高分子—聚合方法本体聚合
60页1、,5.1 引言,第五章 聚合方法,5.2 本体聚合,5.3 溶液聚合,5.4 悬浮聚合,5.5 乳液聚合,5.1 简介,聚合反应机理:从原理上分析怎么得到聚合物,聚合反应工艺: 从具体方法上怎么得到聚合物,本体聚合,溶液聚合,悬浮聚合,或者, 乳液聚合,连锁聚合:本体聚合 Bulk Polymerization溶液聚合 Solution Polymerization悬浮聚合 Suspension Polymerization乳液聚合 Emulsion Polymerization逐步聚合:熔融缩聚 Melt Polymerization溶液聚合 Solution Polymerization界面缩聚 Interfacial Polymerization固相缩聚 Sold Polymerization,1、聚合方法(从体系组成角度),从溶解性的角度分类聚合方法,5.1 引言,5.2 本体聚合,1、体系组成,2、主要特点,3、应用实例,1、体系组成,单体,引发剂,助剂,注意与单体、聚合物的相溶性。,相对分子质量调节剂、润滑剂、抗氧剂、增塑剂、紫外线吸收剂等。,如采用其它引发形式,如热引发、
2、辐射引发、光引发等,则不加引发剂,气态:乙烯,液态:苯乙烯,2、主要特点,优点,体系简单。 生产流程短、设备少、工艺简单、基本无需后处理、易于连续化聚合; 生产能力大、成本低;产物纯度高、透明性好。,不足,反应热不易导出、易局部过热。,措施,降低反应温度 分段聚合 强化传热 控制在一定的转化率 ,均相反应。,3、应用实例,表3 本体聚合工业生产实例,可广泛用于各种链锁聚合、逐步聚合等。,110 130 OC,130 180 OC,180 225 OC,80 OC,80 OC,预聚合,后聚合,后处理,预聚釜,塔式反应器,苯乙烯,聚苯乙烯 冷却、切粒、包装,苯乙烯本体聚合的塔式反应流程,分子量510万 温度:80110oC,转化率:35,5.3 溶液聚合,1、体系组成,2、主要特点,3、应用实例,1、体系组成,单体,引发剂,助剂,相对分子质量调节剂、润滑剂、抗氧剂、增塑剂、紫外线吸收剂等。,溶剂,溶解性:与引发剂、单体的相溶性 单一溶剂与混合溶剂。 活性:尽可能少发生副反应 链转移反应等。 其它:回收、精制、三废、成本、储运,与单体、溶剂相溶。,2、主要特点,优点,对涂料、粘合剂等产品可直
3、接使用。,不足,溶剂的加入易引起副反应、降低了单体浓度(聚合速率下降)、增加成本(溶剂分离回收)和工艺,措施,选择适当的溶剂。,均相反应(初始状态),降低体系粘度、易导出反应热。,溶剂的加入可能影响聚合速率、分子量及分布溶剂导致笼蔽效应使 f 降低, 溶剂的加入降低了M,使 Rp 降低 向溶剂链转移的结果使分子量降低,溶剂对聚合的影响:,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 沉淀剂,凝胶效应显著,Rp ,Mn 劣溶剂,介于两者之间,3、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 溶液聚合工业生产实例,PVAC,VAC AIBN 甲醇,VAC,甲醇,水,水,第一聚合釜,第二聚合釜,脱 单 体 塔,第一精 镏 塔,第二精 镏 塔,60 65 OC 2h C% 20%,63 65 OC 2.5h C% 50 60%(过高会引起支链),水,醋酸乙烯酯溶液聚合反应流程,冷凝器,冷凝器,5.4 悬浮聚合,1、体系组成,2、主要特点,3、分散剂,4、应用实例,1、体系组成,单体,引发剂,助剂,相对分子质量调节剂、润滑剂、抗氧剂、
4、增塑剂、紫外线吸收剂等,分散介质,与单体不相溶。 在正常体系中,对油溶性单体而言,采用无离子水,与单体、聚合物相溶 油溶性引发剂,油溶性单体,分散剂(悬浮剂),含有亲水亲油结构的合成或天然高分子;无机盐类等 从单体也低转变为聚合物固体粒子,中间经过聚合物-单体粘性粒子阶段,为了防止粒子粘并,需加分散剂,再粒子表面形成保护层。,2、主要特点,聚合场所 单体液滴内,油溶性引发剂,油溶性单体,水,搅拌开始前体系状态,单 体,分散剂,搅拌开始后形成单体液滴,单 体,引 发 剂,分 散 剂,分散介质,亲水基团,水,油溶性单体,单体液滴内的状态,单 体,引 发 剂,悬 浮 剂,分散介质,水,大分子链,聚合在形成的单体液滴内进行,活性中心,优点,不足,由于分散剂在聚合结束后不易除去,影响了产品的质量,如颜色、透明度、电性能等。,多个本体聚合体系,传热容易,类似溶液聚合,非均相聚合,后处理简单,单体液滴不稳定,反应后期易出现结块。 对设备、工艺要求高。,3、分散剂(悬浮剂),分散剂(悬浮剂)的种类,水溶性有机高分子:天然高分子:纤维素、明胶、淀粉等合成高分子:PVA、苯乙烯-马来酸酐共聚物等,作用机理
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