自由基聚合生产工艺.ppt

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1、第二章自由基聚合生产工艺自由基聚合工艺基础悬浮聚合生产工艺本体聚合生产工艺下一张上一张第一张溶液聚合生产工艺乳液聚合生产工艺1第一节自由基聚合工艺基础⒈自由基聚合产品特点自由基聚合是当前高分子合成工业中应用最为广泛的聚合方法。它主要适用于乙烯基单体和二烯烃单体的聚合和共聚。2⒉自由基聚合方法自由基聚合方法有四种：本体聚合、悬浮聚合、溶液聚合、乳液聚合。如何选择聚合方法，主要取决于产品的用途所决定的产品的形态和生产成本。用自由基反应生产合成橡胶时，乳液聚合方法是目前唯一的工业生产方法。33.四种聚合方法的工艺特点聚合方法本体聚合乳液聚合悬浮聚合溶液聚合聚合过程主要操作方式连

2、续连续间歇连续反应温度控制难易易易单体转化率高（低）可高、可低高不高分离回收及后处理工序复杂程度单纯复杂单纯溶液不处理则单纯动力消耗少稍大稍大溶液不处理则少产品为乳液则少产品纯度高有乳化剂有分散剂低废水废气很少乳液废水废水溶剂废水4第二节本体聚合生产工艺⒈定义本体聚合是指单体在少量引发剂（甚至不加引发剂而是在光、热或辐射能）的作用下聚合为高聚物的过程。⒉本体聚合的特点⑴优点组分简单；工艺过程也较简单，产品杂质少、纯度高、透明性好，尤其适于制板材、型材等透明制品。⑵缺点关键问题是反应热的排除。烯类单体聚合热约为55～95kJ／mol。如散热不良，轻则造成局部过热，使分子量分

3、布变宽，严重的则温度失控，引起爆聚。5⒊为避免爆聚常采用的聚合方法：鉴于本体聚合的特点，为了使本体聚合能够正常进行,本体聚合工艺分“预聚”和“聚合”两段进行。①预聚:在聚合初期，采用较高的温度进行聚合反应，利用搅拌加速反应的进行，在较短的时间内达到一定的转化率，使自动加速现象提前到来。这一阶段的转化率不高，体系的粘度不大，聚合热容易排出。采用较高的温度进行聚合反应，缩短了聚合周期,提高了生产效率。6②聚合:一旦自动加速现象到来就要降低聚合温度，以降低正常聚合的速率，充分利用自动加速现象，使聚合反应基本上在平稳的条件下进行。避免了由于自动加速现象而造成的局部过热，既保证了安

4、全生产，又保证了产品质量。※鉴于本体聚合的特点，只有那些聚合热适中的单体才能采用本体聚合方法。74、高分子合成工业中的本体聚合体系在高聚物生产中应用本体聚合方法的有：⑴聚甲基丙烯酸甲酯的生产甲基丙烯酸甲酯浇铸本体聚合——铸塑本体聚合⑵高压聚乙烯的生产乙烯高压气相自由基本体聚合⑶聚苯乙烯的生产苯乙烯热聚合(熔融本体聚合)和溶液-本体聚合⑷PVC的生产氯乙烯非均相本体聚合85、聚合反应器：⑴形状一定的模型（有机玻璃的生产）⑵釜式聚合釜（聚苯乙烯的生产）⑶管式反应器（高压聚乙烯的生产）⑷塔式反应器（聚苯乙烯的生产）9第三节悬浮聚合生产工艺⒈概念悬浮聚合———溶有引发剂的单体,借

5、助于悬浮剂的悬浮作用和机械搅拌,使单体以小液滴的形式分散在介质水中的聚合过程。溶有引发剂的一个单体小液滴,就相当本体聚合的一个小单元。因此,悬浮聚合也称为小本体聚合。悬浮聚合主要组分:单体、引发剂、悬浮剂和介质水10⒉分类根据单体对聚合物溶解与否分类⑴均相悬浮聚合聚合物溶于其单体中,则聚合物是透明的小珠,称之为均相悬浮聚合或称珠状聚合。如：苯乙烯的悬浮聚合⑵非均相悬浮聚合聚合物不溶于其单体中,聚合物将以不透明的小颗粒沉淀下来，称之为非均相悬浮聚合或称沉淀聚合。如：氯乙烯、偏二氯乙烯的悬浮聚合。113、悬浮聚合的组分⑴单体杂质对聚合速率和产品质量可能产生的影响：①杂质的阻聚

6、作用和缓聚作用②杂质的链转移作用③杂质的加速作用和凝胶作用减少单体中杂质的含量是保证聚合反应正常进行和产品质量的关键措施之一。悬浮聚合中单体的纯度一般要求>99.98%。12⑵介质水介质水的作用：分散作用——单体的分散、悬浮介质，使单体和聚合物粒子成为稳定的分散体系。传热介质——作为传热介质，把聚合热排出体系。水中杂质的影响：（杂质主要是铁离子、镁离子、钙离子及可见杂质）影响聚合物色泽、聚合稳定性、使聚合缓聚等。※高分子合成工业中用去离子水做聚合用水。13⑶悬浮剂悬浮剂作用——能降低水的表面张力，对单体液滴起保护作用，使单体-水这一不稳定的分散体系变为较稳定的分散体系。常

7、用的悬浮剂有两类：㈠水溶性高分子化合物①明胶——明胶是一种蛋白质。由动物的皮或骨熬煮而成的动物胶，相对分子质量为300～20×104，属两性天然高聚物。明胶的优点：来源丰富、价廉、保护能力强，可在水油比较小的情况下使用，有利于提高设备的生产能力，我国目前还有一定的使用价值。14明胶的缺点：a.由于用量多容易沉积在聚合物粒子表面，形成一层难于洗去的保护膜，影响产品的色泽.b.使粒子表面坚硬，产品吸收增塑剂的能力变差，且影响产品的耐热性。c.明胶是一种天然高聚物，相对分子质量分布较宽，杂质较多，在一定温度下易受细菌的作用而使其分解