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实现聚合反应的方法

时间:2023-06-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:自由基和离子型聚合反应都可采用溶液聚合。聚合在每个小液滴内进行,反应机理与本体聚合相同,可看作小珠本体聚合。若将水溶性单体的水溶液作为分散相悬浮在油类连续相中,在引发剂的作用下进行聚合的方法,称为反相悬浮聚合。其与普通单体聚合方法的主要差异在于引发方式不同,反应链一经开始,随后的链增长、链终结与普通聚合方法类似。

实现聚合反应的方法

1.本体聚合

本体聚合(bulk polymerization)是指单体在不加溶剂以及其他分散剂的条件下,由引发剂、光、热或辐射作用下进行聚合引发的聚合反应。有时也可加入少量着色剂、增塑剂和分子量调节剂等。本体聚合可分为均相聚合与非均相聚合两类。若生成的聚合物能溶于各自的单体,则称为均相聚合,如乙烯甲基丙烯酸甲酯等;若生成的聚合物不溶于它们的单体,在聚合过程中不断析出,为非均相聚合,又称为沉淀聚合,如乙烯、氯乙烯等。本体聚合的优点是产品纯净,电性能好,可直接进行浇铸成型,生产设备利用率高,操作简单,不需要复杂的分离和提纯操作;缺点是由于体系黏度随聚合不断增加,混合和传热困难,反应温度较难控制,易局部过热,产物的分子量分布宽,聚合过程中自动加速现象很明显。

2.溶液聚合

将单体和引发剂溶于适当溶剂中,在溶液状态下进行的聚合反应称为溶液聚合(solution polymerization)。溶液聚合所用的溶剂主要是有机溶剂或水,选择溶剂时应根据单体的溶解性质以及所生产聚合物的溶液用途进行选择。常用的溶剂有醇、酯、酮以及芳烃(苯、甲苯)等;此外,脂肪烃、卤代烃环烷烃等也有应用。自由基和离子型聚合反应都可采用溶液聚合。溶液聚合的优点是溶液聚合的反应热易传出,聚合温度易于控制,反应后的物料易输送处理;缺点是单体的浓度较低,聚合速率慢,转化率低,形成的聚合物的分子量不大,溶剂较难回收,产物中残留溶剂不易除尽。

3.悬浮聚合

溶解含有引发剂的单体以液滴状态悬浮在水中进行的聚合称为悬浮聚合,水为连续相,单体为分散相。聚合在每个小液滴内进行,反应机理与本体聚合相同,可看作小珠本体聚合。同样也可根据聚合物在单体中的溶解性有均相、非均相聚合之分。若将水溶性单体的水溶液作为分散相悬浮在油类连续相中,在引发剂的作用下进行聚合的方法,称为反相悬浮聚合。悬浮聚合体系一般由单体、引发剂、分散剂和水四个基本成分组成。悬浮聚合体系是热力学不稳定体系,需借助搅拌和分散剂维持稳定。在搅拌剪切作用下,溶有引发剂的单体分散成小液滴,悬浮于水中引发聚合。悬浮聚合产物的粒径一般为0.05~0.2mm,其形状、大小与搅拌强度和分散剂的性质等有关。悬浮聚合体系的优点是黏度较低,易于传热,反应温度易控制,聚合产物的分子量分布均匀,产物为固体珠状颗粒,易洗涤、干燥、分离、成型加工;缺点是必须使用分散剂,且在聚合完成后,分散剂很难从聚合产物中除去,会影响聚合产物的性能。(www.xing528.com)

4.乳液聚合

乳液聚合(emulsion polymerization)是指在乳化剂的作用和机械搅拌下,单体在水中分散成乳状液,由引发剂引发而进行的聚合反应。乳液聚合体系组成比较复杂,最简单的配方由单体、水、水溶性引发剂、乳化剂四部分组成。引发剂和极少量的单体溶解在水中构成水相,大部分的乳化剂以胶束形式存在,在胶束内增溶一定量的单体,大部分单体经搅拌以液滴形式分散在水中,表面吸附乳化剂分子,组成稳定的乳液体系。乳液聚合的优点是聚合反应速率快,分子量大,聚合热易扩散,反应温度易控制;即使在反应后期聚合体系的黏度也低,因此适于制备高黏性的聚合物;以水为介质,生产安全,减少环境污染。其缺点是残留的乳化剂很难除尽,影响产物的介电性。

5.辐射聚合

辐射聚合是指应用α-射线、β-射线、γ-射线、X-射线或电子束等高能电离射线,辐射单体生成离子或自由基,形成活性中心而发生的聚合反应。辐射线与单体作用后,可生成自由基、阴离子或阳离子。其与普通单体聚合方法的主要差异在于引发方式不同,反应链一经开始,随后的链增长、链终结与普通聚合方法类似。辐射聚合所得的高分子纯度较高,无引发剂残渣;聚合反应可在低温和固相下进行,且较易控制;射线能量高,能够使较难聚合的单体发生聚合;但因辐射作用无选择性,会使反应比较复杂。

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