《高分子化学》教学课件-聚合方法.ppt

高分子化学
生命科学学院
Polymer Chemistry
主讲:郭玉华
5 聚合方法
本
章
内
容
引言
本体聚合
乳液聚合技术进展
乳液聚合
悬浮聚合
溶液聚合
自由基聚合实施方法
本体聚合
溶液聚合
悬浮聚合
乳液聚合
引言
根据物料起始状态称
进一步考虑聚合后体系的状态,本体和溶液聚合还包括:沉淀聚合和分散聚合。
离子和配位聚合
均相溶液聚合、淤浆聚合
本体聚合
气相聚合
逐步聚合方法
本体聚合
溶液聚合
界面缩聚
固相缩聚
引言
这些聚合方法各有其优点,但也存在着许多工程问题:
扩散、混合与传质问题􀂙
传热问题􀂙
残留单体脱除问题􀂙
聚合过程中分散体系的稳定性问题􀂙
均相催化剂的负载化问题􀂙
聚合产物颗粒形态问题􀂙
聚合反应器防粘壁问题􀂙
聚合过程的连续化问题
(流混模式问题、非稳定态问题等)
引言
化学的角度更关心其中的科学问题:
均相高粘体系的聚合过程规律
各种非均相聚合过程规律
悬浮聚合
乳液聚合
沉淀聚合
分散聚合
淤浆聚合
气相聚合
界面缩聚
聚合速率
聚合物分子量及其分布
共聚组成及其分布……
……
……
……
单体—介质体系
聚合方法
聚合物—单体—溶剂体系
均相聚合
沉淀聚合
均相体系
本体聚合(气相、液相、固相)
乙烯高压聚合、苯乙烯、丙烯酸酯
***乙烯、丙烯***、丙烯酰***
溶液聚合
苯乙烯—苯、丙烯酸—水、丙烯***—二***甲酰***
***乙烯—甲醇、丙烯酸—己烷、丙烯***—水
非均相体系
悬浮聚合
苯乙烯、***丙烯酸甲酯
***乙烯
乳液聚合
苯乙烯、丁二烯、丙烯酸酯
***乙烯
聚合体系和实施方法示例
引言
引言
实施方法
本体聚合
溶液聚合
悬浮聚合
乳液聚合
配方主要成分
单体、引发剂
单体引发剂、溶剂
单体、引发剂、分散剂、水
单体、引发剂、乳化剂、水
聚合场所
单体内
溶剂内
单体内
胶束内
聚合机理
自由基聚合一般机理,聚合速度上升聚合度下降
容易向溶剂转移,聚合速率和聚合度都较低
类似本体聚合
能同时提高聚合速率和聚合度
生产特征
设备简单,易制备板材和型材,一般间歇法生产,热不容易导出
传热容易,可连续生产。产物为溶液状。
传热容易。间歇法生产,后续工艺复杂
传热容易。可连续生产。产物为乳液状,制备成固体后续工艺复杂
产物特性
聚合物纯净。分子量分布较宽
分子量较小,分布较宽。聚合物溶液可直接使用
较纯净,留有少量分散剂
留有乳化剂和其他助剂,纯净度较差
聚合实施方法比较
引言
自由基本体聚合
不加其它介质,只有单体本身,在引发剂、热、光等作用下进行的聚合反应。
基本组分
单体:包括气态、液态和固态单体
引发剂:一般为油溶性
色料
增塑剂
润滑剂
聚合场所:本体内
助剂
本体聚合
本体聚合的优缺点
解决办法
预聚: 在反应釜中进行,转化率达10~40%,放出一部分聚合热,
有一定粘度
后聚: 在模板中聚合,逐步升温,使聚合完全
优点
产品纯净,不存在介质分离问题; 可直接制得透明的板材、型材;聚合设备简单,可连续或间歇生产
缺点
体系很粘稠,聚合热不易扩散,温度难控制。轻则造成局部过热,产品有气泡,分子量分布宽,重则温度失调,引起爆聚
本体聚合