聚合过程及聚合反应器.pptx

聚合过程及聚合反应

器

第一页，共二十五页，2022年，8月28日

·实际的聚合物生产工业，通常由原料准备与精致、引发剂配制、聚合、分离、后处理

等六个工艺过程所组成。

·随着聚合物品种不同，生产工艺条件不同，辅助过程的重要性会有所差别，但聚合过程始终是整个工艺过程的核心。

·采用不同的聚合反应器对聚合产物的结构和性能会产生显著的影响。

·聚合方法的选择除了要考虑单体的化学特性、传热方式、聚合物的特性、对产品的质量

要求外，还要考虑能否实现大型化、连续化，以及反应器的结构与特性。

·工业上常用的聚合方法有本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合及溶液聚合。

1.本体聚合

·本体聚合的最大特点是在聚合过程中，除了

引发剂外不须加入分散剂、乳化剂等聚合助剂或溶剂，所以产品的纯度高。

·与其他聚合方法相比，工艺流程简单，能耗低，成本低，对环境的污染小。

·从反应器的利用率来看，它是所有聚合方法中最高的。

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·本体聚合的工业化困难是如何及时、有效的移走反应放出的大量反应热。

·特别是在反应后期，转化率高，反应体系的粘度剧增，造成混合、传热困难，反应情

况恶化。

·如果不能及时移走反应热，就会使体系温度上升，聚合度下降，聚合度分布变宽，副

反应增加，甚至引起爆聚。

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·工业上常采用两段聚合法来解决传热与混合

问题。

·第一段为预聚合，此时转化率控制的低一点，反应器可采用搅拌釜式反应器。

·小型本体聚合可采用间歇搅拌釜；大型本体聚合装置可采用连续搅拌釜。

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·第二段为后聚合，此时采用的反应器为塔式或特殊类型的聚合反应器。

·本体聚合因反应前后温差变化太大而使产物的聚合度分布变宽，产物的性能变差。

·但本体是一种最简单的聚合体系，几乎所有的聚合物均可用此法制备，所以它的通用

性很强，有可能发展成为最简单的工业聚合方法。

2.悬浮聚合

·悬浮聚合的机理与本体聚合相同，只是把单体分散成液滴悬浮于水中进行聚合，这样

解决了传热的问题，但设备的生产能力相应减小了。

·另外，聚合过程中要加入分散剂来稳定液滴，这就增加了后处理设备。

·悬浮聚合产品的纯度高，工艺过程的简单程度仅次于本体聚合。

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·悬浮聚合的缺点是不易实现连续化，因为在

连续悬浮聚合时，釜与釜之间输送物料的

管道由于没有搅拌，粒子很容易粘于管壁，最终堵塞管道，使操作无法进行。

·另一个缺点是通用性差，它只适用于特殊的单体-引发剂体系。因为悬浮聚合的连续相用水时，当使用的引发剂遇水分解时，就不能采用。

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3.乳液聚合

·乳液聚合是在乳胶粒子中进行反应，反应速率高，产物聚合度高，乳液聚合也是用水

作连续相，所以传热问题也易于解决。

·但在乳液聚合时为了稳定乳液，加入了多种助剂，而有些助剂很难从产物中去除，故

乳液聚合的产品适用于产品纯度要求不高的场合。

·大部分的乳液聚合已经实现了大型化和连续化。

·乳液聚合的缺点：

·为了去除聚合过程中加入的各种助剂，使后处理过程变得复杂，设备投资增加，成本

提高；

·通用性不大；

·废水的污染严重。

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·在溶液聚合中，由于溶剂的使用，使聚合体系的粘度减小，有利于物料的混合与传热。

·溶液聚合的通用性比较大，易于实现大型化和连续化。

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4.溶液聚合

·由于使用溶剂，增加了溶剂的回收与处理设备；

·溶剂有时候会发生链转移反应，导致产品的

分子量较低；

·溶剂污染比较严重，增加消防隐患。

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·溶液聚合的主要缺点是：

评价指标

工艺

悬浮聚合

乳液聚合

溶液聚台

本体聚会

操作性能

好

稍好

不好

不好

安全性

反应的稳定性

好

好

好

不好

废水、废气(公害)

少

浆料废水

溶剂废水、废气

少

生产性

原料

纯度

要求纯度

要求纯度

粗制单体的可能性(将杂质当作溶剂来考虑)

要求纯度

聚合

连续化

目前分批操作

几乎是连续操作

几乎是连续操作

几乎是连续操作

大型化

稍有问题

问题不太大

有问题

有问题

高浓度化

单体浓度有限度(由于除去反应热与拉形的缘故)

单体浓度有限度

(除去反应热与胶乳的稳定性)

单体浓