【2017年整理】橡胶合成工艺及制备.doc
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橡 胶 合 成 工 艺 及 制 备
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1.橡胶的合成方法
橡胶的合成方法是指依据聚合反应的性质和产品质量要求而选用的聚合体系,继而为选定的聚合体系制定相应的聚合流程、工艺参数、调控措施和控制指标。合成橡胶所用的聚合体系一般包括:单体、引发剂(或催化剂)、添加剂和反应介质。聚合反应的实施方法主要有:本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合、溶液聚合、淤浆聚合和气相聚合。淤浆聚合和气相聚合是由溶液聚合和液相本体聚合发展而来。.1四种基本的聚合实施方法:
本体聚合:
不加任何其它介质, 仅是单体在引发剂、热、光或辐射源作用下引发的聚合反应。
溶液聚合:
单体和引发剂溶于适当溶剂中进行的聚合反应。
悬浮聚合:
借助机械搅拌和分散剂的作用, 使油溶性单体以小液滴(直径1~10-3cm)悬浮在水介质中, 形成稳定的悬浮体进行聚合。
乳液聚合:
借助机械搅拌和乳化剂的作用, 使单体分散在水或非水介质中形成稳定的乳液(直径1.5~5μm)而聚合的反应。
1.2 溶液聚合
1. 自由基溶液聚合的特点
优点: , 混合和传热容易, 温度易控制, 较少凝
胶效应。
缺点:
需溶剂回收。
多用于聚合物溶液直接使用场合,如油漆、粘合剂、涂
溶剂的选择
溶剂对聚合活性有很大影响,因为溶剂难以做到完全惰性,对引发剂有诱导分解作用,对自由基有链转移反应。溶剂对引发剂分解速率依如下递增: 醚类、胺类。向溶剂分子链转移: , 苯较小, 卤代烃较大。
对聚合物溶解性好→良溶剂→均相聚合→可消除凝胶效应。对聚合物溶解性差→沉淀剂→沉淀聚合→凝胶效应显著。
2. 离子型溶液聚合
采用有机溶剂。水、醇、氧、二氧化碳等含氧化合物会破坏离子和配位引发剂,
分类: , 沉淀聚合(淤浆聚合)。
离子型溶液聚合选择溶剂的原则:
首先考虑溶剂化能力,即溶剂对活性种离子对紧密程度和活性影响,这对聚合速率、分子量及分布、聚合物的微结构都有影响;其次考虑链转移反应。
体系主要组成:单体、引发剂、水、分散剂
优点: 传热容易, 分子量高。
缺点: 附有少量分散剂残留物。
均相悬浮聚合: 苯乙烯, MMA等。
沉淀悬浮聚合: 氯乙烯。
1.4乳液聚合
单体在介质中,由乳化剂分散成乳液状态进行的聚合。
与悬浮聚合区别:
1)粒径:悬浮聚合物50~2000μm,乳液聚合物0.1~0.2 μm
(2)引发剂:悬浮聚合采用油溶性引发剂,乳液聚合采用
水溶性引发剂
(3)聚合机理:悬浮聚合相当于本体聚合,聚合发生在单
体液滴中;乳液聚合发生在胶束中。
优点:
(1)以水为分散介质,粘度低,传热快;
(2)聚合速率快,分子量高,可在低温聚合;
(3)在直接使用乳液的场合较方便,如乳胶漆,胶粘剂,织
物处理剂等。
缺点:
1)需要固体产物时,后处理复杂(破乳、洗涤、脱水、干
燥等);
(2)有残留乳化剂,对性能有影响。
聚合场所
在乳液聚合体系中,存在以下几种组成:
1)少量单体和乳化剂溶于水;
(2)大部分乳化剂形成胶束、增容胶束;
(3)大部分单体形成液滴。
单体液滴数量少,表面积小;聚合中采用水溶性引发剂,不可能进入单体液滴。因此单体不是聚合的场所。水相中单体浓度小,反应成聚合物则沉淀,停止增长,因此也不是聚合的主要场所。
(1)胶束数量多,为单体液滴数量的100倍;
(2)胶束内部单体浓度较高;
(3)胶束表面为亲水基团,亲水性强,因此自由基能进入胶束引发聚合。
胶束的直径很小,因此一个胶束内通常只能允许容纳一个自由基。但第二个自由基进入时,就将发生终止。前后两个自由基进入的时间间隔约为几十秒,链自由基有足够的时间进行链增长,因此分子量可较大。
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