实验三 苯乙烯悬浮聚合.doc

1、悬浮聚合的简介:
悬浮聚合是以小液滴状悬浮在水中的聚合方法,单体溶有引发剂,一个小液滴就相当于一个小本体聚合单元,它是在较强烈的机械搅拌力作用下,借着分散剂的帮助,将溶有引发剂的单体分散在与单体不相溶的介质中(通常为水)所进行的悬浮聚合。因此,悬浮聚合体系一般由单体、引发剂、水、分散剂四种基本成分组成。~,其形状、大小随搅拌强度和分散剂的性质而定。
悬浮聚合实际上是单体小液滴内的本体聚合,聚合机理和本体聚合相似。它的优点是:1 .体系粘度低,传热和温度易控制,产品分子量及其分布比较稳定。2. 产品分子量较溶液聚合高,杂质含量比乳液聚合少。3. 产品易分离清洗,后处理工序比乳液聚合和溶液聚合简单简单。其缺点是产品中含有少量的分散剂残留物,影响纯度。因此比较悬浮聚合的优缺点可知,这是一种极有实用价值的高分子合成工艺。
根据聚合物在单体中的溶解与否,悬浮聚合的产物可以分为透明和不透明两类。氯乙稀的聚合物不溶于其单体,产品是不透明的。苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯的聚合物溶于其单体,产品都是透明的,这类聚合又叫珠状聚合。
目前的悬浮聚合多采用间歇法,连续法尚在研究之中。
2、悬浮聚合的工艺:
悬浮聚合法的典型生产工艺过程是将单体、水、引发剂、分散剂等加入反应釜中,加热,并采取适当的手段使之保持在一定温度下进行聚合反应,反应结束后回收未反应单体,离心脱水、干燥得产品。
悬浮聚合所使用的单体或单体混合物应为液体,要求单体纯度>%。
在工业生产中,引发剂、分子量调节剂分别加入到反应釜中。% ~ 1%。
去离子水、分散剂、助分散剂、pH调节剂等组成水相。水相与单体之比一般在75:25~50:50范围内。
3、实验方案的设计:
一、目的要求
了解悬浮聚合的原理以及配方中各组分的作用。
了解悬浮聚合的工艺特点,掌握悬浮聚合的操作方法。
实验原理
苯乙烯是一种比较活泼的单体,容易进行聚合反应。在引发剂或热的作用下,可通过自由基的连锁反应生成聚合物。因此,在储存过程中,常常加入阻聚剂以防止自聚。苯乙烯的自由基不太活泼,因此,聚合过程中的副反应较少,不易发生链转移反应,支链较少。此外,苯乙烯单体是其聚合物的良溶剂,因此,聚合过程中的凝胶化现象不十分显著。在本体聚合或悬浮聚合中,仅当转化率达到50%~70%,略有自动加速的现象发生。所以,一般来说,聚合物的聚合速度比较缓慢。苯乙烯的聚合反应如下:
苯乙烯在水中的溶解度很小。将其倒入水中,体系分成两层。进行搅拌时,在剪切力作用下,单体分散成液滴。单体和水两种液体之间存在一定的界面张力,界面张力力图使液体保持球形。界面张力越大,保持成球形的能力就越大,所形成的液滴就越大。搅拌剪切力和界面张力对液滴成球能力的作用影响相反,构成动态平衡,使液滴达到一定的大小和分布。这种剪切力和液面张力形成的液滴在热力学上是不稳定的。当搅拌停止以后,液滴将凝聚变大,最后仍与水分层。另外当聚合反应达到一定的程度以后,单体液滴中溶有的聚合物使液滴表面发粘。这时候,如果两个液滴碰撞,往往容易粘结在一起。在这种情况下,搅拌反而促进粘结。为了避免这种情况发生,必须在聚合体系中加入一定量的分散剂。加有分散剂的悬浮聚合体系在一定的聚合程度时(如转化率20