聚合物合成工藝綜述(編輯修改稿)
2025-03-05 16:09 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。 在保證優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗的條件下應(yīng)考慮以下幾個(gè)問題： 工藝實(shí)施方法的選擇 操作方式與聚合設(shè)備 工藝流程設(shè)計(jì) 最佳工藝條件的確定 工藝流程評(píng)價(jià) 生產(chǎn)工藝的改革 第三節(jié) 高分子合成 的內(nèi)容 高分子化合物工業(yè)生產(chǎn)中同一種聚合物可以用幾種不同的聚合方法進(jìn)行生產(chǎn)。聚合方法的選擇取決于聚合物性質(zhì)。相同性能的產(chǎn)品，產(chǎn)品質(zhì)量好，設(shè)備投資少，生產(chǎn)成本低的方法將得到發(fā)展。其他方法則逐漸被淘汰。 例如：聚氯乙烯樹脂的生產(chǎn)工藝 溶液聚合方法 乳液聚合方法 懸浮聚合方法 本體聚合方法 原始顆粒粒徑只有 1微米左右，適于生產(chǎn)聚乙烯糊。 工藝實(shí)施方法的選擇 縮聚反應(yīng)的工業(yè)實(shí)施方法 熔融縮聚 溶液縮聚 界面縮聚 固相縮聚 連鎖聚合反應(yīng)的工業(yè)實(shí)施方法 本體聚合 溶液聚合 懸浮聚合 乳液聚合 聚合工藝實(shí)施方法 加聚型高聚物的生產(chǎn)：實(shí)施方法主要有本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合、乳液聚合。 1. 本體聚合 （ bulk polymerization） ★ 適用對(duì)象 自由基本體聚合反應(yīng)和離子型聚合反應(yīng)。 （ 1） 本體聚合 是單體本身在不加溶劑以及其它分散劑的條件下，由引發(fā)劑或直接由光熱等作用下引發(fā)的聚合反應(yīng)， 優(yōu)點(diǎn)：無雜質(zhì)，產(chǎn)品純度高，聚合設(shè)備簡(jiǎn)單。 缺點(diǎn)：體系粘度大，聚合熱不易擴(kuò)散，反應(yīng)難以控制，易局部過熱，造成產(chǎn)品發(fā)黃。自動(dòng)加速作用嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致暴聚。 產(chǎn)品：高壓 PE、聚苯乙烯（ PS）、有機(jī)玻璃（ PMMA）等。 ★ 影響本體聚合的因素 聚合熱的排除（分段聚合） 聚合產(chǎn)物的出料（澆鑄、熔體擠出、粉料） 2. 溶液聚合 溶液聚合 是將單體和引發(fā)劑溶于適當(dāng)溶劑中，在溶液狀態(tài)下進(jìn)行的聚合反應(yīng)。 ★ 應(yīng)用對(duì)象 離子型聚合和配位聚合反應(yīng)。 ★ 溶液聚合的類型 根據(jù)溶劑與單體和聚合物溶解情況 均相聚合 非均相聚合（沉淀聚合） 根據(jù)聚合機(jī)理 自由基溶液聚合 離子型溶液聚合 配位溶液聚合 優(yōu)點(diǎn)： （ i）聚合熱易擴(kuò)散，聚合反應(yīng)溫度易控制； （ ii）體系粘度低，自動(dòng)加速作用不明顯；反應(yīng)物料易輸送； （ iii）體系中聚合物濃度低，向高分子的鏈轉(zhuǎn)移生成支化或交聯(lián)產(chǎn)物較少，因而產(chǎn)物分子量易控制，分子量分布較窄； （ iv）可以溶液方式直接成品。 缺點(diǎn)： （ i）單體被溶劑稀釋，聚合速率慢，產(chǎn)物分子量較低； （ ii）消耗溶劑，溶劑的回收處理，設(shè)備利用率低，導(dǎo)致成本增加； （ iii）溶劑很難完全除去； （ iv）存在溶劑鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)，因此必須選擇鏈轉(zhuǎn)移常數(shù)小的溶劑，否則鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)會(huì)限制聚合產(chǎn)物的分子量； （ v）溶劑的使用導(dǎo)致環(huán)境污染問題。 產(chǎn)品： HDPE、 PP、順丁橡膠等。 懸浮聚合 是通過強(qiáng)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(jìn)行的聚合反應(yīng)。 優(yōu)點(diǎn)： （ i）聚合熱易擴(kuò)散，聚合反應(yīng)溫度易控制，聚合產(chǎn)物分子量分布窄； （ ii）聚合產(chǎn)物為固體珠狀顆粒，易分離、干燥。 缺點(diǎn)： （ i）存在自動(dòng)加速作用； （ ii）必須使用分散劑，且在聚合完成后，很難從聚合產(chǎn)物中除去，會(huì)影響聚合產(chǎn)物的性能（如外觀、老化性能等）； （ iii）聚合產(chǎn)物顆粒會(huì)包藏少量單體，不易徹底清楚，影響聚合物性能。 產(chǎn)品： PVC、 PS、離子交換樹脂、聚丙烯酸酯類和聚醋酸乙烯酯類及它們的共聚物等樹脂的生產(chǎn)等。 4. 乳液聚合 乳液聚合 是在乳化劑的作用下并借助于機(jī)械攪拌，使單體在水中分散成乳狀液，由水溶性引發(fā)劑引發(fā)而進(jìn)行的聚合反應(yīng)。 優(yōu)點(diǎn)：（ i）聚合熱易擴(kuò)散，聚合反應(yīng)溫度易控制； （ ii）聚合體系即使在反應(yīng)后期粘度也很低，因而也適于制備高粘性的聚合物； （ iii）能獲得高分子量的聚合產(chǎn)物； （ iv）可直接以乳液形式使用。 缺點(diǎn)： （ i）分離過程復(fù)雜 （ ii）聚合物雜質(zhì)含量高 產(chǎn)品： 主要用于生產(chǎn)丁苯橡膠、丁腈橡膠、糊狀聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醋酸乙烯酯（乳白膠）、聚四氟乙烯等。 縮聚型高聚物的生產(chǎn)： 實(shí)施方法主要有： (1) 熔融縮聚 (2) 溶液縮聚 (3) 界面縮聚 (4) 固態(tài)縮聚 聚合體系中只加單體和少量的催化劑，不加入任何溶劑，聚合過程中原料單體和生成的聚合物均處于熔融狀態(tài)。 主要用于平衡縮聚反應(yīng)，如聚酯、聚酰胺等的生產(chǎn)。 (1) . 熔融聚合 基本特點(diǎn)： 工藝路線簡(jiǎn)單、成熟；可間歇、可連續(xù)。 反應(yīng)溫度高（ 200300℃ ）； 反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)（幾小時(shí)以上）； 后期高真空，以脫除低分子。 技術(shù)關(guān)鍵： 充分脫除低分子副產(chǎn)物。 (2). 溶液縮聚 單體在在溶液中進(jìn)行聚合反應(yīng)的一種實(shí)施方法。其溶劑可以是單一的，也可以是幾種溶劑混合。 廣泛用于涂料、膠粘劑等的制備，特別適于分子量高且難熔的耐熱聚合物，如聚酰亞胺、聚苯醚、聚芳香酰胺等。 溶劑存在 反應(yīng)平穩(wěn)，有利于熱量交換，防止局部過熱； 不需要高真空度； 縮聚產(chǎn)物可直接制成清漆、成膜材料、紡絲。 使用溶劑后，工藝復(fù)雜，需要分離、精制、回收； 生產(chǎn)成本較高。 能用熔融縮聚生產(chǎn)的縮聚物一般不用溶液縮聚生產(chǎn) 溶液縮聚的特點(diǎn) (3). 界面縮聚 界面縮聚是將兩種單體分別溶于兩種不互溶的溶劑中，再將這兩種溶液倒在一起，在兩液相的界面上進(jìn)行縮聚反應(yīng)，聚合產(chǎn)物不溶于溶劑，在界面析出。 縮聚產(chǎn)物 起 始 單 體 溶于有機(jī)相的單體 溶于水相的單體 聚酰胺 聚 脲 聚磺酰胺 聚氨酯 聚 酯 環(huán)氧樹脂 酚醛樹脂 二元酰氯 二異氰酸酯，光氣 二元磺酰氯 雙 氯甲酸酯 二元酰氯 雙酚 A 苯酚 二元胺 二元胺 二元胺 二元胺 二元酚類 環(huán)氧氯丙烷 甲醛 己二酰氯與己二胺之界面縮聚 拉出聚合物膜 己二胺 NaOH水溶液 己二酰氯的 CHCl3溶液 界面聚合膜 (4).固態(tài)縮聚 是指在原料熔點(diǎn)（或軟化
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