《高分子化学》第5章 聚合方法.ppt

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1、macromoleclechemistry高分子化学教材：《高分子化学》潘祖仁主编1自由基聚合方法逐步聚合方法第5章聚合方法2自由基聚合实施方法聚合方法概述逐步聚合方法本体聚合溶液聚合悬浮聚合乳液聚合熔融（本体）缩聚溶液缩聚界面缩聚固相缩聚高分子化学3聚合方法概述高分子化学本体聚合：单体加入（或不加入）少量引发剂的聚合，可以包括熔融，气相和固相聚合溶液聚合：单体和引发剂溶于适当溶剂中的聚合，溶剂可以是有机溶剂也可以是水悬浮聚合：单体以液滴状悬浮在水中聚合，体系主要是由单体、水、油溶性引发剂、分散剂四部分乳液聚合：单体在水中分散成乳液状的聚合，一般由单体、水、水溶性引

2、发剂、乳化剂组成4聚合方法概述高分子化学单体-介质体系：均相体系：本体聚合（固相、液相和气相）和溶液聚合非均相体系：悬浮聚合和乳液聚合聚合过程的相态变化：若聚合物不能溶解在单体-介质体系中，从中析出来就称为沉淀聚合或淤浆聚合5自由基聚合实施方法有四种：本体聚合、悬浮聚合，溶液聚合和乳液聚合。虽然不少单体可以选用上述四种方法中的任何一种进行聚合，但实际上往往根据产品性能和经济要求,只选用一种或某几种方法来进行工业生产。聚合方法的选择原则:根据产品用途所决定的产品形态和产品成本。例如PVC悬浮聚合产品和乳液聚合产品经喷雾干燥后都为粉末状,但悬浮聚合产品粒子直径100μm

3、,而乳液聚合产品粒子直径为1μm,前者粒子体积是后者粒子体积的一百万（106）倍。6又如溶液聚合得到聚合物溶液，乳液聚合得到聚合物乳液，二者都可以用于涂料。但聚合物溶液需脱除溶剂，方能得到涂膜，这不仅会因溶剂的挥发污染环境，有损劳动者的健康，且成本较高。而聚合物乳液脱除水即可得到涂膜，不会污染环境，且成本较低。因此，乳胶涂料成为环境友好涂料。7聚合方法概述高分子化学85.2本体聚合本体聚合不加其它介质，只有单体本身，在引发剂、热、光等作用下进行的聚合反应。基本组分单体：包括气态、液态和固态单体引发剂：一般为油溶性色料增塑剂润滑剂聚合场所：本体内高分子化学助剂9本体聚

4、合的优缺点解决办法预聚:在反应釜中进行，转化率达10～40％，放出一部分聚合热，有一定粘度后聚:在特殊设计的反应器中聚合，逐步升温，使聚合完全优点产品纯净，不存在介质分离问题；可直接制得透明的板材、型材；聚合设备简单，可连续或间歇生产缺点体系很粘稠，聚合热不易扩散，温度难控制。轻则造成局部过热，产品有气泡，分子量分布宽，重则温度失调，引起爆聚5.2本体聚合10本体聚合工艺鉴于本体聚合的特点,为了使本体聚合能够正常进行,本体聚合工艺分“预聚”和“聚合”两段进行。“预聚”是在聚合初期,转化率不高,体系的粘度不大,聚合热容易排出的阶段,采用较高的温度在较短的时间内,利用搅

5、拌加速反应,以便使自动加速现象提前到来。这样,就缩短了聚合周期,提高了生产效率。“聚合”是一旦自动加速现象到来,就要降低聚合温度。以降低正常聚合的速率,充分利用自动加速现象,使反应基本上在平稳的条件下进行。这就避免了由于自动加速现象而造成的局部过热,既保证了安全生产,又保证了产品质量,这就是本体聚合分“预聚”和“聚合”两段进行的原因。本体聚合工艺采用预聚和聚合两段进行,并且在不同聚合阶段控制不同的聚合温度。11聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚氯乙烯（pvc）等聚合物的生产都是采用本体聚合，但因单体的聚合活性不同、凝胶效应的不同可选择采用间歇或连续的

6、本体聚合方法。5.2本体聚合聚苯乙烯（PS）------连续本体聚合聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）-------间歇本体聚合聚氯乙烯（pvc）------间歇本体沉淀聚合聚乙烯（pE）------连续气相本体聚合12溶液聚合是将单体和引发剂溶于适当溶剂中进行的聚合反应基本组分单体引发剂溶剂聚合场所：在溶液内溶液聚合的优缺点优点缺点散热控温容易，可避免局部过热体系粘度较低，能消除凝胶效应溶剂回收麻烦，设备利用率低聚合速率慢分子量不高5.3溶液聚合13溶剂对聚合的影响：溶剂的加入可能影响聚合速率、分子量分布溶剂导致笼蔽效应使f引发剂效率降低，溶剂的加入降低了单体的浓度[M

7、]，使Rp降低向溶剂链转移的结果使分子量降低溶剂对聚合物的溶解性能与凝胶效应有关良溶剂，为均相聚合，[M]不高时，可消除凝胶效应沉淀剂，凝胶效应显著，Rp劣溶剂，介于两者之间工业上，溶液聚合多用于聚合物溶液直接使用的场合如涂料、胶粘剂、浸渍液、合成纤维纺丝液5.3溶液聚合14溶剂的选择在溶液聚合中，溶剂的种类和用量直接影响着聚合反应的速率、聚合物的相对分子质量、聚合物相对分子质量分布和聚合物的构型。因此，选择一种适当的溶剂是很重要的，溶剂的选择原则是：①溶剂对自由基聚合不能有缓聚和阻聚等不良影响，即kps≈kp。②溶剂的链转作用几乎是不可避免的，为了得到一定相