本体聚合生产工艺课件.ppt

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1、第五章本体聚合生产工艺5．1概述5．2气相本体聚合——低密度聚乙烯5．3熔融本体聚合——聚苯乙烯5．4非均相本体聚合——本体法聚氯乙烯5．5本体浇铸聚合——有机玻璃5．1概述1、本体聚合定义，2、本体聚合分类根据单体和聚合体的互溶情况分为均相和非均相两种。还可按参加反应的单体的相态分为气相和液相两种。3、本体聚合特点方法最简单，相对放热量较大，有“自加速效应”，形成的聚合物分子量分布变宽。本体聚合生产流程短、设备少、易于连续化、生产能力大、产品纯度高、透明性好，此法适合于生产板材或其他型材。4、解决散热的措施(1)使反应进

2、行到一定转化率就分离出聚合物；(2)采用较低的反应温度、较低浓度的引发剂进行聚合；(3)将聚合过程分步进行，控制转化率“自加速效应”，使放热均匀；(4)强化聚合设备的传热；(5)采用紫外光或辐射引发聚合，以降低反应温度，利于热的传递。5．2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、中压法和低压法。所得聚合物相应地被称为高压聚乙烯、中压聚乙烯及低压聚乙烯。5．2．1乙烯气相本体聚合的特点乙烯气相本体聚合具有以下特点：(1)聚合热大。乙烯聚合热约为95．0kJ／ml(2)聚合转化率较低。通常在2

3、0％一30(3)基于乙烯高压聚合的转化率较低。即链终止反应非常容易发生，因此聚合物的平均分子量小。(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。5．2．2影响聚合反应的主要因素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，

4、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。见图6．1、图6．2及表6．22．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。3、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。4．链转移剂的影响丙烷是较好的调节剂，若反应温度＞150

5、℃，它能平稳地控制聚合物的分子量。氢的链转移能力较强，反应温度高于170℃，反应很不稳定。丙烯起到调节分子量和降低聚合物密度的作用，且会影响聚合物的端基结构。丙醛作调节剂在聚乙烯链端部出现羰基。5．乙烯纯度的影响乙烯中杂质越多．则聚合物的分子量越低，且会影响产品的性能。有的杂质如乙炔还可能引起爆炸。工业上，乙烯的纯度要求超过99．95％5．2．3低密度聚乙烯的生产工艺1．主要原料低密度聚乙烯生产的主要原料是乙烯。乙烯的纯度要求超过99．95％。乙烯高压聚合中单程转化率为15％一30低密度聚乙烯生产除主要原料乙烯外，还有引发

6、剂、分子量调节剂。此外，还有若干添加剂.将添加剂配制成浓度约10％的白油(脂肪族烷烃)溶液或分散液，用泵计量注入低压分离器或二次造粒时加入。3．聚合生产方法高压聚乙烯生产工艺有釜式法和管式法两种。两种工艺的个产能力相当．70年代后有偏重管式法倾向。(1)釜式法釜式法上艺大都采用有机过氧化物为引发剂，反应压力较管式法低，聚合物停留时间稍长，部分反应热是借连续搅拌和夹套冷却带走。大部分反应热是靠连续通入冷乙烯和连续排出热物料的方法加以调节，使反应温度较为恒定。此法的单程转化率可达24．5％，生产流程简短，工艺较易控制。主要缺点

7、是反应器结构较复杂，搅拌器的设计与安装均较困难，而且容易发生机械损坏，聚合物易粘釜。(2)管式法管式法所使用的引发剂是氧或过氧化物反应器的压力梯度和温度分布大、反应时间短，所得聚乙烯的支链少，分子量分布较宽，适宜制作薄膜用产品及共聚物。单程转化率较高，反应器结构简单，传热面大。主要缺点是聚合物粘管壁而导致堵塞现象。近年来为提高转化率而采用多点进料。4．乙烯高压聚合生产过程（图6．5）乙烯高比聚合分釜式法和管式法两种。高压聚乙烯流程分五个部分，乙烯压缩、引发剂配制和注入、聚合、聚合物与未反应的乙烯分离、挤出和后序处理(包括脱

8、气、混合、包装、贮存等)。5．聚合反应设备(1)釜式反应器釜式反应器是装有搅拌器的圆筒形高压容器。材质由含3．5％镍／铬/钒/钼的合金钢锻件加工而成。釜式法单程转化率达24．5％，单线生产能力到90000t／a。高压釜结构较复杂，尤其是搅拌器的设计与安装均较困难，在生产中搅拌器会发生机械损坏，聚合物易于