乳液聚合的特點是通過乳化劑和機械攪拌將單體分散在水中形成乳液,然後加入引發劑引發單體聚合。
溶液聚合的特點是將單體溶解在適當的溶劑中,引發劑(或催化劑)以溶液狀態加入。
懸浮聚合的特點是溶有引發劑的單體以液滴的形式懸浮在水中進行自由基聚合。
本體聚合的特點是在不加入溶劑和其他分散劑的情況下,由引發劑或其本身在光、熱和輻射的作用下引發單體聚合。
四種聚合方法的優缺點:
壹.乳液聚合
優點:聚合速度快,產品分子量高;用水作為分散劑的介質,有利於傳熱和溫度控制;乳液聚合體系在反應達到高轉化率後粘度仍然很低,分散體系穩定,易於控制,實現連續操作。膠乳可以直接用作最終產品。
缺點:聚合物的分離沈澱過程復雜,需要加入破乳劑或混凝劑;反應器壁和管道容易粘堵;添加劑種類多,用量大,產品中殘留的雜質也多。如果洗滌不幹凈,產品的物理性能會受到影響。
第二,溶液聚合
優點:聚合熱容易擴散,聚合溫度容易控制;可以直接在溶液中完成;反應後,物料易於運輸;低分子物質容易去除;可以消除自動加速的現象。水溶液聚合以水為溶劑,非常有利於環保。
缺點:單體被溶劑稀釋,聚合速度慢,產品分子量低;溶劑消耗大,溶劑回收和處理,設備利用率低,導致成本增加;溶劑的使用導致環境汙染。
第三,懸浮聚合
優點:體系粘度低,聚合熱容易導出,散熱和溫度控制比本體聚合和溶液聚合容易;產品的相對分子量及其分布相對穩定,聚合速率和相對分子量高於溶液聚合,雜質含量低於乳液聚合。後處理比溶液聚合和乳液聚合簡單,生產成本低,三廢少;顆粒狀樹脂可直接用於加工。
缺點:有自動加速;必須使用分散劑,聚合後很難從聚合物產品中去除,會影響聚合物產品的性能(如外觀、老化性能等。);聚合產物顆粒會含有少量單體,不容易被完全去除,影響聚合物性能。
第四,本體聚合
優點:產品純凈,可直接澆鑄成型;生產設備利用率高,操作簡單,不需要復雜的分離純化操作。投資少,反應器有效反應容積大,生產能力大,易於連續操作,生產成本低。
缺點:熱效應比較大。自動加速會導致產品起泡和變色。嚴重時溫度失控,引起爆炸、聚集,產品更難達標。因為體系的粘度隨著聚合反應的進行而增加,很難混合和傳熱,有時聚合反應速度會自動加快。如果控制不當,會引起爆炸聚合。產品的分子量分布較寬,未反應的單體難以除去,產品的機械性能較差。
擴展數據:
乳液聚合最早是由德國發明的。第二次世界大戰期間,美國利用這壹技術生產丁苯橡膠,隨後又相繼生產出丁腈橡膠、氯丁橡膠、聚丙烯酸酯膠乳、聚醋酸乙烯酯膠乳(俗稱白膠)、聚氯乙烯。
與懸浮聚合不同,乳液體系相對穩定,工業上有間歇、半間歇和連續生產。用管道運輸或儲存時,不會被攪拌或分層。在生產中,還可以通過“種子聚合”(即含有活性鏈的膠乳)和添加單體或調節劑來控制膠體粒子的聚合速度、分子量和粒徑。也可以直接生產高濃度膠乳。
懸浮聚合目前多為自由基聚合,但在工業上應用廣泛。比如PVC生產75%采用懸浮聚合工藝,聚合釜越來越大;聚苯乙烯和苯乙烯聚合物主要通過懸浮聚合生產;其他包括聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸酯、氟樹脂等。
聚合在搪瓷釜或帶夾套的不銹鋼釜中進行,間歇操作。除了通過夾套傳熱外,大釜還裝有內部冷卻管或(和)頂部冷凝器,並盡量提高傳熱系數。懸浮聚合體系粘度不高,壹般采用小尺寸高轉速的渦輪、槳葉、三葉掠槳進行攪拌。
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