聚合方法教程.ppt

2 、乳液聚合可分为三个阶段： （I） 提速阶段。乳胶颗粒不断增加，因此聚合总速率不断增加。转化率可达15%； （II） 恒速阶段。乳胶颗粒数量稳定，聚合总速率不再变化。粒径可达50~150 nm； （III）降速阶段。单体液滴消失，乳胶颗粒中单体也减少，聚合总速率降低。最终颗粒粒径0.05~0.2μm。 乳液聚合速率与分子量 5.5.5 乳液聚合动力学 在乳液聚合中，不论终止方式为偶合中止还是岐化终止，聚合度都等于动力学链长。因为在乳液聚合时，偶合终止是一个长链自由基与一个初级自由基的偶合，不影响聚合度。 从式（5-2）、（5-5）可见，Rp和聚合度都与N成正比。亦即只要增加增加乳化剂用量，提高乳胶颗粒数量，就可同时提高聚合速率和聚合度，这在工艺上是十分方便的。 聚合 方法 本体 聚合 溶液 聚合 悬浮 聚合 乳液 聚合 配方 单体、引发剂 单体、引发剂、溶剂 单体、 引发剂、 水、分散剂 单体、 水溶性引发剂 水、乳化剂 聚合 场所 本体内 溶液内 单体液滴内 胶束和 乳胶粒内 聚合 机理 遵循自由基聚合一般规律，提高速率的因素往往使分子量下降。 能同时提高 速率和分子量 生产 特征 散热难,自加速显著。可制板材 易散热，反应平稳，宜直接使用。 散热易，产物须后增加处理工序。 散热易,产物呈固态时要后处理,也可直接使用。 产品 特性 纯度高，分子量分布宽。 纯度、分子量较低。 比较纯，但有分散剂。 含有少量乳化剂。 四种聚合方法的比较 高 分 子 化 学 第 5 章 聚 合 方 法 自由基聚合实施方法 本体聚合 溶液聚合 悬浮聚合 乳液聚合 第5章 聚合方法 逐步聚合方法 熔融（本体）缩聚 溶液缩聚 界面缩聚 物料起始状态 乳液聚合 本体聚合 悬浮聚合 溶液聚合 本体聚合 ：单体本身加少量引发剂（甚至不加）的聚合 溶液聚合 ：单体和引发剂溶于适当溶剂中的聚合。 悬浮聚合 ：单体以液滴状悬浮于水中的聚合。 乳液聚合 ：单体、水、水溶性引发剂、乳化剂配成乳液 状态所进行的聚合。 单体— 介质体系 聚合方法 聚合物-单体(或溶剂)体系 均相聚合 沉淀聚合 均相 体系 本体聚合 乙烯高压聚合、 苯乙烯、丙烯酸酯 氯乙烯 溶液聚合 苯乙烯/苯、丙烯酸/水、丙烯腈/二甲基甲酰胺 苯乙烯/甲醇 丙烯酸/己烷 丙烯腈/水 非均相 体系 悬浮聚合 苯乙烯、甲甲酯 氯乙烯 乳液聚合 苯乙烯、丁二烯 氯乙烯 表5-1 聚合体系和实施方法示例 实施方法 本体聚合 溶液聚合 配方主要成分 单体、引发剂 单体、引发剂、溶剂 聚合场所 单体内 溶液内 聚合机理 自由基聚合一般机理，聚合速度↑聚合度↓ 容易向溶剂转移，聚合速率和聚合度都降低 生产特征 设备简单，易制备板材和型材，一般间歇法生产，不易散热 散热容易，可连续生产产物为溶液状。 产物特性 聚合物纯净 分子量分布较宽 分子量较小，分布较宽聚合物溶液可直接使用 表5-2 自由基聚合实施方法比较 实施方法 悬浮聚合 乳液聚合 配方主要成分 单体、油溶性引发剂、分散剂、水 单体、水溶性引发剂、 乳化剂、水 聚合场所 液滴内 胶束和乳胶粒内 聚合机理 同本体聚合 能同时提高聚合速率 和聚合度 生产特征 散热容易。间歇法生产，后续工艺复杂 散热容易。可连续生产。产物为乳液状，制备成固体后续工艺复杂 产物特性 较纯净，留有少量分散剂 留有乳化剂和其他助剂，纯净度较差 表5-2 自由基聚合实施方法比较 如何选择聚合方法： 根据产品性能的要求与经济效益，选用一种或几种方法进行。 自由基聚合：可用本体、溶液、悬浮、乳液法。 离子聚合：多选用溶液聚合，但溶剂的选择很重要。 缩聚：可选用溶液聚合、熔融聚合、界面缩聚。 特征：高粘，且不断增加(100~106 cp)；凝胶效应。 关键：散热。 体系粘度大，散热难，易造成局部过热，MWD变宽，影响性能，易爆聚。 5.2 本体聚合 组成: 单体，少量引发剂（甚至不加）的聚合。 优点:产物纯净；尤其适合于制板材、型材等透明制品。 5.3 溶液聚合 单体和引发剂溶于适当溶剂中的聚合称为溶液聚合。 组成: 单体，引发剂，溶剂。 优点: 体系粘度低，较少凝胶效应，易混合与传热。 缺点: 单体浓度低，使聚合速率慢，设备生产能力 及利用率低；易向溶剂链转移，使分子量偏 低；溶剂分离回收费用高。 工业上溶液聚合多用于聚合物溶液直接使用的场合，如涂料、胶粘剂、合成纤维纺丝液、继续化学反应等。 1. 溶剂的活性 溶剂是介质，对引发剂有诱导分解作用（极性溶剂），有链转移反应。 2.