相信高性能聚合物材料的研发将取得更多的突破和进展。
05 自由基溶液聚合生产安全 与环保
自由基溶液聚合原理及生产工艺
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目录
• 自由基溶液聚合原理 • 自由基溶液聚合生产工艺 • 自由基溶液聚合产品性能与应用 • 自由基溶液聚合技术发展与展望 • 自由基溶液聚合生产安全与环保
01 自由基溶液聚合原理
自由基聚合定义
自由基聚合是一种常见的聚合反应类型，它通过引发剂引发 单体分子形成自由基，然后这些自由基与单体分子发生连锁 聚合反应，生成高分子聚合物。
后处理工艺的选择和操作对聚合物质 量和产率具有重要影响，需根据具体 情况进行优化和控制。
自由基本体聚合原理及生产工艺
环保与可持续发展
绿色生产
自由基本体聚合过程中应尽量采 用环保的原材料和助剂，减少生 产过程中的废弃物排放，实现绿 色生产。
资源循环利用
聚合物的再生利用和循环利用是 实现可持续发展的重要手段。通 过合理的再生利用和循环利用， 可以减少对自然资源的消耗，降 低环境污染。
节能减排
通过采用先进的生产技术和设备， 可以提高生产效率，降低能耗和 减少污染物排放，实现节能减排。
新技术的开发
1 2 3
新型催化剂
随着对聚合反应机理的深入了解，新型催化剂不 断被开发出来，可以更有效地控制聚合反应过程， 提高聚合物的性能。
新型加工技术
新型加工技术的应用，可以更有效地实现聚合物 的加工成型，提高加工效率，降低能耗和减少环 境污染。
新型检测技术
新型检测技术的应用，可以更准确地检测聚合物 的性能和质量，为聚合物的生产和应用提供更好 的保障。
在自由基本体聚合中，单体分子在聚合过程中不与任何其他物质 接触，因此也被称为“本体聚合”。
自由基本体聚合的特点
自由基本体聚合具有简单、方便、高效等优点，适 用于大规模生产。
由于没有溶剂或稀释剂的存在，因此聚合产物具有 较高的纯度和较少的杂质。
聚合反应可以在较低的温度下进行，有利于节能和 环保。
自由基本体聚合的分类
02
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根据引发方式的不同，自由基本体聚合可以分为热引 发聚合和引发剂引发聚合两类。
热引发聚合是指通过加热的方式引发聚合反应，通常 需要在较高的温度下进行。
引发剂引发聚合是指通过加入引发剂来引发聚合反应 ，通常在较低的温度下进行，且聚合速率较快。
02
自由基本体聚合生产工艺
生产工艺流程
高分子化学第05章 聚合方法
聚氯乙烯生产主要采用悬浮聚合法，占80%～82%。其 次是乳液聚合，占10%~12% 。近20年来发展了本体聚合。
聚氯乙烯不溶于氯乙烯单体，因此本体聚合过程中发生 聚合物的沉淀。本体聚合分为预聚合和聚合两段：
9
预聚合：小部分单体和少量高活性引发剂（过氧化乙酰 基磺酰）加入釜内，在50℃ ~70℃下预聚至7%~11%转化率， 形成疏松的颗粒骨架。
2
5.2 本体聚合
本体聚合（Bulk Polymerization）：是单体本身在不加溶 剂以及其它分散剂的条件下，由引发剂或直接由光热等作 用下引发的聚合反应。 优点：无杂质，产品纯度高，聚合设备简单。 缺点：体系粘度大，聚合热不易扩散，反应难以控制，易 局部过热，造成产品发黄。自动加速作用大，严重时可导 致暴聚。
39
乳化剂的作用主要有三点： 降低表面张力，使单体分散成细小的液滴 在液滴表面形成保护层，使乳液稳定 增溶作用：形成胶束，使单体增溶 乳化剂能形成胶束的最低浓度叫临界胶束浓度(简称CMC)， CMC越小，越易形成胶束，乳化能力越强。
40
亲水亲油平衡值(HLB)：衡量表面活性剂中亲水和亲油部分 对水溶性的贡献。其值越大亲水性越大。
32
乳液聚合的缺点 ①需要固体产品时，乳液需经凝聚、洗涤、脱水、干燥等工 序，成本较高 ②产品中留有乳化剂等杂质，难以完全除净，有损电性能等
33
乳液聚合应用
①聚合后分离成胶状或粉状固体产品
丁苯、丁腈、氯丁等合成橡胶；ABS、MBS等工程塑料和抗冲 改性剂；糊用聚氯乙烯树脂、聚四氟乙烯等特种塑料。
12
缺点： 单体浓度较低，聚合速率慢，设备生产能力较低； 单体浓度低和向溶剂链转移使聚合物的分子量降低； 使用有机溶剂时增加成本、污染环境; 溶剂分离回收费用高，除尽聚合物中残留溶剂困难。
聚氯乙烯不溶于氯乙烯单体，因此本体聚合过程中发生 聚合物的沉淀。本体聚合分为预聚合和聚合两段：
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预聚合：小部分单体和少量高活性引发剂（过氧化乙酰 基磺酰）加入釜内，在50℃ ~70℃下预聚至7%~11%转化率， 形成疏松的颗粒骨架。
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5.2 本体聚合
本体聚合（Bulk Polymerization）：是单体本身在不加溶 剂以及其它分散剂的条件下，由引发剂或直接由光热等作 用下引发的聚合反应。 优点：无杂质，产品纯度高，聚合设备简单。 缺点：体系粘度大，聚合热不易扩散，反应难以控制，易 局部过热，造成产品发黄。自动加速作用大，严重时可导 致暴聚。
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乳化剂的作用主要有三点： 降低表面张力，使单体分散成细小的液滴 在液滴表面形成保护层，使乳液稳定 增溶作用：形成胶束，使单体增溶 乳化剂能形成胶束的最低浓度叫临界胶束浓度(简称CMC)， CMC越小，越易形成胶束，乳化能力越强。
40
亲水亲油平衡值(HLB)：衡量表面活性剂中亲水和亲油部分 对水溶性的贡献。其值越大亲水性越大。
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乳液聚合的缺点 ①需要固体产品时，乳液需经凝聚、洗涤、脱水、干燥等工 序，成本较高 ②产品中留有乳化剂等杂质，难以完全除净，有损电性能等
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乳液聚合应用
①聚合后分离成胶状或粉状固体产品
丁苯、丁腈、氯丁等合成橡胶；ABS、MBS等工程塑料和抗冲 改性剂；糊用聚氯乙烯树脂、聚四氟乙烯等特种塑料。
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缺点： 单体浓度较低，聚合速率慢，设备生产能力较低； 单体浓度低和向溶剂链转移使聚合物的分子量降低； 使用有机溶剂时增加成本、污染环境; 溶剂分离回收费用高，除尽聚合物中残留溶剂困难。
第五章自由基溶液聚合原理及生产工艺ppt课件
3. 单体回收
4．聚醋酸乙烯醇解
5．溶剂回收 七、聚乙烯醇(PVA)的性质和应用
聚乙烯醇性质：水溶性高聚物，性能介于塑料和橡胶之 间, 具有独特的强力粘接性、气体阻隔性、耐磨耗性。
高聚物合成工艺 23
应用：高相对分子质量(K>1500)的聚乙烯醇主要作 为悬浮剂、合成纤维和胶黏剂等，用于建筑和高分子 化工等领域； 低相对分子质量(K<1000)的聚乙烯醇主要用于化妆品、 医药、食品和农业等领域。
3.聚合转化率选择50％～60％；聚合时间选择4h～8h CH3OH对聚醋酸乙烯溶解性能极好，链自由基处于
伸展状态，体系中自动加速现象来得晚，如果控制转化 率50％～60%结束反应，可消除自动加速现象，将使聚 合反应接近匀速反应，并使聚醋酸乙烯大分子为线型结 构且相对分子质量分布较窄。
四、醋酸乙烯溶液聚合体系中氧的作用
高聚物合成工艺 11
三、工艺条件分析
1．选用甲醇作溶剂 ①CH3OH对聚醋酸乙烯溶解性能极好，链自由基处于 伸展状态，体系中自动加速现象来得晚，使聚醋酸乙烯 大分子为线型结构且相对分子质量分布较窄。 ②CH3OH是下一步聚醋酸乙烯醇解的醇解剂。 ③CH3OH的Cs小，只要控制单体与溶剂的比例就能够 保证对聚醋酸乙烯相对分子质量的要求。
4．聚合工艺过程
(1)原料准备
(2)聚合
(3)回收单体
(4)聚合物溶液后处理
高聚物合成工艺 26
5．以丙烯腈为主要单体的均相溶液共聚合的影响因素 (1)单体质量分数的影响 ①对聚合反应速率的影响, ②对特性黏度和转化率的影响
(2)聚合温度的影响
(3)原料中杂质的影响 ①单体中的杂质。
单体中的杂质允许含量为： HCN<5×10-6， 乙醛<50×10-6，铁离子(包括Fe2+和Fe3+ )<0.5×10-6。
自由基聚合方法
新材料开发
高性能聚合物
通过自由基聚合方法，开发出具有优异性能（如高强度、高耐磨、 高耐温等）的新型聚合物材料。
功能化聚合物
通过自由基聚合方法，制备出具有特定功能（如导电、发光、磁性 等）的聚合物材料，拓展聚合物材料的应用领域。
生物相容性聚合物
利用自由基聚合方法，制备出具有良好生物相容性的聚合物材料， 为生物医学领域的发展提供支持。
悬浮聚合
总结词
单体以固体颗粒形式悬浮于液相中进行聚合的方法。
详细描述
悬浮聚合是将单体、引发剂、水和其他添加剂加入到反应器中，通过搅拌使单体以固体颗粒形式悬浮 于液相中进行聚合的方法。该方法具有操作简便、生产安全、成本低等优点，但产品分子量分布较宽 。
本体聚合
总结词
单体在无其他介质或少量引发剂存在下进行的聚合反应。
乙烯等。这些塑料具有质轻、耐腐蚀、绝缘性好等特点，被广泛应用于
包装、建筑材料、家电等领域。
02
合成纤维
自由基聚合也是合成纤维的重要方法之一，如聚酯纤维、聚酰胺纤维等。
这些纤维具有强度高、耐磨、耐热等特点，被广泛应用于纺织服装、家
居用品等领域。
03
合成橡胶
自由基聚合合成的橡胶具有良好的弹性、耐油、耐高温等特点，如丁苯
聚合物结构缺陷
由于自由基聚合过程中链转移等副反 应的存在，聚合物链中可能存在不规 整结构、支链等缺陷，影响聚合物的 性能。
适用范围有限
虽然自由基聚合适用于多种单体，但 对于某些特殊单体（如氯乙烯等）和 特殊结构（如环状单体），自由基聚 合可能不适用或难以实现。
05 自由基聚合的发展趋势和 未来展望
环境友好型聚合方法的探索
绿色溶剂
探索使用环境友好的绿色溶剂代 替传统有机溶剂，降低自由基聚 合过程中的环境污染。
第5章 聚合方法
C、出现凝胶效应，放热速率提高。 此时如散热不良，轻则造成局部过热， 使分子量分布变宽，最后影响到聚合物的 机械强度；重则温度失控，引起爆聚。
表4-3 本体聚合工业生产举例
聚合物 过程要求 聚甲基丙烯酸甲酯 第一阶段预聚至约10%转化率的粘稠浆液， （有机玻璃板） 然后浇模分段升温聚合，最后脱模成板材 聚苯乙烯 第一阶段:80～85℃预聚至33%～35%转化率， 然后在100～220℃温度递增的条件下聚合， 最后熔体挤出造粒 第一阶段预聚至7%-11%转化率，形成颗粒骨 架，然后在第二反应器内继续沉淀聚合，最 后以粉状出料 选用管式或釜式反应器连续聚合，控制单程 转化率15%-30%，最后熔体挤出造粒，未反 应单体经精制后循环使用
第四章
聚合方法
4.1 引言
1、自由基聚合的四种实施方法：
本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合
2、离子聚合的实施方法： 溶液聚合、淤浆聚合
3、逐步聚合（缩聚）实施方法： 本体聚合、溶液聚合以及界面聚合
均相体系：本体、溶液
从工程角度：
非均相体系：悬浮、乳液
例如: PS——均相体系 PVC——非均相体系
（MMA沸点为100.5℃）
高温热处理阶段——转化率达90%以后，进一步 升温至PMMA玻璃化温度以上(例如100-120℃) 进行高温热处理，使残余单体充分聚合。 高温聚合结束——冷却、脱模、修边，即成有机 玻璃板成品。 这样由本体浇铸聚合法制成的有机玻 璃，分子量可达106，而注射用的悬浮法 PMMA分子量一般约5-l0万。
缺点： ①单体浓度较低，聚合速率较慢，生产效 率较低； ②聚合物分子量降低 ；（单体浓度低和向溶剂链
转移的结果）
③溶剂回收代价大； ④除尽聚合物中残留溶剂困难。
3.1.4自由基溶液聚合生产工艺详解
作用：降低分子间作用力消除其脆性 ，增加纤维柔性和弹性； 用量：5～10％
第三单体：乙烯基苯磺酸、甲级丙烯酸、甲叉丁二酸（即衣康酸）
或2-乙烯基吡啶、2-甲基-5-乙烯基吡啶等 ； 作用：改进纤维的染色性；
(HNO3)、二甲基亚砜(DMSO)、二甲基甲酰胺(DMF)等
二步法 ：非均相溶液聚合 ，聚合过程中聚合物不断地呈絮状沉淀析出。 需经分离以后用合适的溶剂重新溶解，以制成纺丝原液。
溶剂：水（水相沉淀聚合）
4 典型的溶液聚合—丙烯腈的溶液聚合
1.丙烯腈溶液聚合的特点
（1）聚丙烯腈不溶于丙烯腈，但丙烯腈与丙烯酸甲酯等第二单体共聚合，溶 解性能改善，可溶于硫氰酸钠、二甲基甲酰胺等溶剂中进行均相溶液聚合。 （2）丙烯腈溶液聚合中，存在多种链转移反应。因此，一般选择链转移常数
适当的溶剂，且用异丙醇或乙醇作调节剂。
（3）丙烯腈聚合中，采用不同溶剂、不同的聚合方法，对引发剂的选择也有 所不同。 （4）丙烯腈单体活性较大，可以同许多单体进行共聚改性，为改善腈纶纤维性 能奠定了基础。
4 典型的溶液聚合—丙烯腈的溶液聚合
2.共聚单体的选择
第一单体：丙烯睛 用量：>85％
第二单体：丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、醋酸乙烯酯 ；
X (A)n Y
通过调聚反应合成的产品还有许多用途，如制造增塑剂、润滑油、
涂料、洗涤剂以及杀虫剂等。
4 典型的溶液聚合—丙烯腈的溶液聚合
概况：
由丙烯腈聚合物经纺丝即可制成聚丙烯腈纤维。中国商品成为腈 纶，它是聚丙烯腈或丙烯腈占85%以上的共聚物制得的纤维。 聚丙烯腈在1929年问世，但其严重缺点是发脆、熔点高，当加热 到280~290℃还未熔融就开始分解无法进行纺丝，其应用受到限制。自 从使用第二单体与丙烯腈共聚，聚合物分子间作用力降低，克服了脆 性并改善了柔性和弹性，因而使聚丙烯腈成为重要的合成纤维品种。 以后随着第三单体的引入，进一步改善了纤维的染色性，这样聚丙烯 腈的生产才得到迅速发展。
第三单体：乙烯基苯磺酸、甲级丙烯酸、甲叉丁二酸（即衣康酸）
或2-乙烯基吡啶、2-甲基-5-乙烯基吡啶等 ； 作用：改进纤维的染色性；
(HNO3)、二甲基亚砜(DMSO)、二甲基甲酰胺(DMF)等
二步法 ：非均相溶液聚合 ，聚合过程中聚合物不断地呈絮状沉淀析出。 需经分离以后用合适的溶剂重新溶解，以制成纺丝原液。
溶剂：水（水相沉淀聚合）
4 典型的溶液聚合—丙烯腈的溶液聚合
1.丙烯腈溶液聚合的特点
（1）聚丙烯腈不溶于丙烯腈，但丙烯腈与丙烯酸甲酯等第二单体共聚合，溶 解性能改善，可溶于硫氰酸钠、二甲基甲酰胺等溶剂中进行均相溶液聚合。 （2）丙烯腈溶液聚合中，存在多种链转移反应。因此，一般选择链转移常数
适当的溶剂，且用异丙醇或乙醇作调节剂。
（3）丙烯腈聚合中，采用不同溶剂、不同的聚合方法，对引发剂的选择也有 所不同。 （4）丙烯腈单体活性较大，可以同许多单体进行共聚改性，为改善腈纶纤维性 能奠定了基础。
4 典型的溶液聚合—丙烯腈的溶液聚合
2.共聚单体的选择
第一单体：丙烯睛 用量：>85％
第二单体：丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、醋酸乙烯酯 ；
X (A)n Y
通过调聚反应合成的产品还有许多用途，如制造增塑剂、润滑油、
涂料、洗涤剂以及杀虫剂等。
4 典型的溶液聚合—丙烯腈的溶液聚合
概况：
由丙烯腈聚合物经纺丝即可制成聚丙烯腈纤维。中国商品成为腈 纶，它是聚丙烯腈或丙烯腈占85%以上的共聚物制得的纤维。 聚丙烯腈在1929年问世，但其严重缺点是发脆、熔点高，当加热 到280~290℃还未熔融就开始分解无法进行纺丝，其应用受到限制。自 从使用第二单体与丙烯腈共聚，聚合物分子间作用力降低，克服了脆 性并改善了柔性和弹性，因而使聚丙烯腈成为重要的合成纤维品种。 以后随着第三单体的引入，进一步改善了纤维的染色性，这样聚丙烯 腈的生产才得到迅速发展。
第5章_自由基溶液聚合
溶液聚合法的单体主要品种和聚合条件
聚 合 条 件 单体种类 丙烯酸酯 丙烯酰胺类 丙烯腈 苯乙烯 醋酸乙烯酯 氯乙烯 溶剂 反应时间， 转化率， 温度， 温度，℃ 反应时间，h 转化率，% 苯，甲苯等 水 水，DMF等 等 乙苯等 甲醇等 氯苯等 50~70 30~70 40~70 90~130 70~80 40~60 6~8 3~6 6~8 6~8 4~8 4~8 >95 >95 >90 >95 >90 90~95
(2)操作方式：半连续操作，便于控制聚合反应温度和速度。
(3)反应器：釜式反应器 反应器： 反应器
(4)聚合过程：先加溶剂于反应釜中加热至反应温度，再将溶有 聚合过程： 聚合过程
引发剂的单体按一定速度连续加入反应釜中。
(5)单体分离：如得到的聚合物溶液直接应用时，在聚合结束前补 单体分离： 单体分离 加引发剂尽量减少残存单体含量，或用化学办法除去。如果单体 沸点低于溶剂可采用蒸馏的办法或减压蒸馏除去单体。
2. 单体在水中的溶解度 温度℃ 温度℃ 溶解度 0 7.2 20 7.35 40 7.9 60 9.1 80 10.8
3. 水相沉淀聚合工艺条件
聚合温度：35-55℃（45℃最佳）；聚合时间：1~2 h ）；聚合时间 聚合温度：35-55℃ 45℃最佳）；聚合时间： 转化率：80~85%，单体总质量分数： 转化率：80~85%，单体总质量分数：28~30% 搅拌速度： 搅拌速度：55~80 r/min
脒基
（5）浅色剂的影响——还原剂 浅色剂的影响——还原剂
（6）转化率的选择
低转化率（50~55%）：聚合物色白， ）：聚合物色白 低转化率（50~55%）：聚合物色白，设备利用率低 中转化率（70~75%）：聚合物色浅， ）：聚合物色浅 中转化率（70~75%）：聚合物色浅，设备利用率高 高转化率（>80%）：聚合物发黄， ）：聚合物发黄 高转化率（>80%）：聚合物发黄，设备利用率高 6 均相聚合的优缺点 ① 优点：聚合热容易导出，分子量分布窄，聚合反 优点：聚合热容易导出，分子量分布窄， 应容易控制，可进行连续聚合、连续纺丝。 应容易控制，可进行连续聚合、连续纺丝。 缺点：大量溶剂存在影响聚合反应，增加回收成本。 ②缺点：大量溶剂存在影响聚合反应，增加回收成本。
自由基溶液聚合过程
4.1 自由基溶液聚合过程4.1.1 溶液聚合及其分类溶液聚合是指单体、引发剂溶于适当溶剂中聚合为聚合物的过程。
依据溶剂对聚合物是否溶解，分为均相和非均相聚合两种：均相溶液聚合时，单体和聚合物均溶于溶剂，形成聚合物溶液。
例如，醋酸乙烯---- 甲醇；丙烯腈---- 浓硫氰化钠水溶液；丙烯腈---- DMF ；丙烯酰胺---- 水的溶液聚合属于均相溶液聚合。
非均相溶液（沉淀）聚合时，单体溶于溶剂，而聚合物不溶于溶剂。
例如，丙烯腈---- 水；丙烯酰胺---- 丙酮；苯乙烯－马来酸酐---- 甲苯的溶液聚合属于非均相溶液聚合。
表4-1-1溶液聚合单体、溶剂注：“+”为可溶解，“—”为不溶解4.1.2 溶液聚合的特点科学研究上，可选用Cs 较小的溶剂，控制低转化率，容易建立聚合速率、数均聚合度和单体浓度、引发剂浓度的定量关系，方便动力学研究。
生产工艺上，散热控温容易，可避免局部过热，体系粘度较低，可推迟自动加速现象出现，控制较低转化率可消除自动加速现象，接近匀速反应，分子量分布窄。
设备利用率低；增加溶剂分离与纯化的回收工艺；聚合速率慢；分子量不高。
工业上，溶液聚合多用于聚合物溶液直接使用的场合，如涂料、胶粘剂、浸渍液、合成纤维纺丝液等。
表4-1-2溶液聚合举例4.1.3 引发剂的选择与使用根据溶液聚合所用溶剂、反应条件和引发剂半衰期选择引发剂。
偶氮化合物引发剂的分解不受溶剂的影响，应用较广泛。
过氧化物的分解速度受极性溶剂的影响，而且分解产生的氧化物，可能进一步参加反应生成交联结构，因而可能产生凝胶，应谨慎使用。
引发剂的用量通常为单体量0.01—2％。
引发剂的加料方式采用半连续操作，便于控制聚合反应温度和速度。
4.1.4 溶剂的影响一、对引发剂分解速率的影响有机过氧类引发剂在某些溶剂中有诱导分解作用。
原理是首先引发剂自由基向溶剂链转移产生溶剂自由基，然后溶剂自由基可诱导有机过氧类引发剂的分解。
诱导分解的结果是引发效率降低，也就是部分自由基损失掉，同时导致引发剂的总反应速率增加，即引发剂半衰期降低。
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1．直接水解法
2．(无水低碱)醇解法
优点:反应速率快、生产效率高、副产物醋酸钠较少，
减少了回收工序的负荷，提高了设备利用率，从而降
低成本。
高聚物合成工艺 21
3. 醇解工艺
(1)水的作用及用量
加入少量的水，以增加NaOH的离解度，提高其催化
效能。
反应物料中水量直控毹为溶液质量的1％～2％，水量
的增加会降低PVA的醇解度。
高聚物合成工艺 11
三、工艺条件分析
1．选用甲醇作溶剂 ①CH3OH对聚醋酸乙烯溶解性能极好，链自由基处于 伸展状态，体系中自动加速现象来得晚，使聚醋酸乙烯 大分子为线型结构且相对分子质量分布较窄。 ②CH3OH是下一步聚醋酸乙烯醇解的醇解剂。 ③CH3OH的Cs小，只要控制单体与溶剂的比例就能够 保证对聚醋酸乙烯相对分子质量的要求。 2．聚合温度65℃±0.5℃ ①醋酸乙烯和CH3OH有恒沸点64.5℃，聚合反应容易 控制。 ②聚合物的结构与聚合温度有关。
4．聚合工艺过程
(1)原料准备
(2)聚合
(3)回收单体
(4)聚合物溶液后处理
高聚物合成工艺 26
5．以丙烯腈为主要单体的均相溶液共聚合的影响因素 (1)单体质量分数的影响 ①对聚合反应速率的影响, ②对特性黏度和转化率的影响
(2)聚合温度的影响
(3)原料中杂质的影响 ①单体中的杂质。
单体中的杂质允许含量为： HCN<5×10-6， 乙醛<50×10-6，铁离子(包括Fe2+和Fe3+ )<0.5×10-6。
②溶剂NaCNS中杂质。 溶剂NaCNS中杂质允许含量为：
Na2SO4<800×10-6, NaCI<100×10-6,铁离子<l×10-6， Fe3+、HCN对聚合有阻聚作用:
Fe3++3CNS-→Fe(CNS)3
高聚物合成工艺 27
(4)pH值的影响 当pH>7时，-CN容易发生水解
聚丙烯腈在NH3存在下产生共轭双键并形成脒基而显黄
高聚物合成工艺 19
醋酸乙烯的溶液聚合温度之所以控制在65℃就是为 了避免(a)、(b)位置的转移反应，防止聚醋酸乙烯大分 子支化，保证PVA大分子为线型大分子。
3.聚合转化率选择50％～60％；聚合时间选择4h～8h CH3OH对聚醋酸乙烯溶解性能极好，链自由基处于
伸展状态，体系中自动加速现象来得晚，如果控制转化 率50％～60%结束反应，可消除自动加速现象，将使聚 合反应接近匀速反应，并使聚醋酸乙烯大分子为线型结 构且相对分子质量分布较窄。
自动加速现象使聚合物的相对分子质量增加；而链自
由基向溶剂的链转移作用又可能使聚合物的相对分子质
量降低。但由于在反应中，这两种作用常常同时发生，
因而聚合物分子量分布变宽。
高聚物合成工艺 6
四、溶剂的选择
溶剂的选择原则：
①溶剂对自由基聚合不能有缓聚和阻聚等不良影响， 即应使Kps≈Kp。 ②溶剂的链转作用几乎是不可避免的，为了得到一定 相对分子喷量的囊合物．溶剂的Cs不能太大，即应使 kp>>ktr,s。
(2)醇解温度 一般控制在40℃～45℃，温度高，将使PVA成品的粒
度变大，水溶性降低。
高聚物合成工艺 22
(3)醇解时间 醇解时间为20min~30min。 六、醋酸乙烯溶液聚合和PVA的生产工艺流程
1. 原料准备: 单体、溶剂和引发剂(溶于溶剂中)，经计量 后进入聚合釜。
2. 聚合:总聚合时间为4h～8h，转化率达50％～70％。
高聚物合成工艺 2
(2)非均相溶液(沉淀)聚合 非均相溶液聚合:单体溶于溶剂中，而聚合物不溶于 溶剂中，形成固体聚合物沉淀出来，这种溶液聚合体 系称为非均相溶液聚合。 如：丙烯腈以水为溶剂的溶液聚合、丙烯酰胺以丙酮 为溶剂的溶液聚合以及苯乙烯-顺丁烯二酸酐以甲苯为 溶剂的溶液聚合均为非均相溶液(沉淀)聚合。
二、溶液聚合的优缺点 1．溶液聚合的优点 ①由于使用了溶剂，降低了体系的黏度，推迟了自 动加速现象的到来，如果控制适当的转化率可以基本 上消除自动加速现象，聚合反应接近匀速反应，聚合 反应容易控制，聚合物的相对分子质量分布较窄。
高聚物合成工艺 3
②如果选用Cs(链自由基向溶剂转移常数)较小的溶剂， 控制低转化率结束反应，容易建立正常聚合速率Rp与单 体浓度c(M)和引发剂浓度c(I)的定量关系以及Xn与单体 浓度c(M)和引发剂浓度c(I)的定量关系，这对实验室做 动力学研究有独到之处。
高聚物合成工艺 12
醋酸乙烯溶液聚合有关的聚合反应如下：
高聚物合成工艺 13
Hale Waihona Puke ④链转移(a) (b)
CH2 CH
(c)
OCOCH3
高聚物合成工艺 14
继续与单体反应，经终止后形成支化聚醋酸乙烯
高聚物合成工艺 15
支化的聚醋酸乙烯经醇解后形成支化的聚醋酸乙烯醇
(b)位置的转移反应
高聚物合成工艺
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形成的自由基继续与单体加成，经终止后形成支化聚 醋酸乙烯
醇解后得支化的聚乙烯醇
高聚物合成工艺
17
(c) 位置的转移反应
自由基与单体反应，经终止后形成支化聚醋酸乙烯
高聚物合成工艺
18
支化的聚醋酸乙烯经醇解后得线型的聚乙烯醇(PVA)
研究结果表明，发生链转移反应的概为:(c)>(b)>(a)。 (c)位置的转移概率是(b)位置的3倍，(a)位置的转移概 率较低。(c)位置的转移在65℃就会发生，而(b)、(a)位 置的转移70℃以上才会发生。
2．进行调节聚合，制备所需的低聚物
调节聚合是通过自由基型溶液聚合而得到低聚物的一 种反应，也是链转移反应的一种实际应用。 调节聚合可用下式表示
单体 调聚剂 ➢例如：
调聚物
单体乙烯、调聚剂CCl4在引发剂过氧化二苯甲酰(BP()) 的引发下，调节聚合过程可用下式表示。
高聚物合成工艺 8
（3）链转移和链终止 通过链的进一步转移和终止，最后生成调聚物。
1
第一节 溶液聚合原理
一、溶液聚合及其分类
1．基本概念 溶液聚合是单体和引发剂溶于适当的溶剂中聚合为高 聚物的过程。溶液聚合体系的组分主要为单体、溶剂和 引发剂。 2．溶液聚合分类 根据聚合物是否溶于溶剂中，可将溶液聚合分为均相溶 液聚合和非均相溶液(沉淀)聚合。 (1)均相溶液聚合 单体溶于溶剂中，聚合物也溶于溶剂中，形成聚合物 溶液，这种溶液聚合体系称为均相溶液聚合。 丙烯酰胺以水为溶剂的溶液聚合特称为水溶液聚合。
高聚物合成工艺 9
第二节 醋酸乙烯溶液聚合生产工艺和 聚乙烯醇(PVA)生产工艺
一、目的和要求
生产维尼纶(聚乙烯醇缩甲醛PVFo, polyvinyl formal )
纤维所需的原料是聚乙烯醇(PVA)，而聚乙烯醇是聚醋
酸乙烯(PVAc, acetic acid )醇解而得，聚醋酸乙烯是
用醋酸乙烯经溶液聚合而得。
3. 单体回收
4．聚醋酸乙烯醇解
5．溶剂回收 七、聚乙烯醇(PVA)的性质和应用
聚乙烯醇性质：水溶性高聚物，性能介于塑料和橡胶之 间, 具有独特的强力粘接性、气体阻隔性、耐磨耗性。
高聚物合成工艺 23
应用：高相对分子质量(K>1500)的聚乙烯醇主要作 为悬浮剂、合成纤维和胶黏剂等，用于建筑和高分子 化工等领域； 低相对分子质量(K<1000)的聚乙烯醇主要用于化妆品、 医药、食品和农业等领域。
高聚物合成工艺 25
3．其他原料的选择 (1)溶剂的选择
溶剂是将NaCNS溶于水中，配成质量分数为44％～ 45％的浓NaCNS水溶液。丙烯腈单体溶于其中，聚丙 烯腈也能溶于其中，构成均相溶液聚合体系。 (2)浅色剂的选择
二氧化硫脲为还原剂，在丙烯腈聚合和蒸发过程中加
入二氧化硫脲(TUD)能改善聚丙烯腈的色泽，是合成纤 维中的配套产品。 (3)相对分子质量调节剂的选择 异丙醇的链转移常数为Cs=4.8×10-4，比较适中。
2．溶液聚合的缺点 ① 由于引入了溶剂，溶剂的回收和提纯使工艺过程复
杂化，从而使生产成本增加。 ② 由于链自由基向溶剂的转移反应使聚合物的平均聚
合度Xn降低。 三、溶剂的作用
1．溶剂对引发剂分解速率的影响
溶剂对有机过氧类引发剂分解速率产生影响。
高聚物合成工艺 4
不同溶剂使有机过氧类引发剂分解速率增加的顺序为
四、醋酸乙烯溶液聚合体系中氧的作用
实践证明，氧对醋酸乙烯的聚合有双重作用，氧有时 可以使醋酸乙烯缓聚甚至阻聚，有时又能引发醋酸乙 烯聚合。氧的这种双重作用取决于温度和吸氧量。
高聚物合成工艺 20
当有大量O2且低温时，O2起阻聚作用，而当有N2存 在,高温时， O2被N2置换，聚合反应又可以继续进行。 五、聚醋酸乙烯(PVAc)的醇解反应
第一单体丙烯腈为主单体，其用量>85％。第二单体选 丙烯酸甲酯，其作用是改善聚丙烯腈的脆性，增加柔韧 性和弹性，其用量一般为5％～10％。第三单体可以是 含有酸性基团的乙烯基化合物如甲叉丁二酸(亚甲基丁 二酸)或甲基丙烯磺酸钠等。也可以是含有碱性基团的 乙烯基单体如2-乙烯基吡啶、2-甲基-5-乙烯基吡啶等。 其作用是为了改善聚丙烯腈的染色性能，但要求与染料 有很好的相容性，其用量一般<5％。
高聚物合成工艺 5
其中Kps代表新生的自由基与单体加成的增长反应速 率常数，SH代表溶剂。
3．溶剂对聚合物大分子的形态和相对分子质量分布的 影响
溶剂能控制生长着的链自由基的分散状态和形态。
如使用良溶剂，链自由基在其中处于伸展状态，将形 成直链型大分子。
如使用不良溶剂，由于链自由基在其中处于卷曲状态 或球型，在高转化率时会使链自由基沉淀，以溶胀状态 析出，形成无规线团。
③如果要得到聚合物溶液，则选择聚合物的良溶剂，而 要得到固体聚合物，则应选择聚合物的非溶剂。 ④尚需考虑毒性和成本等问题。
2．(无水低碱)醇解法
优点:反应速率快、生产效率高、副产物醋酸钠较少，
减少了回收工序的负荷，提高了设备利用率，从而降
低成本。
高聚物合成工艺 21
3. 醇解工艺
(1)水的作用及用量
加入少量的水，以增加NaOH的离解度，提高其催化
效能。
反应物料中水量直控毹为溶液质量的1％～2％，水量
的增加会降低PVA的醇解度。
高聚物合成工艺 11
三、工艺条件分析
1．选用甲醇作溶剂 ①CH3OH对聚醋酸乙烯溶解性能极好，链自由基处于 伸展状态，体系中自动加速现象来得晚，使聚醋酸乙烯 大分子为线型结构且相对分子质量分布较窄。 ②CH3OH是下一步聚醋酸乙烯醇解的醇解剂。 ③CH3OH的Cs小，只要控制单体与溶剂的比例就能够 保证对聚醋酸乙烯相对分子质量的要求。 2．聚合温度65℃±0.5℃ ①醋酸乙烯和CH3OH有恒沸点64.5℃，聚合反应容易 控制。 ②聚合物的结构与聚合温度有关。
4．聚合工艺过程
(1)原料准备
(2)聚合
(3)回收单体
(4)聚合物溶液后处理
高聚物合成工艺 26
5．以丙烯腈为主要单体的均相溶液共聚合的影响因素 (1)单体质量分数的影响 ①对聚合反应速率的影响, ②对特性黏度和转化率的影响
(2)聚合温度的影响
(3)原料中杂质的影响 ①单体中的杂质。
单体中的杂质允许含量为： HCN<5×10-6， 乙醛<50×10-6，铁离子(包括Fe2+和Fe3+ )<0.5×10-6。
②溶剂NaCNS中杂质。 溶剂NaCNS中杂质允许含量为：
Na2SO4<800×10-6, NaCI<100×10-6,铁离子<l×10-6， Fe3+、HCN对聚合有阻聚作用:
Fe3++3CNS-→Fe(CNS)3
高聚物合成工艺 27
(4)pH值的影响 当pH>7时，-CN容易发生水解
聚丙烯腈在NH3存在下产生共轭双键并形成脒基而显黄
高聚物合成工艺 19
醋酸乙烯的溶液聚合温度之所以控制在65℃就是为 了避免(a)、(b)位置的转移反应，防止聚醋酸乙烯大分 子支化，保证PVA大分子为线型大分子。
3.聚合转化率选择50％～60％；聚合时间选择4h～8h CH3OH对聚醋酸乙烯溶解性能极好，链自由基处于
伸展状态，体系中自动加速现象来得晚，如果控制转化 率50％～60%结束反应，可消除自动加速现象，将使聚 合反应接近匀速反应，并使聚醋酸乙烯大分子为线型结 构且相对分子质量分布较窄。
自动加速现象使聚合物的相对分子质量增加；而链自
由基向溶剂的链转移作用又可能使聚合物的相对分子质
量降低。但由于在反应中，这两种作用常常同时发生，
因而聚合物分子量分布变宽。
高聚物合成工艺 6
四、溶剂的选择
溶剂的选择原则：
①溶剂对自由基聚合不能有缓聚和阻聚等不良影响， 即应使Kps≈Kp。 ②溶剂的链转作用几乎是不可避免的，为了得到一定 相对分子喷量的囊合物．溶剂的Cs不能太大，即应使 kp>>ktr,s。
(2)醇解温度 一般控制在40℃～45℃，温度高，将使PVA成品的粒
度变大，水溶性降低。
高聚物合成工艺 22
(3)醇解时间 醇解时间为20min~30min。 六、醋酸乙烯溶液聚合和PVA的生产工艺流程
1. 原料准备: 单体、溶剂和引发剂(溶于溶剂中)，经计量 后进入聚合釜。
2. 聚合:总聚合时间为4h～8h，转化率达50％～70％。
高聚物合成工艺 2
(2)非均相溶液(沉淀)聚合 非均相溶液聚合:单体溶于溶剂中，而聚合物不溶于 溶剂中，形成固体聚合物沉淀出来，这种溶液聚合体 系称为非均相溶液聚合。 如：丙烯腈以水为溶剂的溶液聚合、丙烯酰胺以丙酮 为溶剂的溶液聚合以及苯乙烯-顺丁烯二酸酐以甲苯为 溶剂的溶液聚合均为非均相溶液(沉淀)聚合。
二、溶液聚合的优缺点 1．溶液聚合的优点 ①由于使用了溶剂，降低了体系的黏度，推迟了自 动加速现象的到来，如果控制适当的转化率可以基本 上消除自动加速现象，聚合反应接近匀速反应，聚合 反应容易控制，聚合物的相对分子质量分布较窄。
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②如果选用Cs(链自由基向溶剂转移常数)较小的溶剂， 控制低转化率结束反应，容易建立正常聚合速率Rp与单 体浓度c(M)和引发剂浓度c(I)的定量关系以及Xn与单体 浓度c(M)和引发剂浓度c(I)的定量关系，这对实验室做 动力学研究有独到之处。
高聚物合成工艺 12
醋酸乙烯溶液聚合有关的聚合反应如下：
高聚物合成工艺 13
Hale Waihona Puke ④链转移(a) (b)
CH2 CH
(c)
OCOCH3
高聚物合成工艺 14
继续与单体反应，经终止后形成支化聚醋酸乙烯
高聚物合成工艺 15
支化的聚醋酸乙烯经醇解后形成支化的聚醋酸乙烯醇
(b)位置的转移反应
高聚物合成工艺
16
形成的自由基继续与单体加成，经终止后形成支化聚 醋酸乙烯
醇解后得支化的聚乙烯醇
高聚物合成工艺
17
(c) 位置的转移反应
自由基与单体反应，经终止后形成支化聚醋酸乙烯
高聚物合成工艺
18
支化的聚醋酸乙烯经醇解后得线型的聚乙烯醇(PVA)
研究结果表明，发生链转移反应的概为:(c)>(b)>(a)。 (c)位置的转移概率是(b)位置的3倍，(a)位置的转移概 率较低。(c)位置的转移在65℃就会发生，而(b)、(a)位 置的转移70℃以上才会发生。
2．进行调节聚合，制备所需的低聚物
调节聚合是通过自由基型溶液聚合而得到低聚物的一 种反应，也是链转移反应的一种实际应用。 调节聚合可用下式表示
单体 调聚剂 ➢例如：
调聚物
单体乙烯、调聚剂CCl4在引发剂过氧化二苯甲酰(BP()) 的引发下，调节聚合过程可用下式表示。
高聚物合成工艺 8
（3）链转移和链终止 通过链的进一步转移和终止，最后生成调聚物。
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第一节 溶液聚合原理
一、溶液聚合及其分类
1．基本概念 溶液聚合是单体和引发剂溶于适当的溶剂中聚合为高 聚物的过程。溶液聚合体系的组分主要为单体、溶剂和 引发剂。 2．溶液聚合分类 根据聚合物是否溶于溶剂中，可将溶液聚合分为均相溶 液聚合和非均相溶液(沉淀)聚合。 (1)均相溶液聚合 单体溶于溶剂中，聚合物也溶于溶剂中，形成聚合物 溶液，这种溶液聚合体系称为均相溶液聚合。 丙烯酰胺以水为溶剂的溶液聚合特称为水溶液聚合。
高聚物合成工艺 9
第二节 醋酸乙烯溶液聚合生产工艺和 聚乙烯醇(PVA)生产工艺
一、目的和要求
生产维尼纶(聚乙烯醇缩甲醛PVFo, polyvinyl formal )
纤维所需的原料是聚乙烯醇(PVA)，而聚乙烯醇是聚醋
酸乙烯(PVAc, acetic acid )醇解而得，聚醋酸乙烯是
用醋酸乙烯经溶液聚合而得。
3. 单体回收
4．聚醋酸乙烯醇解
5．溶剂回收 七、聚乙烯醇(PVA)的性质和应用
聚乙烯醇性质：水溶性高聚物，性能介于塑料和橡胶之 间, 具有独特的强力粘接性、气体阻隔性、耐磨耗性。
高聚物合成工艺 23
应用：高相对分子质量(K>1500)的聚乙烯醇主要作 为悬浮剂、合成纤维和胶黏剂等，用于建筑和高分子 化工等领域； 低相对分子质量(K<1000)的聚乙烯醇主要用于化妆品、 医药、食品和农业等领域。
高聚物合成工艺 25
3．其他原料的选择 (1)溶剂的选择
溶剂是将NaCNS溶于水中，配成质量分数为44％～ 45％的浓NaCNS水溶液。丙烯腈单体溶于其中，聚丙 烯腈也能溶于其中，构成均相溶液聚合体系。 (2)浅色剂的选择
二氧化硫脲为还原剂，在丙烯腈聚合和蒸发过程中加
入二氧化硫脲(TUD)能改善聚丙烯腈的色泽，是合成纤 维中的配套产品。 (3)相对分子质量调节剂的选择 异丙醇的链转移常数为Cs=4.8×10-4，比较适中。
2．溶液聚合的缺点 ① 由于引入了溶剂，溶剂的回收和提纯使工艺过程复
杂化，从而使生产成本增加。 ② 由于链自由基向溶剂的转移反应使聚合物的平均聚
合度Xn降低。 三、溶剂的作用
1．溶剂对引发剂分解速率的影响
溶剂对有机过氧类引发剂分解速率产生影响。
高聚物合成工艺 4
不同溶剂使有机过氧类引发剂分解速率增加的顺序为
四、醋酸乙烯溶液聚合体系中氧的作用
实践证明，氧对醋酸乙烯的聚合有双重作用，氧有时 可以使醋酸乙烯缓聚甚至阻聚，有时又能引发醋酸乙 烯聚合。氧的这种双重作用取决于温度和吸氧量。
高聚物合成工艺 20
当有大量O2且低温时，O2起阻聚作用，而当有N2存 在,高温时， O2被N2置换，聚合反应又可以继续进行。 五、聚醋酸乙烯(PVAc)的醇解反应
第一单体丙烯腈为主单体，其用量>85％。第二单体选 丙烯酸甲酯，其作用是改善聚丙烯腈的脆性，增加柔韧 性和弹性，其用量一般为5％～10％。第三单体可以是 含有酸性基团的乙烯基化合物如甲叉丁二酸(亚甲基丁 二酸)或甲基丙烯磺酸钠等。也可以是含有碱性基团的 乙烯基单体如2-乙烯基吡啶、2-甲基-5-乙烯基吡啶等。 其作用是为了改善聚丙烯腈的染色性能，但要求与染料 有很好的相容性，其用量一般<5％。
高聚物合成工艺 5
其中Kps代表新生的自由基与单体加成的增长反应速 率常数，SH代表溶剂。
3．溶剂对聚合物大分子的形态和相对分子质量分布的 影响
溶剂能控制生长着的链自由基的分散状态和形态。
如使用良溶剂，链自由基在其中处于伸展状态，将形 成直链型大分子。
如使用不良溶剂，由于链自由基在其中处于卷曲状态 或球型，在高转化率时会使链自由基沉淀，以溶胀状态 析出，形成无规线团。
③如果要得到聚合物溶液，则选择聚合物的良溶剂，而 要得到固体聚合物，则应选择聚合物的非溶剂。 ④尚需考虑毒性和成本等问题。