高分子合成工艺-自由基悬浮聚合生产工艺.pptx

第四章;§4.1液-液分散、聚并和液滴形成;将溶有引发剂的油状单体倒入水中，油状单体将浮于水面上，形成两层。进行搅拌时，在剪

切力的作用下，单体液层先被拉成细条形，然后分散成液滴。大液滴受力，还会变形，分散成小液滴，如前图中的①、②。由于单体和水间存在一定的界面张力，使液滴力图保持球形。;过小的液滴还会聚集成较大的液滴。搅拌剪切力和界面张力对形成液滴的作用方向相反，在一定搅拌强度和界面张力下，大小不等的液滴通过一系列的分散——合一过程，构成一定的动态平衡，最后达到一定的平均液滴直径。

由于反应器内各部分受到搅拌强度不同，所以液滴直径大小仍有一定的分布。;搅拌停止后，液滴将聚集黏合变大，最后仍与水分层，如前图中③、④、⑤过程。单体靠搅拌形成的液滴是不稳定的。;§4.2悬浮聚合成粒过程;为防止液滴之间发生黏合而结块，渡过聚合危险期，体系内必须加入分散剂，将液滴保护起来(如前图下半部

分所示)，使聚合后的液滴(溶解或溶胀有聚合物的球珠)得以稳定。;分散剂作用;分类;无机粉状分散剂的稳定作用：;☆当固体粉末被分散并悬浮于水相中时，能以机械的

隔离作用阻止单体液滴相互碰撞和聚集；

☆当固体粉末被水润湿并均匀分散悬浮于水相中时，

它们就像组成了一个间隙尺寸一定的“筛网”；

☆当单体液滴的尺寸小于这个“筛网”的尺寸时，液

滴可以在粉末之间作曲折的运动，小液滴碰撞后合

并成尺寸较大的液滴，但大于“筛网”尺寸的液滴

则不能穿过．故能防止发生聚集的现象。;水溶性高分子分散剂的稳定作用：;它在液滴表面结合的示意图，见下图。;被吸附和聚集在单体液

滴表面并形成液膜保护层；;实际上，悬浮聚合聚合物粒子的形成过程，根据

聚合物在单体中溶解情况，可以分为均相粒子的形成

过程和非均相粒子的形成过程：

☆若形成的聚合物能溶解于自己的单体中，反应始

终为一相，则属于均相反应；其最终产物为透明、

圆滑、坚硬的小圆珠，如苯乙烯、甲基丙烯酸甲

酯???悬浮聚合反应，因此这种悬浮聚合也称“珠状

聚合”。;☆若形成的产物不溶于自己的单体中，在每个小液

漓内，一生成聚合物就发生沉淀，而形成液相单

体和固相聚合物两相，则属于非均相聚合反应；

最终产物为不透明，外形不规整的粉状小粒子，

如氯乙烯悬浮聚合就是典型的例子，因此也称这

种聚合为“粉状聚合”。;均相粒子的形成过程;均相粒子的形成过程基本上分为三个阶段：;;非均相聚合：聚氯乙烯;以PVC为例分五个阶段：;若分散剂表面张力小，则保护膜收缩力小而形成疏松的颗粒结构，反之为紧密的颗粒结构。

当转化率达到50％左右时，反应因产生“凝胶效应”而自动加速；

转化率达60％～70％时，反应速率达最大值，液滴内的单体消失，反应器内的压力突然下降。;第五阶段：转化率＞85%；

气相单体在压力下重新凝结，并扩散入聚合物固体粒子的微孔中继续反应，使聚合物粒子变得更

结实，但这一过程很慢。;肉眼观察;微

观

成

粒

过

程;宏观成粒过程;1.搅拌较弱、单体液滴保护良好且表面张力中等时，单体液滴一旦形成，稳定性较好，液滴难以聚并。在整个聚合过程中，多以独立液滴存在并进行聚合，最终形成小而致密的球形单细胞颗粒，即所谓紧密型树脂。

2.搅拌强度及单体液滴的保护能力中等，而表面张力低时，在聚合过程中，单体液滴有适度的聚并，由亚颗粒聚并成多细胞颗粒．最终形成粒度中等、孔隙度高的疏松型树脂。

3.如分散剂保护能力过低，在低转化率时，单体液滴就

聚结在形成大块，将会造成聚合失控，这在生产中必须

避免。;特点;◆由单体转化为聚合物的过程是体积缩小的过程

如25℃下，几种单体100％转化时的体积收缩率为：

苯乙烯14.14％；

甲基丙烯酸甲酯23.06％；

醋酸乙烯酯26.82％；

氯乙烯35.80％。

反应液滴尺寸的收缩率为10％～15％，