化学工艺学 高分子化工反应单元工艺

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1、第八章高分子化工反应单元工艺第一节绪论第二节聚合原理第三节聚合物改性第四节聚合反应实施方法第五节高分子合成工艺1第四节聚合反应实施方法一、自由基聚合方法物料起始状态本体聚合悬浮聚合溶液聚合乳液聚合本体聚合：单体本身加少量引发剂（甚至不加）的聚合。溶液聚合：单体和引发剂溶于适当溶剂中的聚合。悬浮聚合：单体以液滴状悬浮于水中的聚合。乳液聚合：单体、水、水溶性引发剂、乳化剂配成乳液状态所进行的聚合。2聚合方法本体聚合溶液聚合悬浮聚合乳液聚合配方单体引发剂单体引发剂溶剂单体引发剂水，分散剂单体水溶性引发剂水，乳化剂聚合场所本体内溶液内单体液滴内胶束和乳胶粒内聚合机理遵循自由基聚合一般

2、规律，提高速率的因素往往使分子量下降。能同时提高速率和分子量生产特征散热难,自加速显著。可制板材散热易，反应平稳，产物宜直接使用。散热易，产物须后处理，增加工序。散热易,产物呈固态时要后处理,也可直接使用。产品特性纯度高，分子量分布宽。纯度、分子量较低。比较纯，但有分散剂。含有少量乳化剂。操作方式间歇、连续间歇，连续间歇间歇，连续生产实例有机玻璃聚苯乙烯聚乙烯聚丙烯酸酯聚丙烯腈聚醋酸乙烯酯聚氯乙烯聚苯乙烯丁苯橡胶（SBR）聚丙烯酸酯类31.本体聚合特征：高粘，且不断增加(100~106cp)；凝胶效应。关键：散热。体系粘度大，传热难，易造成局部过热，MWD变宽，影响性能，易爆

3、聚.解决方法：分段聚合。第一阶段（预聚合）低转化率,Rp快第二阶段逐步升温，Rp慢聚合场所－本体内4本体聚合反应器（1）模型式反应器（2）釜式反应器（3）本体连续聚合釜5⒉溶液聚合优点:体系粘度低，较少凝胶效应，易混合与传热。缺点:易向溶剂链转移，使分子量偏低。关键：溶剂的选择，引发剂有诱导分解作用（极性溶剂），有链转移反应。对聚合物的溶解性能及凝胶效应。单体溶剂引发剂聚合温度，℃聚合液用途丙烯腈加第二、三单体硫氰化钠水溶液水AIBN氧化还原体系75~8040~50纺丝液粉料，配制纺丝液醋酸乙烯酯甲醇AIBA50醇解成聚乙烯醇丙烯酸酯类醋酸乙酯加芳烃BPO沸腾回流涂料，粘结剂

4、丙烯酰胺水过硫酸铵沸腾回流絮凝剂聚合场所－在溶液内63.悬浮聚合聚合场所－单体液滴内优点:体系粘度低，分子量高，后处理简单。定义:单体以小液滴状悬浮于水中进行的聚合。关键：分散和搅拌作用1）成粒过程72）分散剂－起分散作用，使液滴稳定的物质。分散剂类型水溶性有机高分子无机粉末悬浮聚合产物的颗粒粒径一般在0.05～0.2mm。其形状、大小随搅拌强度和分散剂的性质而定。高分子化工反应单元工艺——聚合反应实施方法8典型生产工艺过程是将单体、水、引发剂、分散剂等加入反应釜中，加热，并采取适当的手段使之保持在一定温度下进行聚合反应，反应结束后回收未反应单体，离心脱水、干燥得产品。3）悬

5、浮聚合工艺引发剂分散剂或其溶液软水单体聚合过滤水洗废水干燥包装成品悬浮聚合工艺流程高分子化工反应单元工艺——聚合反应实施方法9PVCresinbysuspensionpolymerization10PStresinbysuspensionpolymerization114.乳液聚合优点：以水为分散介质，价廉安全；体系粘度低，易传热，反应温度易控制；适宜于直接使用胶乳的场合。定义：单体在乳化剂,搅拌作用下形成稳定的乳状液而进行的聚合。特点：同时提高聚合速度（Rp）和相对分子质量（Mn）1）乳化剂及乳化作用乳化剂亲水基团亲水基团C17H35COONa疏水亲水12分散作用形成保护层

6、增溶作用2）乳化作用（含以下三个作用）使互不相溶的两物质（水与油）转变成相当稳定而难以分层的乳液。非离子型：环氧乙烷聚合物、环氧乙烷和环氧丙烷嵌段共聚物。阴离子型：脂肪酸钠、十二烷基硫酸钠（C12H25SO4Na）、烷基磺酸钠、松香皂等。133)聚合机理乳化剂单体引发剂少量在水相中大部分在水中大部分形成胶束小部分增溶胶束内部分吸附于单体液滴大部分在单体液滴内聚合过程相态变化高分子化工反应单元工艺——聚合反应实施方法14大量引发剂，有初级自由基，但单体极少。引发剂是水溶性，难以进入油性单体。单体液滴体积大比表面小。是油溶性单体和水溶性引发剂相遇的场所;胶束内[M]很高，比表面大

7、，提供了自由基易扩散进入引发聚合的条件。水相中？单体液滴？胶束？胶束是进行聚合的主要场所。聚合场所15乳胶粒：胶束内的单体进行聚合反应后的胶束。成核：形成乳胶粒的过程，称为成核。成核机理均相成核水相中产生自由基，自由基由水相扩散进入胶束，在胶束中引发增长，形成聚合物乳胶粒的过程。大多为油溶性单体。胶束成核水相中产生的自由基引发溶于水中的单体进行增长，形成短链自由基后，在水相中沉淀出来，沉淀粒子从水相和单体液滴上吸附了乳化剂分子而稳定，接着又扩散入单体，形成和胶束成核过程同样的乳胶粒子，这一过程叫均相成核