悬浮聚合方法

●
悬浮聚合工艺
悬浮聚合法的典型生产工艺过程是将单体、水、引发剂、分散剂等加 入反应釜中，加热，并采取适当的手段使之保持在一定温度下进行聚 合反应，反应结束后回收未反应单体，离心脱水、干燥得产品。工艺 要求：（1）单体或单体混合物应为液体，要求单体纯度＞99.98%。 （2）引发剂用量为单体量的0.1% ～ 1%。（3）水相与单体之比一 般在75：25～50：50范围内。
●
悬浮聚合体系
悬浮聚合体系一般有单体、引发剂、水，分散剂四个基本组分组成。 悬浮聚合体系是热力学不稳定体系，需借搅拌和分散剂维持稳定。在 搅拌剪切作用下，溶有引发剂的单体分散成小液滴，悬浮于水中引发 聚合。不溶于水的单体在强力搅拌作用下，被粉碎分散成小液滴，它 是不稳定的，随着反应的进行，分散的液滴又可能凝结成块，为防止 粘结，体系中必须加入分散剂。悬浮聚合产物的颗粒粒径一般0.05～ 0.2mm。其形状、大小随搅拌强度和分散剂的性质而定。
组成
单体+(油溶性)引发剂+双亲性分散剂+去离子水，油溶性引发剂主要 有油溶性引发剂主要有偶氮引发剂和过氧类引发剂，偶氮类引发剂有 偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异戊腈、偶氮二环己基甲腈、 偶氮二异丁酸二甲酯引发剂等,过氧化物主要是过氧化二苯甲酰这一类 物质。分散剂是以有机和无机之分，有机有聚乙烯醇类、无机有碳酸 钙、碳酸镁，硫酸钡等。具体用哪种可根据产品的性能要求来决定。
●
优点
(1)聚合热易扩散，聚合反应温度易控制，聚合产物分子量 分布窄；
(2)聚合产物为固体珠状颗粒，易分离，干燥。
●
缺点
(1)存在自动加速作用； (2)必须使用分散剂，且在聚合完成后，很难从聚合产物中 除去，会影响聚合产物的性能(如外观,老化性能等)； (3)聚合产物颗粒会包藏少量单体，不易彻底清除，影响聚 合物性能。
●
成粒机理
转化率达50%以上时，聚合物的增多使液滴变得粘稠，聚合反应 速率和放热量达到最大，此时若散热不良。液滴内会有微小气泡生成。 转化率在70%以后，反应速率开始下降，单体浓度开始减小，液滴内 大分子链越来越多，大分子链的活动受到限制，粘性逐渐减少而弹性 相对增加。 （3）聚合反应后期 当转化率达80%时，单体显著减少，聚合物大分子链因体积收缩 被紧紧粘结在一起，残余单体在这些纠缠得很紧密的大分子链间进行 反应并形成新的聚合物分子链，使聚合物粒子内大分子链间越来越充 实，弹性逐渐消失，聚合物颗粒变得比较坚硬。这时液滴粘结聚集的 危险期渡过可提高聚合物温度促使残余单体反应。这些残余单体只能 在相邻区域形成大分子，使聚合物分子链间完全被新生成的大分子链 填充，若干大分子链相互纠结，无规和无间隙的粘聚在一起组成统一 的相态，完全固化后最终形成均匀坚硬透明的球状粒子。
●悬浮单体液滴分散聚并模型图
●
成粒机理
（1）聚合反应初期 单体在搅拌下分散成直径一般为0.5—5um的均相液 滴，在分散剂的保护下，于适当的温度时引发剂分解为自 由基，单体分子开始链引发。 （2）聚合反应中期 在聚合反应的中前期，单体聚合的链增长速率较慢， 生成的聚合物因能溶于自身单体仍使反应液滴保持均相。 随聚合物增多，透明液滴的年度增大。 此阶段液滴内放热量增多，粘度上升较快，液滴粘结 的倾向增大，所以自转化率20%以后进入液滴聚集结块的 危险期，同时液滴的体积开始减小。
学号： 姓名：
●
定义
通过强力搅拌并在分散剂的作用下,把单体分散成无数的小液珠悬浮 于水中由油溶性引发剂引发而进行的聚合反应。溶有引发剂的单体以 液滴状悬浮于水中进行自由基聚合的方法称为悬浮聚合法。整体看水 为连续相，单体为分散相。聚合在每个小液滴内进行，反应机理与本 体聚合相同，可看作小珠本体聚合。同样也可根据聚合物在单体中的 溶解性有均相、非均相聚合之分。如是将水溶性单体的水溶液作为分 散相悬浮于油类连续相中，在引发剂的作用下进行聚合的方法，称为 反相悬浮聚合法。 ●
●
应用
悬浮聚合目前大都为自由基聚合，但在工业上应用很 广。如聚氯乙烯的生产75％Biblioteka Baidu用悬浮聚合过程，聚合釜也 渐趋大型化；聚苯乙烯及苯乙烯共聚物主要也采用悬浮聚 合法生产；其他还有聚醋酸乙烯、聚丙烯酸酯类、氟树脂 等。 聚合在带有夹套的搪瓷釜或不锈钢釜内进行，间歇操 作。大型釜除依靠夹套传热外，还配有内冷管或(和)釜顶 冷凝器，并设法提高传热系数。悬浮聚合体系粘度不高， 搅拌一般采用小尺寸、高转数的透平式、桨式、三叶后掠 式搅拌桨。