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            聚合反應的實施方法

            2019/04/15 15:20
            導讀: 聚合反應的實施方法 工業上實施聚合反應的方法通常有本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合及乳液聚合四種。每種方法都有各自的優缺點。 ー、本體聚合 將單體和催化劑置于模型中加熱,單體即
                    聚合反應的實施方法
                    工業上實施聚合反應的方法通常有本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合及乳液聚合四種。每種方法都有各自的優缺點。
                    ー、本體聚合
                    將單體和催化劑置于模型中加熱,單體即進行聚合,并硬化成快狀。此法可直接制成制品,亦可制成平板和薄片。例如聚甲基丙烯酸甲酯(有機玻璃)的制造即是如此。此法的特點是只需在一定溫度和壓力下,即可采用引發劑進行聚合,不需另加添加劑,因此制品純度高,雜質少,透光性和介電性都較好,作為光學儀器用的聚苯乙烯、有機玻璃等多用此法聚合。此法的缺點是多分散性大,聚合熱不易排散,因而溫度不能恒定,常發生局部過熱。
                    二、懸浮聚合
                    通常是以水作散熱介質,加分散劑使單體以微珠形式懸浮于介質中進行聚合,單體可不溶于介質或微溶于介質。常用的懸浮分散劑為磷酸鎂、明膠、聚乙烯醇、淀粉等。
                    懸浮聚合的決定因素是攪拌和懸浮劑用量。單體的巨粒在攪拌中受到液體的切應力,先被拉成長條,然后被擊散成微珠。通過對攪拌和分散劑的控制,??蛇_到所要求的直徑大小的懸浮微珠,其直徑由數徵米至數毫米。生成珠狀聚合物是懸浮聚合的特點,對苯乙烯、氯乙烯等這類單體工業上常采用懸浮聚合。
                    由動力學觀點看,懸浮聚合與本體聚合相似,可視為分散的本體聚合。分散劑與反應歷程無關。此法優點是聚合熱易排散,懸浮液體粘度低,生產的珠??芍苯邮褂?,缺點是產品純度低(因粘附有分散劑)。
                    三、乳液聚合
                    單體在水介質中由乳化劑分散成浮液狀態進行的聚合稱為乳液聚合,聚合所得產物顆粒較細小,直徑約0.1~1μ。由于反應是在形成的乳液中進行的,具有一系列優點:(1)能在較高聚合速度中獲得高分子量聚合物;(2)可在反應溫度較低的情況下進行反應,反應熱也易于散出,聚合過程容易控制;(3)用水作介質較經濟;(4)在轉變為膠乳的整個過程中,乳液粘度較低,適于制造膠粘性聚合物,如合成橡膠。(5)聚合后的乳液可直接作涂料和某些乳膠制品,并可用來浸涂織物。此法的缺點是聚合物中滲有化劑雜質,對某些聚合物的性能有影響,同時產物還需經過后處理工藝。
                    鑒于乳液聚合有上述優點,工業上果用得較多。如丁苯橡膠、氯丁橡膠、丁橡膠多用此法進行聚合。期狀聚氯乙婚樹脂、聚苯乙烯、聚醋酸乙烯酯等也有采用此法進行聚合的。
                    乳液聚合反應的組成如下:(1)分散介質——純凈的水(約占總重量的60~80%)(2)單體一一的占總重量的15~30%:(3)乳化劑——如肥皂、油酸鈉、油酸鉀、十二碳胺、氯化氫等,用量為單體的0,2~2.0%:(4)穩定劑一一如明膠、路素等,用量為單體的2~5%(5)表面張力調節劑一一如戊醇、已醇、辛醇等,用量為單體的0.1~0,5%;(6)引發劑一一通常用溶于水的氧化一還原引發劑(如HO2-Fe"等),也可用溶于單體的過氧化物(如過氧化苯甲酰等),用量為單體的0。1~1%(7)調節劑一一如CC14、各種硫醇、硫、多硫化物等,用量為單體的2~5%。
                    乳化劑能使單體分散于水相中,表面張力調節劑可以控制單體粒度的大小和保持乳液的穩定性,穩定劑是一種保護膠體,用于防止分散膠乳的析出和沉淀。緩沖劑可以保證反應介質維持在某一DH值。調節劑則用來控制聚合物分子量并減少支化作用。
                    乳液的類型主要有兩種:(1)水包油(O/W),即油以液珠形式均勻地分散在水中;(2)油包水(WO),凡不與水相混者廣義稱之為油。乳波聚合時水為介質,是屬于水包油型,所用乳化劑(表面活性劑)具有雙親結構,其分子一端有親水基團,而另一端是僧水(親油)的,能溶于單體。這類乳化劑的分子能在水相和油相(單體)界面上按單分子層很好地擴散開來。親水端溶于水相,僧水端轉向油相,從而大大改善了水油界面張力。一般水的界面張力為69~70達因/厘米,而加入乳化劑后可下降到30達因/厘米左右,從而增加了分散體系的穩定性。乳化劑的性質和用量對反應速度、體系的穩定性等肜響很大。作為反應介質的水也對聚合反應速度、聚合物收率等也有影響。原因是介質pH值決定著引發劑的分解速度,介質的pH值愈高,引發劑分解愈快,形成的活性中心愈多,聚合速度就愈快,而且介質的pH值對膠乳的穩定性也有重要影響,常加入緩沖劑以維持一定的pH值。
             
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