四大聚合方法

1、自由基聚合的大方法09級化學化工系材料化學專業(yè)06班學號：0911406007姓名:蘇球本體聚合定義： 本體聚合是單體（或原料低分子物）在不加溶劑以及其它分散劑的條件下，由引發(fā) 劑或光、熱、輻射作用下其自身進行聚合引發(fā)的聚合反應。有時也可加少量著色劑、增塑劑、 分子量調節(jié)劑等。液態(tài)、氣態(tài)、固態(tài)單體都可以進行本體聚合。特點： 產品純凈，電性能好，可直接進行澆鑄成型；生產設備利用率高，操作簡單，不 需要復雜的分離、提純操作。優(yōu)點：生產工藝簡單，流程短，使用生產設備少，投資較少；反應器有效反應容積大，生產能力大，易于連續(xù)化，生產成本低.缺點：熱效應相對較大，自動加速效應造成產品有氣泡，變色，嚴重時則

2、溫度失控，引起爆聚，使產品 達標難度加大.由于體系粘度隨聚合不斷增加，混合和傳熱困難；在自由基聚合情況下，有 時還會出現(xiàn)聚合速率自動加速現(xiàn)象，如果控制不當，將引起爆聚；產物分子量分布寬，未反 應的單體難以除盡，制品機械性能變差等。等二異丁酸二甲酯引發(fā)劑等相對于過氧類引發(fā) 劑，偶氮引發(fā)劑反應更加穩(wěn)定。相對于過氧類引發(fā)劑，偶氮引發(fā)劑反應更加穩(wěn)定。解決缺點的方法：1.為了改進產品性能或成型加工的需要而加入有特定功能的添加劑，像 增塑劑，抗氧劑，內潤滑劑，紫外線吸收劑及顏料等：2.為了調節(jié)反應速率，適當降低反 映溫度而加入一定量的專用引發(fā)劑；為了降低體系黏度改善流動性，加入少量內潤滑劑或溶 劑；3.采

3、用較低的反應溫度，較低的引發(fā)劑濃度進行聚合，使放熱緩和；4.在反應進行 到一定轉化率而此時反應粘度還不算太高時，就分離出聚合物；5.分段聚合，將聚合過程 分為幾個階段，控制轉化率，自動加速效應，使反應熱分成幾個階段放出；6.改進反應器 內的流體輸送方法，完善攪拌器和傳熱系統(tǒng)，以利于聚合設備的傳熱，研究開發(fā)專用特型設 備等；7.采用氣相本體聚合方法，研制出專用高效催化劑，大大減低了操作壓力，并且解 決了相關的工程設備問題，使得這一技術得到廣泛使用；8 .采用”冷凝法”進料及”超冷 凝法”進料，利用液化了的原料在較低溫度下進入反應器，直接同反應器內的熱物料換 熱.工藝： （1）本體聚合工藝本體聚合

4、流程針對本體聚合法聚合熱難以散發(fā)的問題，工業(yè)生產上多采用兩段聚合工藝。第一階段為預聚合，可在較低溫度下進行，轉化率 控制在10%-30%, 一般在自加速以前，這時體系粘度較低，散熱容易，聚合可以在較大的 釜內進行。第二階段繼續(xù)進行聚合，在薄層或板狀反應器中進行，或者采用分段聚合，逐步 升溫，提高轉化率。由于本體聚合過程反應溫度難以控制恒定，所以產品的分子量分布比較 寬。本體聚合的后處理主要是排除殘存在聚合物中的單體。常采用的方法是將熔融的聚合物在真空中脫除單體和易揮發(fā)物，所用設備為螺桿或真空脫氣機。現(xiàn)在也有用泡沫脫氣 法，將聚合物在壓力下加熱使之熔融，然后突然減壓使聚合物呈泡沫狀，有利于單體的

5、逸出。 本體聚合流程方塊圖見圖（2）本體聚合反應器工業(yè)上為解決聚合反應熱的難題，在設計反應器的形狀、大小時要考慮傳熱面枳等。在自由基聚合本體聚合所用的反應器有以下幾種。模型式反應器主要適宜于本體澆鑄聚合以制備板材、管、棒材等。模型的形狀與尺寸大小根據(jù)制品的要求而定，同時要考慮到聚合時的傳熱問題。釜式反應器帶有攪拌裝置的聚合釜，由于后期物料是高粘度流體多采用螺帶式（如單螺帶或 雙螺帶）攪拌釜，操作方式可以是間歇也可是連續(xù)操作。也有根據(jù)聚合過程中粘度的變化采用數(shù)個聚合釜串聯(lián)，分段聚合的連續(xù)操作方式。本體連續(xù)聚合釜連續(xù)聚合反應器有管式和塔式反應器兩種。一般的管式反應器為空管，物料在管式反應器中呈層流

6、狀態(tài)流動。有的管式反應器在管內裝有固定式混合器。塔式反應器相當于放大的管式反應器，無攪拌裝置，物料在塔中呈柱塞狀流動工業(yè)化品種LDPE氣相本體50%PE產量薄膜，制品，電纜，被覆料PVC沉淀本體10%PVC產量管材，板材GPS熔融本體（熱引發(fā)）家用電器里外裝飾，電器、支架，儀表PMMA本體澆鑄航空透明材料，表盤，標牌溶液聚合定義： 溶液聚合為單體、引發(fā)劑（催化劑）溶于適當溶劑中進行聚合的過程。溶劑一 般為有機溶劑，也可以是水，視單體、引發(fā)劑（或催化劑）和生成聚合物的性質而定。如果形 成的聚合物溶于溶劑，則聚合反應為均相反應，這是典型的溶液聚合；如果形成的聚合物不 溶于溶劑，則聚合反應為非均相反

7、應，稱為沉淀聚合，或稱為淤漿聚合。特點 :聚合體系的粘度比本體聚合低，混合和散熱比較容易，生產操作和溫度都易于 控制，還可利用溶劑的蒸發(fā)以排除聚合熱。若為自由基聚合，單體濃度低時可不出現(xiàn)自動加 速效應，從而避免爆聚并使聚合反應器設計簡化。缺點是對于自由基聚合往往收率較低，聚 合度也比其他方法小，使用和回收大量昂貴、可燃、甚至有毒的溶劑，不僅增加生產成本和 設備投資、降低設備生產能力，還會造成環(huán)境污染。如要制得固體聚合物,還要配置分離設備, 增加洗滌、溶劑回收和精制等工序。所以在工業(yè)上只有采用其他聚合方法有困難或直接使用 聚合物溶液時，才采用溶液聚合。優(yōu)點 :聚合熱易擴散，聚合反應溫度易控制；可

8、以溶液方式直接成品；反應后物料易輸送;低分子物易除去;能消除自動加速現(xiàn)象。水溶液聚合是用水作溶劑，對環(huán)境保護十分有利。 缺點:單體被溶劑稀釋，聚合速率慢，產物分子量較低；消耗溶劑，溶劑的回收處理，設備利 用率低，導致成本增加;溶劑的使用導致環(huán)境污染問題工業(yè)化品種： 聚丙烯臘一步法;二步法PVAc乳液白乳膠溶液醇解PVA縮醛化維尼綸聚丙烯酰胺聚乙烯毗咯烷酮丙烯酸酯類涂料，粘合劑等懸浮聚合定義: 通過強力攪拌并在分散劑的作用下，把單體分散成無數(shù)的小液珠懸浮于水中由 油溶性引發(fā)劑引發(fā)而進行的聚合反應溶有引發(fā)劑的單體以液滴狀懸浮于水中進行自由基聚 合的方法稱為懸浮聚合法。整體看水為連續(xù)相，單體為分散相

9、。聚合在每個小液滴內進行, 反應機理與本體聚合相同，可看作小珠本體聚合。同樣也可根據(jù)聚合物在單體中的溶解性有 均相、非均相聚合之分。如是將水溶性單體的水溶液作為分散相懸浮于油類連續(xù)相中，在引 發(fā)劑的作用下進行聚合的方法，稱為反相懸浮聚合法。優(yōu)點： (1)聚合熱易擴散，聚合反應溫度易控制，聚合產物分子量分布窄；(2)聚合產物為固體珠狀顆粒，易分離，干燥女點：（1）存在自動加速作用；（2）必須使用分散劑，且在聚合完成后，很難從聚合產物中除去，會影響聚合產物的性能（如外觀，老化性能等）；（3）聚合產物顆粒會包藏少量單體，不易 徹底清除，影響聚合物性能。工業(yè)化品種： 懸浮法PVC 特征：沉淀聚合（c%

10、0. 1%） 自動加速特別早（c%=l%-5%） 分子量受溫度控制 工藝：配制懸浮體系脫氧攪拌加溫4565C, 1214h, c%=85-95%出料后處理產品.液聚合定義： 乳液聚合是高分子合成過程中常用的一種合成方法，因為它以水作溶劑，對環(huán)境 十分有利。在乳化劑的作用下并借助于機械攪拌，使單體在水中分散成乳狀液，由引發(fā)劑引發(fā) 而進行的聚合反應。優(yōu)點: （1）聚合反應速度快，分子量高；（2）聚合熱易擴散，聚合反應溫度易控制；（3）聚合體系即使在反應后期粘度也很低,因而也適于制備高粘性的聚合物；（5）用水作介質，生產安全及減少環(huán)境污染；（5）可直接以乳液形式使用，可同時實現(xiàn)高聚合速率和高分子量。在自由基本體聚合過程中，提高聚合速率的因素往往會導致產物分子量下降