第四章__自由基悬浮聚合原理及生产工艺
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苯乙烯自由基悬浮聚合工艺流程苯乙烯自由基悬浮聚合呀,这可有点意思呢。
咱先来说说啥是苯乙烯自由基悬浮聚合的原料吧。
苯乙烯那可是这个反应的主角呢,就像一场戏里的大明星。
它是一种无色透明的液体,有股淡淡的香味。
不过这香味可不能多闻,毕竟它是化学品呢。
除了苯乙烯,还得有引发剂,这引发剂就像是一个小导火索,一点它呀,整个聚合反应就开始热闹起来啦。
还有分散剂也不能少,分散剂就像一个和事佬,让苯乙烯液滴在水相中能乖乖地分散开,不会聚到一块儿变成一大坨。
再讲讲反应的环境吧。
这个反应是在水相中进行的哦。
想象一下,水就像一个大舞台,苯乙烯小液滴们就在这个舞台上开始它们的表演。
反应的温度也很关键呢,就像人感觉最舒服的温度一样,这个反应也有它最合适的温度范围。
如果温度太高了,那反应就像脱缰的野马,可能会失控;要是温度太低呢,反应就会变得懒洋洋的,不怎么爱动,聚合反应就进行得很慢很慢。
然后就是反应的过程啦。
当把苯乙烯、引发剂还有分散剂都放到水里后,搅拌就开始啦。
搅拌就像是一个指挥家的指挥棒,让所有的东西都动起来,混合均匀。
引发剂开始发挥它的作用,产生自由基,这些自由基就像一个个小信使,跑到苯乙烯分子旁边,拉着它们的手,让它们开始连接起来。
一个苯乙烯分子拉着另一个苯乙烯分子,慢慢地就形成了长长的聚合物链。
这个过程中呢,分散剂一直守在旁边,保证每个小液滴都能好好地进行自己的反应,不会互相干扰。
反应到一定程度后呀,就得到了我们想要的聚合物啦。
这个聚合物看起来就像一颗颗小珠子似的,悬浮在水里面。
这时候要把这些小珠子从水里分离出来呢。
就像从沙子里挑出珍珠一样,不过这个过程可比挑珍珠要复杂一点。
得经过过滤、洗涤这些步骤,把多余的东西都去掉,只留下纯净的聚合物。
这个苯乙烯自由基悬浮聚合的工艺流程啊,虽然听起来有点复杂,但就像做一道复杂的菜一样,每个步骤都有它的意义。
每一个原料、每一个反应条件就像做菜的食材和火候一样,只有都把握好了,才能做出美味的“菜”,也就是得到我们想要的聚合物产品。
“聚合物合成原理及工艺学”
习题集
第一章绪论
1.试述高分子合成工艺学的主要任务。
2.简述高分子材料的主要类型,主要品种以及发展方向。
3.用方块图表示高分子合成材料的生产过程,说明每一步骤的主要特点及
意义。
4.如何评价生产工艺合理及先进性。
5.开发新产品或新工艺的步骤和需注意的问题有哪些?
第二章生产单体的原料路线
1.简述高分子合成材料的基本原料(即三烯、三苯、乙炔)的来源。
2.简述石油裂解制烯烃的工艺过程。
3.如何由石油原料制得芳烃?并写出其中的主要化学反应及工艺过程。
4.画出C4馏分中制取丁二烯的流程简图,并说明采用萃取精馏的目的。
5.简述从三烯(乙烯、丙烯、丁二烯)、三苯(苯、甲苯、二甲苯),乙炔出发制备高分子材料的主要单体合成路线(可用方程式或图表表示,并注明基本工艺条件)。
6.如何由煤炭路线及石油化工路线生产氯乙烯单体?
7.简述苯乙烯的生产方法。
8.试述合成高分子材料所用单体的主要性能,在贮存、运输过程中以及在使用时应注意哪些问题?
9.论述乙烯产量与高分子合成工艺的关系。
第三章游离基本体聚合生产工艺
1.自由基聚合过程中反应速度和聚合物分子量与哪些因素有关?工艺过程
中如何调节?。
【精品】苯乙烯自由基悬浮聚合引言苯乙烯是一种广泛应用的塑料原料,它主要用于制造日常用品,例如衣服、鞋子、玩具和电器等等。
苯乙烯可以通过各种方法制备,而自由基悬浮聚合是其中最常用的方法之一。
在自由基悬浮聚合中,单体苯乙烯溶于水中,然后通过添加引发剂,在空气的存在下被引发聚合。
该过程中,单体将自由基吸收并加入聚合物链上,不断延长聚合物链的长度,从而形成微小的聚合物粒子。
本文将详细介绍苯乙烯自由基悬浮聚合的原理、机理、影响因素和应用等方面。
原理自由基悬浮聚合是通过引发剂引发单体聚合而形成聚合物粒子的过程。
引发剂通过释放自由基,将差别较大的单体物质化合成具有相似性能的聚合物粒子。
苯乙烯自由基悬浮聚合的原理可以简述如下:1. 单体苯乙烯分散在水中。
该分散体系称为“乳液”。
2. 引发剂向乳液体系中加入并催化分解,释放出苯乙烯的自由基。
自由基会从单体中吸收氢,然后将其聚合到聚合物链上。
3. 在聚合的过程中,聚合物链会延长并折叠,形成微小的聚合物粒子。
机理苯乙烯自由基悬浮聚合的机理可以分为三步:引发、传递和终止。
引发剂在发生分解后产生的自由基将会引发聚合反应,引发步骤是聚合过程起始的重要步骤。
引发剂可以分为热引发剂和光引发剂,热引发剂通常需要引起外部热源来引发反应,而光引发剂通常需要有外部光源提供光能活化。
以过硫酸铵为例,该引发剂在热解后会形成自由基(R):NH4S2O8→2SO3+H2OSO3+H2O→H2SO4H2SO4+NH4S2O8→NH4HSO4+HO2SO2NH4HO2SO2NH4→H2O+N2+2SO2+R这样的自由基通过反应将聚合物链连接在一起,如下所示的反应:R+STY→SR-TYR+STY-SR→SR-TY-SR其中,TSY是一个自由基聚合的基元。
当自由基在聚合链上移动时,会将自由基加入到链的不同位置,从而扩大聚合物链长度。
在聚合过程中,自由基的传递是不可逆的,链长度随聚合时间或分子量增加而增加。
高分子化学实验苯乙烯自由基悬浮聚合一、实验目的(1)通过对苯乙烯单体的悬浮聚合实验,了解自由基悬浮聚合的方法和配方中各组分的作用;(2)学习悬浮聚合的操作方法;(3)通过对聚合物颗粒均匀性和大小的控制,了解分散剂、升温速度、搅拌形式与搅拌速度对悬浮聚合的重要性。
二、实验原理悬浮聚合实质上是借助于较强烈的搅拌和悬浮剂的作用,通常将不溶于水的单体分散在介质水中,利用机械搅拌,将单体打散成直径为0.01~5mm的小液滴的形式进行本体聚合,在每个小液滴内,单体的聚合过程和机理与本体聚合相似。
悬浮聚合解决了本体聚合中不易散热的问题,产物容易分离,清洗可以得到纯度较高的颗粒状聚合物。
其主要组分有四种;单体、分散介质(水)、悬浮剂、引发剂。
1.单体单体不溶于水,如:苯乙烯(styrene)、醋酸乙烯酯(vinyl acetate)、甲基丙烯酸酯(methyl methacrylate)等。
2.分散介质分散介质大多为水,作为热传导介质。
3.悬浮剂调节聚合体系的表面张力、粘度、避免单体液滴在水相中粘结。
(1)水溶性高分子,如天然物:明胶(gelatin),淀粉(starch);合成物:聚乙烯醇(PVA)等。
(2)难溶性无机物,如:BaSO4, BaSO3,CaCO3,滑石粉,粘士等。
(3)可溶液性电介质:NaCl,KCl,Na2SO4等。
4.引发剂主要为油溶性引发剂,如:过氧化二苯甲酰(BPO),偶氮二异丁腈(AIBN)等。
三、主要仪器和试剂1.实验仪器名称及数量:三口瓶(250ml)×1,球形冷凝管×1,电热锅×1,搅拌马达与搅拌棒各×1,温度计(100℃)×1,量筒(100ml)×1,布氏漏斗×1,抽滤瓶×1。
2.实验试剂苯乙烯单体,过氧化二苯甲酰(BPO),聚乙烯醇(PVA),去离子水。
四、实验步骤(1)架好带有冷凝管、温度计、三口烧瓶的搅拌装置,如下图所示;(2)分别将0.6gBPO和16ml苯乙烯加入100ml锥形瓶中,轻轻摇动至溶解后加入250ml三口烧瓶中;(3)再将7~8ml,0.3%PVA溶液加入250ml三口烧瓶中;(4)130ml去离子水冲洗锥形瓶及量简后,加入250ml三口烧瓶中开始搅拌和加热;(5)在半小时内,将温度慢慢加热至85℃~90℃,并保持此温度聚合反应2h后,用吸管吸少量反应涂于含冷水的表面皿中观察,若聚合物颗粒变硬可结束反应;(6)将反应液冷却至室温后,过滤分离,反复水洗后,用50℃以下的温风干燥后,称重。
第四章自由基链式聚合实施方法本章要点:1.自由基链式聚合的实施:通常有本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合,它们有不同的适用场合,有着各自的优缺点;2.本体聚合:为解决散热问题,采用分段聚合;3.溶液聚合:溶剂的选择性是关键;4.悬浮聚合:聚合机理同常规的本体或溶液聚合,分散剂起到关键作用,产物的粒径达到mm级;5.乳液聚合:具有特殊的聚合机理和聚合规律,通过增加乳化剂用量可同时提高聚合速率和产物的分子量;6.大品种高分子:低密度聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙酸乙烯酯和丁苯橡胶等等,宜采取适当方法生产。
本章难点:1.乳液聚合的聚合场所:增溶胶束和乳胶粒为乳液聚合的主要差所;2.乳液聚合的聚合过程:根据聚合速率,乳液聚合分为三个阶段;聚合过程中单体和乳化剂的物料转移由单体液滴、至水相、再至乳胶粒;聚合过程中分散相(胶束、单体液滴和乳胶粒)按一定规律变化;3.乳液聚合动力学:经典的乳液聚合包含许多理想条件。
4.1 聚合方法和聚合体系4.1.1 单体在反应介质中的分散状态本体聚合没有反应介质,溶液聚合中单体以分子状态溶解在反应介质,悬浮聚合中单体以mm级的分散相悬浮于反应介质中,在乳液聚合中单体主要存在于分散相的单体液滴和乳胶粒中。
4.1.2. 按聚合体系的相态单体及其聚合物以分子状态溶解在反应介质中,聚合体系成为一相,此时为均相聚合;反之,单体或/和聚合物不溶于反应介质,聚合体系具有多个相,此时为非均相聚合。
4.1.3. 按单体的物理状态分类分为气相聚合、液相聚合和固相聚合。
4.2 本体聚合4.2.1 本体聚合的组成和特点本体聚合体系由单体、引发剂和少量助剂组成。
除用引发剂进行聚合以外,还可用光和辐照来进行聚合。
本体聚合的聚合速率高,产物纯度大,但是散热和搅拌困难。
4.2.2 本体聚合的适用场合产物纯度高,特别适用于生产板材和型材等透明制品,且所用设备比较简单。
本体聚合反应,也特别适合于实验室研究。