本体聚合生产工艺(1).ppt

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1、2021/7/301/46第三章自由基聚合生产工艺四种聚合方法的工艺特点合成树脂：四种方式。合成橡胶：一般用乳液聚合的方法。聚合方式的选择：产品用途所要求的产品形态和产品成本。3.1自由基聚合工艺基础2021/7/302/46第三章自由基聚合生产工艺本体聚合生产的合成树脂的主要品种2021/7/303/46第三章自由基聚合生产工艺3.2本体聚合生产工艺(1)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。(2)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，

2、沉淀出来成为新的一相（如氯乙烯）。(3)根据单体的相态还可分为气相、液相和固相本体聚合。采用本体聚合生产聚合物：高压聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯，以及一部分聚氯乙烯。2021/7/304/463.2本体聚合生产工艺几种单体的本体聚合方块流程2021/7/305/463.2本体聚合生产工艺3.2.1本体聚合工艺的特点(1)本体聚合是四种方法中最简单的方法，无反应介质，产物纯净，适合制造透明性好的板材和型材。(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。(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

3、设备也少，是一种经济的聚合方法。优点：2021/7/306/463.2本体聚合生产工艺缺点：（1）放热反应，传热系数小，散热困难，温度控制较难，造成聚合物分子量分布宽。采取的措施：合理设计反应器的形状、大小，增大传热面积；单体中加入聚合物；分段聚合（预聚合）（2）粘度随转化率变化显著，产生凝胶效应，分子量很大。后果：单体反应不完全，应予除去2021/7/307/463.2.2聚合反应器（1）形状一定的模型，适用于本体浇铸聚合，如PMMA散热散热介质（空气、水）模型厚度（一般不超过2.5cm）体积变化模板间具有弹性向已收缩的空间补充单体3.2本体聚合生产工艺202

4、1/7/308/46（2）釜式反应器（搅拌器）3.2本体聚合生产工艺2021/7/309/46（3）本体连续聚合反应器●管式反应器：优点：反应热易导出缺点：反应不均匀，可采取脉冲产生湍流，加固定式混合器3.2本体聚合生产工艺2021/7/3010/46●塔式反应器：相当于放大的管式反应器，无搅拌装置。●多个釜式反应器串联：操作条件稳定物料在塔式反应器中呈柱塞状流动，进入反应器的物料是转化率已达50％左右的预聚液。反应塔自上而下分数层加热区，逐渐提高温度，易增加物料的流动性并提高单体转化率。塔底出料口与挤出切粒机相连直接进行造粒。缺点：聚合物中仍含有微量单体及低聚

5、物。3.2本体聚合生产工艺2021/7/3011/463.2.3后处理单体气体：乙烯、氯乙烯液体：熔融聚合物真空脱除单体和易挥发物（螺杆或真空脱气机、真空滚筒脱气机）3.2本体聚合生产工艺2021/7/3012/463.2.4本体浇铸聚合——有机玻璃生产工艺●优点：产品光学性能优良，但事先应当脱除溶于单体中的氧和其他气体，否则产品中可能产生气泡。还可将有机玻璃边角料溶于单体中，制得粘稠浆液进行浇铸聚合。●工艺特点1）甲基丙烯酸甲酯在聚合过程中体积收缩率在25℃时为21%，因此模具设计中应当充分考虑此问题：生产板材时，作为模板的硅酸盐玻璃板之间的间隙应当可以随聚合

6、反应的进行而收缩；生产棒材时，应当设法使单体不断补充于收缩造成的间隙之中。3.2本体聚合生产工艺2021/7/3013/462）凝胶效应的影响显著。因为在浇铸聚合过程中物料处于静态，反应热的传导效果不良，当在模型中进行聚合时，随着转化率的提高，大分子自由基的活动性减弱，而单体分子扩散到大分子自由基处的速度却影响较小，因此链增长速度正常进行，而链终止速度却减慢，所以聚合物的分子量明显增大，聚合反应速度明显增加，出现了自动加速现象。凝胶效应是有机玻璃分子量分布宽、分子量甚至超过100万的主要原因，也是聚合过程中必须严格控制升温速度的理论根据。3.2本体聚合生产工艺2

7、021/7/3014/46●聚合工艺预聚合（制浆）：釜式反应器间歇操作，引发剂用量与板材厚薄有关（0.02-0.1％），80℃反应，需移去反应热。加入硬脂酸便于脱模，加入少量增塑剂，如邻苯二甲酸二丁酯或二辛酯，可增加有机玻璃的柔性。浇铸：（注意体积收缩）制造有机玻璃板的模具是用两块表面经过抛光的硅酸盐玻璃板制成。两板之间沿周边用不与单体发生作用的弹性材料（如PVC软带或软管）隔开，使之具有一定的间隙，也可用橡皮带，但是应当用玻璃纸（再生纤维素）包扎，防止与单体接触。3.2本体聚合生产工艺2021/7/3015/46预聚合浆液浇模以后将浇口封闭，周围用弹簧夹夹牢，

8、以便聚合过程中模板随转化