本体聚合生产工艺培训教材(.ppt

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1、第五章本体聚合生产工艺1Contents5.5本体浇铸聚合——有机玻璃5.4非均相本体聚合——本体法聚氯乙烯5.3熔融本体聚合——聚苯乙烯5.2气相本体聚合——低密度聚乙烯5.1概述21.本体聚合的定义5.1概述本体聚合（又称块状聚合）：在不用其它反应介质情况下，单体中加有少量或不加引发剂发生聚合的方法。3根据单体和聚合体的互溶情况分为：按参加反应的单体的相态分为：均相本体聚合指生成的聚合物溶于单体（如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯）。非均相本体聚合指生成的聚合物不溶解在单体中，沉淀出来成为新的一相（如氯乙烯）。气相液相均相非均相2、本体聚合分类4主要优点：本体聚合是四种方法中最

2、简单的方法，无反应介质，产物纯净，适合制造透明性好的板材和型材。(2)后处理过程简单，可以省去复杂的分离回收等操作过程，生产工艺简单，流程短，所以生产设备也少，是一种经济的聚合方法。(3)反应器有效反应容积大，生产能力大，易于连续化，生产成本比较低。3、本体聚合的特点5(1)放热量大，反应热排除困难，不易保持一定的反应温度。分子量分布变宽‘自动加速效应’温度失控、引起爆聚局部过热，使低分子气化，产品有气泡、变色本体聚合的缺点：6(2)单体是气或液态，易流动。聚合反应发生以后，生成的聚合物如溶于单体则形成粘稠溶液，聚合程度越深入，物料越粘稠，甚至在常温下会成为固体。分子量分

3、布变宽‘凝胶效应’含有未反应的单体和低聚物7苯乙烯聚合转化率与其溶液粘度的关系8(3)任何一种单体转化为聚合物时都伴随有体积的收缩几种主要单体转化率达100％时的体积收缩率(25℃)：苯乙烯14．14％甲基丙烯酸甲酯23．06％乙酸乙烯酯26．82％氯乙烯35．80％9(4)聚合物粒子的形态和结构均相聚合过程得到的粒子是一些外表光滑、大小均匀、内部为实心及透明有光泽的小圆珠球。非均相聚合过程所生成的产物则不同，聚合物粒子是不透明的，外表比较粗糙，内部有一些孔隙。指粒子的外观、尺寸大小，粒子的内部结构。10加入一定量的专用引发剂调节反应速率；1采用较低的反应温度，使放热缓和

4、；反应进行到一定转化率，粘度不高时就分离聚合物。234、聚合工艺中采用的解决方法：11分段聚合，控制转化率和“自动加速效应”；改进和完善搅拌器和传热系统以利于聚合设备的传热；56加入少量内润滑剂改善流动性7采用“冷凝态”进料及“超冷凝态”进料；4125、本体聚合反应器形状一定的模型釜式聚合釜连续聚合反应器a.管式反应器b.塔式反应器13a.管式反应器b.塔式反应器层流状态脉冲以产生湍流单程转化率10-20%多管并联苯乙烯塔式反应器高压聚乙烯生产管式反应器14液态单体气体单体减压或真空螺杆脱气机减压挤出机真空滚筒脱气器真空脱气机6、后处理工序脱除单体157、典型的本体聚合生

5、产工艺16本体聚合工业生产举例17液态单体需要预聚合，除反应热。185.2气相本体聚合——低密度聚乙烯乙烯的聚合方法就以所采用的压力高低分为：高压法、中压法、低压法；所得聚合物相应地被称为：高压聚乙烯、中压聚乙烯、低压聚乙烯。19气相本体聚合——高压聚乙烯生产目前在世界合成树脂工业中，聚乙烯的生产能力约占1/3,居第一位，而高压法生产的低密度聚乙烯占聚乙烯生产总量的50％。所谓高压聚乙烯是将乙烯压缩到110～250MPa的高压条件下，用氧或过氧化物为引发剂，于130℃～280℃的温度下经自由基聚合反应而制得。20一、乙烯气相本体聚合的特点(1)聚合热大。乙烯聚合热约为95

6、．0kJ／ml。(2)反应器内压力高，温度高。110～250MPa，有的甚至为300MPa，130℃~280℃。(3)聚合转化率较低。通常在20％一30%。链终止反应非常容易发生，因此聚合物的平均分子量也小。21(4)乙烯高温高压聚合，链转移反应容易发生。乙烯的转化率越高和聚乙烯的停留时间越长、则长链支化越多。聚合物的分子量分布幅度越大，产品的加工性能越差。(5)以氧为引发剂时，存在着一个压力和氧浓度的临界值关系。即在此界限下乙烯几乎不发生聚合，超过此界限，即使氧含量低于2ppm时，也会急剧反应。在此情况下，乙烯的聚合速率取决于乙烯中氧的含量。22二、影响聚合反应的主要因

7、素1．压力的影响提高反应系统压力，促使分子间碰撞，加速聚合反应，提高聚合物的产率和分子量，同时使聚乙烯分子链中的支链度及乙烯基含量降低。23242．温度的影响一般采用引发剂半衰期为1min时的温度。在一定温度范围内，聚合反应速率和聚合物产率随温度的升高而升高，当超过一定值后，聚合物产率、分子量及密度则降低。同时大分子链末端的乙烯基含量也有所增加，降低产品的抗老化能力。25263、引发剂的影响引发剂的用量将影响聚合反应速率和分子量。引发剂用量增加，聚合反应速率加快，分子量降低。引发剂用量通常为聚合物质量的万分之一左右。27丙烷是