聚合反应工程(华东理工大学)3.1.1自由基本体聚合生产工艺.ppt

自由基本体聚合 生产工艺及设备 本体聚合：在不使用溶剂和分散介质的情况下，以少量的引发剂或光和热引发使单体进行聚合反应的方法。 1 本体聚合生产工艺的特点 本体聚合的主要特点： 1 本体聚合生产工艺的特点 解决本体聚合体系放热和散热这一对矛盾的措施有： （1）使反应进行到一定转化率就分离出聚合物； （2）采用较低反应温度、较低引发剂浓度进行聚合； （3）将反应分步进行，控制“自加速效应”； （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； 2 典型的本体聚合生产工艺 典型的本体聚合生产工艺有： 2 典型的本体聚合生产工艺 非均相本体聚合——聚氯乙烯本体聚合生产 氯乙烯本体聚合一般分为二个阶段： 第一阶段 预聚合； 第二阶段：后聚合。 操作方式：间歇操作。 非均相本体聚合——聚氯乙烯本体聚合生产 非均相本体聚合——聚氯乙烯本体聚合生产 氯乙烯本体聚合的主要设备 聚合釜配置：1台预聚合＋5台后聚合。 预聚釜——立式不锈钢聚合釜，内装涡轮式平桨搅拌器，搅拌转速控制在50～250rpm之间。 搅拌器的形式和大小，搅拌转速的大小将直接关系到预聚合种子颗粒的形态和大小。 后聚釜——卧式釜（50m3 ），内装有慢速搅拌的三条螺带组合的搅拌器。螺带与釜壁间隙极小。卧式釜转速为6～7rpm。 本体浇铸聚合——有机玻璃生产 本体浇铸聚合——有机玻璃生产 单体预聚灌模法的主要优点： 本体浇铸聚合——有机玻璃生产 1. 有机玻璃生产工艺 本体浇铸聚合——有机玻璃生产 1. 有机玻璃生产工艺 本体浇铸聚合——有机玻璃生产 1. 有机玻璃生产工艺 本体浇铸聚合——有机玻璃生产 2. 有机玻璃生产的主要设备 气相本体聚合——高压聚乙烯生产 目前在世界合成树脂工业中，聚乙烯的生产能力约占1/3,居第一位，而高压法生产的低密度聚乙烯占聚乙烯生产总量的50％。 气相本体聚合——高压聚乙烯生产 1. 高压聚乙烯的生产工艺 气相本体聚合——高压聚乙烯生产 2. 影响乙烯聚合反应的主要因素 气相本体聚合——高压聚乙烯生产 2. 影响乙烯聚合反应的主要因素 * * 1 本体聚合生产工艺的特点 根据单体和聚合物的互溶情况可分为： 根据反应单体的相态可分为： 均相本体聚合、非均相本体聚合； 气相本体聚合、液相本体聚合。 主要优点：产品的纯度高、工艺过程比较简单、三废污 染小。 主要缺点：相对发热量较大、聚合反应热排出困难；体 系粘度高、温度难以稳定，分子扩散困难， 聚合物分子量分布宽。 1. 非均相本体聚合——聚氯乙稀本体聚合生产 2. 本体浇铸聚合——有机玻璃生产 3. 气相本体聚合——高压聚乙烯生产 氯乙烯本体聚合二段法生产工艺流程 按加热方式： 水浴法 空气浴法 水浴法和空气浴法结合使用 按单体是否预聚灌模： 单体灌模法 单体预聚成浆液后灌模法 2 典型的本体聚合生产工艺 对模具的密封要求高，产品收缩率高，但光学性能优良。 通常用于民用品的生产。 用于生产力学性能要求高、抗银纹性能好的工业产品及航空用有机玻璃。 （1）在预聚釜内进行单体的部分聚合，可以减轻模具的热负荷；缩短单体 在模具内的聚合时间，提高生产效率，保证产品质量； （2）使一部分单体在模具外先行聚合，减少了其在模具内聚合时的收缩率； （3）增加粘度，从而减少在模具内的泄漏现象； （4）克服溶解于单体中氧分子的阻聚作用。 单体预聚灌模法的主要缺点： 在制造不同厚度的板材时要求预聚浆的聚合程度也有所不同；预聚浆粘度大，难以除去机械杂质和气泡。 单体 配料 制浆 第一步预聚：搅拌将各组份混合均匀，升温至85℃，停止加热。调节冷却水， 保持釜温在93℃以下，反应到粘度达到2000厘泊左右，具体根据 操作要求而定。过滤，预聚浆储藏于中间槽。 单体 配料 制浆 封合 排气 灌浆 制模 第二步浇模：先用碱液、酸液、蒸馏水洗清并烘干硅玻璃平板二大块，按所需 成品厚度，在二块玻璃中间垫上一圈包有玻璃纸的橡胶垫条，用 夹