探析单体水溶性对悬浮聚合动力学及聚合物性能的影响

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1、浙江大学硕士学位论文单体水溶性对悬浮聚合动力学及聚合物性能的影响姓名：李军巍申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：单国荣20040201浙江大学硕士学位论文摘要通过对丙烯腈(AN)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)的悬浮均聚研究，以及对丙烯腈(AN)和苯乙烯(st)的悬浮共聚研究，进一步了解单体水溶性对悬浮聚合动力学以及分子量、共聚组成的影响。从理论上分析可能的原因，对本体聚合动力学模型进行改进，建立有部分水溶性单体的悬浮聚合动力学新模型；并对有部分水溶性单体参与的均聚、共聚物性能进行表征和控制。在AN的悬浮均聚反应中，由于单体AN有相当部分溶于水，同时也

2、有少量的BPO被带到了水相，从而有水相聚合发生，但与总的聚合转化率相比，这部分水相聚合往往可以忽略不计。随水油比的增加，若不考虑水溶性，AN悬浮均聚速率降低，但若扣除溶于水的那部分单体AN后，则转化率．时间曲线略有增加。随水油比增大，AN悬浮均聚极限转化率不断降低，溶于水的那部分单体不会全部返回到油相。高转化率下的聚合转化率大于水相聚合的转化率，说明有少量溶于水的AN单体返回到了油相。通过在大水油比下MMA悬浮均聚实验数据以及本体聚合实验结果比较，发现单体的水溶性对其聚合动力学有影响，用本体聚合动力学不能代替其悬浮聚合动力学。为了能更好了解单体水溶性对

3、其悬浮聚合动力学的影响以及影响动力学的原因，在MMA本体聚合动力学模型基础上，进一步提出3个假设：扣除溶于水相部分的单体量、增长和终止速率参数降低、少部分的油溶性引发剂被带到水相中，得到改进的悬浮聚合动力学模型，运用该模型能很好预测水油比、聚合温度、引发剂浓度等对MMA悬浮聚合动力学的影响，且与实验数据能较好吻合。通过对分子量的测定，以及影响分子量的因素往往也是影响聚合速率的因素，影响方向却相反这一点上，进一步地证明了提出三点假设的正确性。AN的水溶性很大，在与st悬浮共聚时，AN在水油两相存在相分配。研究表明AN相分配系数仅是温度与AN油相浓度的函数

4、，并得到定量关系式。AN水溶性对AN／St悬浮共聚合动力学有影响，随着水油比的减小、水溶性单体AN与不溶性单体St比例的增加、聚合温度的升高、引发剂浓度的升高，AN／St悬浮共聚速率随之增加。AN水溶性对其AN／St悬浮共聚分子量有影响。随着水油比的变大、AN与st配比中水溶性单体AN的增加、温度降低、引发剂浓度降低，数均和重均分子量增加。单体的水溶性对共聚组成及共聚组成分布有影响。在本体聚合共聚物平均组成预测摘要lI模型的基础上，进一步提出2个假设：扣除溶于水相的AN、悬浮共聚表观竞聚率发生变化，得到改进的模型。运用该模型能很好预测水油比、单体配比对

5、AN／St悬浮共聚物平均组成的影响，且与实验数据能较好吻合。低转化率时共聚物的共聚组成分布还是很均匀的，而随着转化率的增大，共聚物的共聚组成分布不均匀。在不同的水油比下，转化率较高时共聚物的共聚组成分布是不均匀的。关键词：单体水溶性，丙烯腈，甲基丙烯酸甲酯，动力学，分子量，共聚组成塑兰盔兰至主兰垒丝兰翌ABSTRACTEffectsofmonomer’Swatersolubilityonthekineticsofpolymerization，molecularweightandcopolymerof(co)polymerwerestudied．Onth

6、ebasisofthekineticmodelforbulkpolymerization，thatofsuspensionpolymerizationwaspresented．Asmallamountofoil-solubleinitiator，BPO，wasdissolvedintheaqueousphaseandsomemonomerWaspolymerizedforthewatersolubleofmonomer，whenacrylonitrile(AN)suspensionpolymerizationWastaken．Butcomparingw

7、iththetotalconversion,thepolymerizationinthewaterphasecouldbeneglected，Inaddition，thewater-to-monomerratioaffectedthekineticCuTvesofANsuspensionpolymerization．Asthewater-to-monomerratioincreased，thelimitconversiondecreased．Itindicatedthatthemonomerdissolvedintotheaqueousphaseand

8、wouldnotreturnintotheoilphasea11．Furthermore，po