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1、5.4 悬浮聚合,5.4.1 概述,悬浮聚合是以水为介质，将溶有引发剂的单体在水中分散成小液滴并在小液滴内进行聚合的聚合反应。溶有引发剂的一个单体小液滴,就相当本体聚合的一个小单元,因此悬浮聚合也称为小本体聚合。,5.4 悬浮聚合,5.4.1 概述,主要组分：单体、油溶性引发剂、水、分散剂,主要组分,悬浮聚合的分类,悬浮聚合可根据单体对聚合物溶解与否,将其分为均相悬浮聚合和非均相悬浮聚合。 均相悬浮聚合 如果聚合物溶于其单体中,则聚合物是透明的小珠,该种悬浮聚合称为均相悬浮聚合或称珠状聚合。 如苯乙烯的悬浮聚合、甲基丙烯酸甲酯的悬浮聚合为均相悬浮聚合。 非均相悬浮聚合 如果聚合物不溶于其单体中
2、,聚合物是不透明的小颗粒,该悬浮聚合称为非均相悬浮聚合或称沉淀聚合。 如氯乙烯、偏二氯乙烯、三氟氯乙烯和四氟乙烯的悬浮聚合为非均相悬浮聚合。,优点： 体系粘度低，传热和温度容易控制，产品分子量及其分布稳定 产品分子量比溶液聚合的高，杂质含量比乳液聚合的少 后处理工序简单，生产成本低 缺点： 必须使用分散剂；且产物中带有少量分散剂残留物。,5.4 悬浮聚合,5.4.1 概述,悬浮聚合的特点,5.4 悬浮聚合,5.4.1 概述,主要产品： 用悬浮聚合生产的聚合物有聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、丁基橡胶、乙丙橡胶等，其产量出聚合物总量的15一l4。 悬浮聚合自30年代工业化以来，
3、已成为重要的聚合方法之一。,5.4 悬浮聚合,5.4.2 液液分散和成粒过程,悬浮聚合反应机理和动力学与本体聚合相同，需要研究的是成粒机理和颗粒控制。,成粒机理,在悬浮聚合过程不溶于水的单体依靠强力搅拌的剪切力作用形成小液滴分散于水中，单体液滴与水之间的界面张力使液滴呈圆珠状，但它们相互碰撞又可以重新凝聚，即分散和凝聚是一个可逆过程。 存在剪切力与表面张力构成分散过程中一对力的平衡 液-液分散与液滴凝聚构成过程中的颗粒运动平衡。,5.4 悬浮聚合,5.4.2 液液分散和成粒过程,成粒机理,5.4 悬浮聚合,5.4.2 液液分散和成粒过程,颗粒控制,在搅拌下，单体分散成直径一般为0052mm的小
4、液滴，于适当的温度时引发剂分解为自由基，单体分子开始链引发。当聚合到一定转化率时，小液滴体系放热量增多，粘度上升，易粘接。需要加入分散剂，防止粘接。当转化率较高时，单体显著减少，聚合物大分子链因体积收缩被紧紧粘结在一起使聚合物粒子内大分子链问愈来愈充实，弹性逐渐消失，聚合物颗粒变得比较坚硬，粘接性减弱，不在聚并。,5.4 悬浮聚合,5.4.2 液液分散和成粒过程,颗粒控制,分散剂和搅拌是影响和控制粒度的两大影响因素。,5.4 悬浮聚合,5.4.3 分散剂和分散作用,为了阻止单体液珠在碰撞时不再凝聚，必须加入分散剂，分散剂在单体液珠周围形成一层保护膜或吸附在单体液珠表面，在单体液珠碰撞时，起隔离
5、作用，从而阻止或延缓单体液珠的凝聚。 悬浮聚合分散剂主要有两大类。,水溶性有机高分子物 不溶于水的无机粉末,5.4 悬浮聚合,5.4.3 分散剂和分散作用,水溶性有机高分子物,水溶性有机高分子：如聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸的盐类、明胶、羟基纤维素等； 其作用机理：主要是吸附在液滴表面，形成一层保护膜，起着保护胶体的作用。使表(界)张力降低，利于液滴分散。,5.4 悬浮聚合,5.4.3 分散剂和分散作用,不溶于水的无机粉末,不溶于水的无机粉末：如碳酸镁、碳酸钙、磷酸钙滑石粉等。 其作用机理：吸附在液滴的表面，起着机械隔离的作用。,5.4 悬浮聚合,5.4.3 分散剂和分散作用,分散剂的种类和用量的确定随聚合物的种类和颗粒度要求而定。 例如： 聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯, 要求透明，宜选用无机分散剂。 制备聚氯乙烯时,宜选用保护能力和表面张力适当的有机高分子分散剂,5.4 悬浮聚合,5.4.2 液液分散和成粒过程,成粒机理,5.4 悬浮聚合,5.4.2 液液分散和成粒过程,成粒机理,
