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                     本體聚合溶液聚合懸浮聚合乳液聚合的特性及應(yīng)用

本體聚合：

本體聚合（bulk polymerization；mass polymerization ）是單體(或原料低分子物)在不加溶劑以及其它分散劑的條件下，由引發(fā)劑或光、熱、輻射作用下其自身進(jìn)行聚合引發(fā)的聚合反應(yīng)。有時(shí)也可加少量著色劑、增塑劑、分子量調(diào)節(jié)劑等。液態(tài)、氣態(tài)、固態(tài)單體都可以進(jìn)行本體聚合。：

概念；單體(或原料低分子物)在不加溶劑以及其它分散劑的條件下，由引發(fā)劑或光、熱作用下其自身進(jìn)行聚合引發(fā)的聚合反應(yīng)。英文名稱bulk polymerization；mass polymerization ，是制造聚合物的主要方法之一。特點(diǎn)：

產(chǎn)品純凈，電性能好，可直接進(jìn)行澆鑄成型；生產(chǎn)設(shè)備利用率高，操作簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的分離、提純操作。優(yōu)點(diǎn)：

生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，流程短，使用生產(chǎn)設(shè)備少，投資較少；反應(yīng)器有效反應(yīng)容積大，生產(chǎn)能力大，易于連續(xù)化，生產(chǎn)成本低．缺點(diǎn)：

熱效應(yīng)相對(duì)較大，自動(dòng)加速效應(yīng)造成產(chǎn)品有氣泡，變色，嚴(yán)重時(shí)則溫度失控，引起爆聚，使產(chǎn)品達(dá)標(biāo)難度加大．由于體系粘度隨聚合不斷增加，混合和傳熱困難；在自由基聚合情況下，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)聚合速率自動(dòng)加速現(xiàn)象，如果控制不當(dāng)，將引起爆聚；產(chǎn)物分子量分布寬，未反應(yīng)的單體難以除盡，制品機(jī)械性能變差等。應(yīng)用于制造透明性好的材料，以及介電性好的電器；由于混合和傳熱困難，工業(yè)上自由基本體聚合不及懸浮聚合、乳液聚合應(yīng)用廣泛，離子聚合由于多數(shù)催化劑易被水破壞，故常采用本體聚合和溶液聚合。

溶液聚合：

將單體和引發(fā)劑溶于適當(dāng)溶劑中,在溶液狀態(tài)下進(jìn)行的聚合反應(yīng),溶液聚合(solutionpolymerization)是高分子合成過程中一種重要的合成方法。定義溶液聚合為單體、引發(fā)劑（催化劑）溶于適當(dāng)溶劑中進(jìn)行聚合的過程。溶劑一般為有機(jī)溶劑,也可以是水,視單體、引發(fā)劑（或催化劑）和生成聚合物的性質(zhì)而定。如果形成的聚合物溶于溶劑，則聚合反應(yīng)為均相反應(yīng)，這是典型的溶液聚合；如果形成的聚合物不溶于溶劑，則聚合反應(yīng)為非均相反應(yīng)，稱為沉淀聚合，或稱為淤漿聚合。特點(diǎn)聚合體系的粘度比本體聚合低，混合和散熱比較容易，生產(chǎn)操作和溫度都易于控制，還可利用溶劑的蒸發(fā)以排除聚合熱。若為自由基聚合，單體濃度低時(shí)可不出現(xiàn)自動(dòng)加速效應(yīng)，從而避免爆聚并使聚合反應(yīng)器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化。缺點(diǎn)是對(duì)于自由基聚合往往收率較低，聚合度也比其他方法小，使用和回收大量昂貴、可燃、甚至有毒的溶劑，不僅增加生產(chǎn)成本和設(shè)備投資、降低設(shè)備生產(chǎn)能力,還會(huì)造成環(huán)境污染。如要制得固體聚合物,還要配置分離設(shè)備，增加洗滌、溶劑回收和精制等工序。所以在工業(yè)上只有采用其他聚合方法有困難或直接使用聚合物溶液時(shí)，才采用溶液聚合。優(yōu)點(diǎn):

聚合熱易擴(kuò)散,聚合反應(yīng)溫度易控制;可以溶液方式直接成品;反應(yīng)后物料易輸送;低分子物易除去;能消除自動(dòng)加速現(xiàn)象。水溶液聚合是用水作溶劑，對(duì)環(huán)境保護(hù)十分有利。缺點(diǎn):

單體被溶劑稀釋,聚合速率慢,產(chǎn)物分子量較低;消耗溶劑,溶劑的回收處理,設(shè)備利用率低,導(dǎo)致成本增加;溶劑的使用導(dǎo)致環(huán)境污染問題

懸浮聚合：

定義;通過強(qiáng)力攪拌并在分散劑的作用下,把單體分散成無數(shù)的小液珠懸浮于水中由油溶性引發(fā)劑引發(fā)而進(jìn)行的聚合反應(yīng).懸浮聚合體系一般有單體、引發(fā)劑、水，分散劑四個(gè)基本組分組成。懸浮聚合體系是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，需借攪拌和分散劑維持穩(wěn)定。在攪拌剪切作用下，溶有引發(fā)劑的單體分散成小液滴，懸浮于水中引發(fā)聚合。不溶于水的單體在強(qiáng)力攪拌作用下，被粉碎分散成小液滴，它是不穩(wěn)定的，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，分散的液滴又可能凝結(jié)成塊，為防止粘結(jié)，體系中必須加入分散劑。懸浮聚合產(chǎn)物的顆粒粒徑一般在

0.05～

0.2mm。其形狀、大小隨攪拌強(qiáng)度和分散劑的性質(zhì)而定。

本段特點(diǎn);優(yōu)點(diǎn):

(1)聚合熱易擴(kuò)散,聚合反應(yīng)溫度易控制,聚合產(chǎn)物分子量分布窄;

(2)聚合產(chǎn)物為固體珠狀顆粒,易分離,干燥.缺點(diǎn)

(1)存在自動(dòng)加速作用;

(2)必須使用分散劑,且在聚合完成后,很難從聚合產(chǎn)物中除去,會(huì)影響聚合產(chǎn)物的性能(如外觀,老化性能等);

(3)聚合產(chǎn)物顆粒會(huì)包藏少量單體,不易徹底清除,影響聚合物性能.

乳液聚合：

乳液聚合(emulsionpolymerization)是高分子合成過程中常用的一種合成方法，因?yàn)樗运魅軇?，?duì)環(huán)境十分有利。在乳化劑的作用下并借助于機(jī)械攪拌,使單體在水中分散成乳狀液,由引發(fā)劑引發(fā)而進(jìn)行的聚合反應(yīng)。特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):

(1)聚合反應(yīng)速度快，分子量高；

（2）聚合熱易擴(kuò)散,聚合反應(yīng)溫度易控制;

(3)聚合體系即使在反應(yīng)后期粘度也很低,因而也適于制備高粘性的聚合物;

(4)用水作介質(zhì)，生產(chǎn)安全及減少環(huán)境污染;

(4)可直接以乳液形式使用可同時(shí)實(shí)現(xiàn)高聚合速率和高分子量。在自由基本體聚合過程中，提高聚合速率的因素往往會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)物分子量下降。此外，乳液體系的粘度低，易于傳熱和混合，生產(chǎn)容易控制，所得膠乳可直接使用，殘余單體容易除去。缺點(diǎn)是聚合物含有乳化劑等雜質(zhì)影響制品性能;為得到固體聚合物,還要經(jīng)過凝聚、分離、洗滌等工序；反應(yīng)器的生產(chǎn)能力也比本體聚合時(shí)低。缺點(diǎn):

如果干燥需破乳,工藝較難控制

自由基，陰離子，陽離子的特征及機(jī)理？

乳液聚合產(chǎn)品的應(yīng)用 

        橡膠    丁苯 丁腈 氯丁 etc

        塑料     PTFE  ABS  PVC糊 etc

    涂料  粘合劑   織物整理劑   紙張?zhí)幚韯?nbsp;   水泥添加劑 

◆ 乳液聚合技術(shù)的發(fā)展

    共聚 

    輻射乳液聚合

    定向乳液聚合

    釜式連續(xù)乳液聚合工藝 

目前聚全氟乙丙烯乳液的凝聚方法普遍存在以下兩方面問 題：

1)處理方式是間歇式，設(shè)備利用率低，不利于后續(xù)洗滌、干燥、造粒工藝的 連續(xù)化進(jìn)行；

2)凝聚前需用去離子水對(duì)乳液進(jìn)行稀釋，生產(chǎn)成本增加，工藝復(fù)雜。

因此，仍需要開發(fā)一種聚合物乳液的凝聚(破乳)方法，它能連續(xù)進(jìn)行，從 而提高凝聚效率，降低產(chǎn)品的成本。

管線式乳化機(jī)是一種用于工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)品的乳化設(shè)備。它能高效、快速、均 勻地將一個(gè)相或多個(gè)相(液體、固體、氣體)進(jìn)入到另一互不相溶的連續(xù)相(通常液 體)的過程。而在通常情況下各個(gè)相是互不相溶的。當(dāng)外部能量輸入時(shí)，兩種物料 重組成為均一相。由于轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的高切線速度和高頻機(jī)械效應(yīng)帶來的 強(qiáng)勁動(dòng)能，使物料在定、轉(zhuǎn)子狹窄的間隙中受到強(qiáng)烈的機(jī)械及液力剪切、離心擠 壓、液層摩擦、撞擊撕裂和湍流等綜合作用，形成懸浮液(固/液)，乳液(液體 /液體)和泡沫(氣體/液體)。從而使不相溶的固相、液相、氣相在相應(yīng)成熟工藝 和適量添加劑的共同作用下，瞬間均勻精細(xì)的分散乳化，經(jīng)過高頻的循環(huán)往復(fù)， 最終得到穩(wěn)定的高品質(zhì)產(chǎn)品。