自由基本聚合生产工艺实例课件.ppt

本体聚合生产工艺实例,——高化1011班 李丹阳,,本体聚合（bulk polymerization；mass polymerization ）,定义： 本体聚合是在不加入溶剂或分散介质情况下，只有单体本身在引发剂或光，热，辐射的作用下进行聚合反应的一种方法,分类: 根据单体与聚合物相互混溶的情况可以分为均相本体聚合和非均相本体聚合 根据参加反应的单体状态可以分为气相，液相和固相本体聚合,特点： 产品纯度高、 生产快速 、工艺流程短 设备少、 工序简单等优点 反应热难移出 自动加速现象,解决方案： 分段聚合,,本体聚合生产工艺实例： 高压聚乙烯生产（乙烯的气相本体聚合） 熔融本体聚合——聚苯乙烯 本体浇铸聚合——有机玻璃 非均相本体聚合——本体法聚氯乙烯,,高压聚乙烯生产（气相本体聚合）: 概述： 聚乙烯（polyethylene）是由乙烯单体经自由基聚合而获得的高聚物，简称PE，产量居世界首位，占总树脂量的20%左右 聚乙烯生产方法： 高压法、中压法、低压法,聚乙烯生产方法（高压法、中压法、低压法）比较,,乙烯气相本体聚合的特点： 聚合热度大 聚合转化率低 聚合物平均分子量小 容易发生链转移反应 以氧气为引发剂时存在一个压力和氧浓度 的临界值关系,生产工艺：,主要原料 引发剂的配制 聚合生产方法 聚合生产过程 单体回收和聚乙烯后处理,：原料准备： 新鲜乙烯（15~30%）纯度：99.95% 乙烯临界压力：5.12Mpa 乙烯临界温度：9.90C 爆炸极限：乙烯临界压力2.75~28.6% 分解温度：3500C(分解为C、CH4、H2）,引发剂的配制： 过氧化物，引发剂在油介质（白油），配制 成溶液,聚合生产方法：（釜式法，管式法）,a.釜式法 引发剂：过氧化物 最高压力：250MPa 特点：温度低（130~2800C），压力低，易控制，流程短 ；聚合釜结构复杂，易粘釜,b.管式法 引发剂：过氧化物、氧气 最高压力：300MPa 特点：聚合釜结构简单，传热面积大；流程长，压力梯度和温度分布大，分子量分布宽，宜生产薄膜料,釜式和管式乙烯高压聚合反应器,釜式和管式（3-1),聚合生产过程：,高压聚乙烯流程分为五个部分，即乙烯压缩；引发剂配制和注入，聚合，聚合物与未反应的乙烯分离，挤出和后处理（包括脱气，混合，包装，贮存等）,乙烯高压聚合生产流程图见图3-2（本流程图可用于反应釜聚合和管式聚合，虚线为管式聚合）,单体回收和聚乙烯后处理,高压分离 20~25ＭＰa 低压分离 0.1ＭＰa 造粒温度 3000C 二次造粒的目的： 增加PE的透明性，减少凝胶微粒 高压聚乙烯密度低的原因： 向本体分子转移，产生长支链,影响聚合反应的主要因素,压力的影响 温度的影响 引发剂的影响 链转移剂的影响 乙烯纯度,乙烯的共聚改性,乙烯乙酸乙烯脂共聚物（EVA）,EVA与聚乙烯相比，结晶度地，弹性高，具有热塑性弹性体的特点 多用于制作板材，软管，电缆和电视包覆材料，鞋底，热熔胶，嵌缝材料等,乙烯一氧化碳共聚物,可降解的乙烯共聚物，对光异常敏感， 在CO2超过8%的时候， 暴晒40~50天后，全部降解为碎片,高聚物乙烯的技术进展,利用冷乙烯降温 聚合反应器采用多区，多段聚合 双反应釜串联新工艺 采用多种新型引发剂 脉冲泄压除粘壁物,低密度聚乙烯的结构，性能,低密度聚乙烯的结构,不是完全线性结构，而是有长支链，短支链； 且含有少量羟基，双键（密度为0.91~0.92 g/cm3 ）,低密度聚乙烯的结构性能,LDPE低温性能良好，抗冲击性能优于聚氯乙烯，聚丙烯 熔体指数差别很大，力学性能一般，低于HDPE LDEP，不受外力作用，最高使用温度约80℃,最低使用温度-70~-100.,熔融本体聚合——聚苯乙烯,概述： 聚苯乙烯，是苯乙烯系树脂的主要品种之一 聚苯乙烯可采用本体聚合和悬浮聚合生产，现以已成为世界上仅次于聚乙烯，聚氯乙烯的第三塑料品种,聚合反应的控制要素,聚合反应速率 分子量 粘度和反应热 转化率 惰性气体保护 单体纯度,苯乙烯聚合工艺过程,采用多釜反应器串联连续操作，（流程图见3-3）,出料,苯乙烯本体聚合工艺流程图（3-3）,主要设备,苯乙烯本体聚合常用反应器是具有搅拌装置的反应釜，搅拌器有推进器，螺旋式等 反应釜有立式，卧式，塔式（详见图3-4）,图3-4,,本体浇铸聚合——有机玻璃,概述： 甲基丙烯酸甲酯（MMA）是一种活性高，易于均聚和共聚的单体 主要用于制造有机玻璃，也广泛用于制造模塑料，工程塑料，涂料及粘合剂等原料,影响聚合反应的主要因素,反应温度 聚合时间 压力 引发剂 氧气对反应的影响单体纯度,有机玻璃的生产工艺,工业上，用本体法生产有机玻璃 按加热方式可分为水浴法和空气法，或两种方法结合使用 若按照单体是否预聚灌模又分为单体灌模法和单体预聚成浆液后灌模法,生产工艺流程,,非均相本体聚合——本体法聚氯乙烯,概述： 氯乙烯常温下是一种无色有乙醚气味的气体，其沸点13.4℃ 聚氯乙烯本体聚合法中，聚合反应生成聚氯乙烯因不溶于单体中而呈现粉状析出，所以用氯乙烯为单体的本体聚合属于非均相本体聚合,两段法工艺,第一阶段在预聚釜中进行,第二阶段在反应釜的容积为12~15m3,具有搅拌装置和冷凝器,两段法工艺（图3-5）,技术进展,法国阿托化学公司的本体聚合工艺，主要采用一种特殊的稳定剂，可在85℃进行反应 在原有的脱气时间内可减少氯乙烯的含量，提高百度，透明度，减少鱼眼,本体聚合的工业生产实例对比,谢 谢,。