6525次浏览

溶液聚合

溶液聚合

溶液聚合的特点及影响因素 聚合体系的粘度比本体聚合低,混合和散热比较容易,生产操作和温度都易于控制,还可利用溶剂的蒸发以排除聚合热。若为自由基聚合,单体浓度低时可不出现自动加速效应,从而避免爆聚并使聚合反应器设计简化。缺点是对于自由基聚合往往收率较低,聚合度也比其他方法小,使用和回收大量昂贵、可燃、甚至有毒的溶剂,不仅增加生产成本和设备投资、降低设备生产能力,还会造成环境

目录

1. 溶液聚合的特点及影响因素

聚合体系的粘度比本体聚合低,混合和散热比较容易,生产操作和温度都易于控制,还可利用溶剂的蒸发以排除聚合热。若为自由基聚合,单体浓度低时可不出现自动加速效应,从而避免爆聚并使聚合反应器设计简化。缺点是对于自由基聚合往往收率较低,聚合度也比其他方法小,使用和回收大量昂贵、可燃、甚至有毒的溶剂,不仅增加生产成本和设备投资、降低设备生产能力,还会造成环境污染。如要制得固体聚合物,还要配置分离设备,增加洗涤、溶剂回收和精制等工序。所以在工业上只有采用其他聚合方法有困难或直接使用聚合物溶液时,才采用溶液聚合。

优点:

聚合热易扩散,聚合反应温度易控制;可以溶液方式直接成品;反应后物料易输送;低分子物易除去;能消除自动加速现象。水溶液聚合是用水作溶剂,对环境保护十分有利。

缺点:

单体被溶剂稀释,聚合速率慢,产物分子量较低;消耗溶剂,溶剂的回收处理,设备利用率低,导致成本增加;溶剂的使用导致环境污染问题

影响因素:温度,浓度,颗粒大小,搅拌,溶解性,离子

2. 溶液聚合反应的溶剂应如何选择

溶液聚合所用溶剂主要是有机溶剂或水。应根据单体的溶解性质以及所生产聚合物的溶液用途,进而选择适当的溶剂。

常用的有机溶剂有醇、酯、酮以及芳烃(苯、甲苯)等;此外,脂肪烃、卤代烃、环烷烃等也有应用。

溶液聚合中溶剂的选择十分重要,溶液聚合选择溶剂时,需注意以下问题:

1. 溶剂对聚合活性的影响:通常,溶剂并不直接参与聚合反应。但溶剂往往并非绝对惰性,对引发剂有诱导分解作用,链自由基对溶剂有链转移反应。这两方面的作用都可能影响聚合速率和分子量。在离子聚合中溶剂的影响更大,溶剂的极性对活性离子对的存在形式和活性、聚合反应速率、聚合度、分子量及其分布以及链微观结构都会有明显影响。对于共聚反应,尤其是离子型共聚,溶剂的极性会影响到单体的竞聚率,进而影响到共聚行为,如共聚组成、序列分布等。因此在选择溶剂时要十分周详。

各类溶剂对过氧类引发剂的分解速率的影响(依次增加),如下:芳烃、烷烃、醇类、醚类、胺类。偶氮二异丁腈在许多溶剂中都有相同的一级分解速率,较少诱导分解。向溶剂链转移的结果,将使分子量降低。各种溶剂的链转移常数变动很大,水为零,苯较小,卤代烃较大。

2. 溶剂对聚合物的溶解性能和凝胶效应的影响:选用良溶剂时,为均相聚合,如果单体浓度不高,可能不出现凝胶效应,遵循正常的自由基聚合动力学规律。选用沉淀剂时,则成为沉淀聚合,凝胶效应显著。不良溶剂的影响则介于两者之间,影响深度则视溶剂优劣程度和浓度而定。有凝胶效应时,反应自动加速,分子量也增大。链转移与凝胶效应同时发生时,分子量分布将决定于这两个相反因素影响的深度。

为保证聚合体系在反应过程中为均相,所选用的溶剂应对引发剂或催化剂、单体和聚合物均有良好的溶解性。这样有利于降低黏度,减缓凝胶效应,导出聚合反应热。必要时可采用混合溶剂。对于无法找到理想溶剂的聚合体系,主要从聚合反应需要出发,选择对某些组分(一般是对单体和引发剂)有良好溶解性的溶剂。如乙烯的配位聚合,以加氢汽油为溶剂,尽管对引发体系和聚合物溶解性不好,但对单体乙烯有良好的溶解性。当然,从另一个角度讲,还希望在聚合结束后能方便地将溶剂和聚合物分离开来。

3. 其他方面:诸如经济性好,易于回收、便于再精制,无毒、商业易得、价廉、便于运输和贮存等。

相关阅读
返回顶部