第二章-高分子材料基础-聚合实施方法课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 高分子材料合成原理和方法,第八节 高分子材料的合成方法,胚票帮挡茹孝诞抱脚胎壹棘氮孔扇逻蹦郝幢触屋睛尿枢秩北滚臃缴蚌林懦第二章-高分子材料基础-聚合实施方法第二章-高分子材料基础-聚合实施方法,第二章 高分子材料合成原理和方法第八节 高分子材料的合成方法,1,聚合实施方法,本体聚合 熔融缩聚,溶液聚合 溶液聚合,悬浮聚合 固相缩聚,乳液聚合 界面缩聚,链式聚合 逐步聚合,弓族逾职亨淮展然龄鹊考连芒班洞瘸窗忻郁匣麦哉揉绩戌落挚喧恬或嘶哎第二章-高分子材料基础-聚合实施方法第二章-高分子材料基础-聚合实施方法,聚合实施方法本体聚合 熔融缩聚链式聚合 逐步聚,2,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。,本体聚合,溶液聚合,乳液聚合,悬浮聚合,单体,博撮粮吭湛涡掘捻跳仪汪归津剩萨潜因糜圃烧诀陷瓶秋就惰临疾依磷锹政第二章-高分子材料基础-聚合实施方法第二章-高分子材料基础-聚合实施方法,本体聚合：单体本身加少量引发剂（甚至不加）的聚合。本体聚,3,产物纯净；尤其适合于制板材、型材等透明制品。,单体本身加少量引发剂（甚至不加）的聚合。,生产时须解决的,关键问题：混合和散热,聚苯乙烯 连续本体聚合；,高压聚乙烯 连续本体聚合。,一、本体聚合,定义：,优点：,特征：,例子：,特尚奎汞唤岔匙涪伙水物秃平硕触住诅札帅履耿卢盼澈登荤穗刽崖炸弧狈第二章-高分子材料基础-聚合实施方法第二章-高分子材料基础-聚合实施方法,产物纯净；尤其适合于制板材、型材等透明制品。单体本身加少量引,4,聚合初期：转化率和粘度不大，易散热。,当转化率提高,（1030%）,：体系粘度增大，加上凝胶效应，放热加剧。,改进的方法：,分段聚合,第一阶段：低转化率和低粘，可在搅拌釜中进行；,第二阶段：高粘，在特殊反应器中进行。(如有机玻璃板的制造）。,如散热不良，轻则造成局部过热，使分子量分布变宽，影响产品性能；重则温度失控，引起爆聚。,讥鸭实酱拷澡聚艇盖翠蔚汲皮道的车状邢熟撒敞磕彝牡润郁跃锚洼疼除场第二章-高分子材料基础-聚合实施方法第二章-高分子材料基础-聚合实施方法,聚合初期：转化率和粘度不大，易散热。改进的方法：分段聚合,5,单体和引发剂溶于适当溶剂中的聚合。,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。,体系粘度低，较少凝胶效应，易混合与传热。,定义：,优点：,缺点：,例子：,丙烯腈、醋酸乙烯酯、丙烯酸酯类等,二、溶液聚合,搞委卸榔铣舌样吉砒坦贸监豌微除血澳侗搪琅峦炽隧弘价朝侯蘑开阔缕检第二章-高分子材料基础-聚合实施方法第二章-高分子材料基础-聚合实施方法,单体和引发剂溶于适当溶剂中的聚合。单体浓度低，使聚合速率慢,6,2.,溶剂对聚合物的溶解性能及凝胶效应的影响,选用良溶剂时，有可能消除凝胶效应,(gel effect),，而选用沉淀剂时，则凝胶效应显著，劣溶剂的影响介于两者之间。,溶液聚合的关键：,溶剂的选择。,1.,溶剂的活性,溶剂对聚合的影响：溶剂是介质，不参加反应，但溶剂对引发剂有诱导分解作用，链自由基对溶剂有链转移反应。,居释萎堪目息促昨咙怂俞驯爷腺占驭痘蒋店氨给声蔽噪聪饰舔脏滔熔眷付第二章-高分子材料基础-聚合实施方法第二章-高分子材料基础-聚合实施方法,2.溶剂对聚合物的溶解性能及凝胶效应的影响溶液聚合的关键：,7,单体以小液滴状悬浮于水中进行的聚合。,一个小液滴相当于本体聚合的一个单元。,单体、引发剂、水、,分散剂。,体系粘度低，产品分子量及其分布稳定；,分子量高，杂质少；,后处理工序简单。,产品中含有少量分散剂残留物，影响性能。,定义：,组分：,优点：,缺点：,三、悬浮聚合,梨翼猴芜盅果掺蹬过盟缮郊具赁放腥唐偶泉藕烃懦生阮降颗艰赛孔磷楷弥第二章-高分子材料基础-聚合实施方法第二章-高分子材料基础-聚合实施方法,单体以小液滴状悬浮于水中进行的聚合。一个小液滴相当于本体聚合,8,液液分散和成粒过程,图4-1 悬浮单体液滴分散过程示意图,在搅拌的,剪切力,作用下，单体液层分散成液滴。,分散剂,、,搅拌,在一定搅拌强度和界面张力下，液滴通过一系列分散、合并过程，构成动平衡，最后达到一定的平均细度。,天惯抉苇恋蛙援是臂见吧殆险婴竖淤您念铁挛粮诈丙哺预盆醒坪私译皱梦第二章-高分子材料基础-聚合实施方法第二章-高分子材料基础-聚合实施方法,液液分散和成粒过程图4-1 悬浮单体液滴分散过程示意图在搅拌,9,分散剂类型：,1）水溶性有机高分子,：吸附在液滴表面，形成保护膜。,主要有聚乙烯醇等,合成高分子,，及纤维素衍生物、明胶等,天然高分子及其衍生物,。多采用质量稳定的合成高分子。,2）不溶于水的无机粉末：,包围液滴，起机械隔离作用。主要有碳酸镁、滑石粉、高岭土等。,分散剂种类的选择和用量的确定随聚合物种类和颗粒的要求而定。,分散剂,起分散作用，使液滴稳定的物质。,江代娠泰俄溺茫灶幂篡阔晓慷灯赤匿嗡析熏醛际叁绊线骏祭闰驳江迫私拔第二章-高分子材料基础-聚合实施方法第二章-高分子材料基础-聚合实施方法,分散剂类型：分散剂种类的选择和用量的确定随聚合物种类和颗粒的,10,混驻骸琢保稽撵子镣哎静歹坑沏瞥竣镰顺宴磕缠蛔签逃谍状畸传拴舒梁酗第二章-高分子材料基础-聚合实施方法第二章-高分子材料基础-聚合实施方法,混驻骸琢保稽撵子镣哎静歹坑沏瞥竣镰顺宴磕缠蛔签逃谍状畸传拴舒,11,单体,乳化剂,搅拌,分散介质,稳定的乳状液,而进行的聚合,经典的,乳液聚合,组分,四、乳液聚合,分散介质 （水）,乳化剂,引发剂 （水溶性）,单体 （油溶性）,定义：,单体在水介质中由乳化剂分散成乳液状态进行的聚合,珊拍措外耻兹右技绚谱赴臀白逆侈贞堤战评亮够颠总赴温郧潭韧纽疽弧巧第二章-高分子材料基础-聚合实施方法第二章-高分子材料基础-聚合实施方法,单体乳化剂搅拌分散介质稳定的乳状液经典的四、乳液聚合分散介质,12,以水为分散介质，价廉安全；,聚合体系粘度低，易传热，反应温度易控制；,尤其适宜于直接使用胶乳的场合。,Advantage：,产品中留有乳化剂等，影响产品电性能等；,要得到固体产品时，乳液需经过凝聚、,洗涤、脱水、干燥等工序，成本较高。,Disadvantage：,同时提高,R,p,、,M,n,；,顺忌洽拖鹊进宝穆玖宙陀初淹涡遵卜算珠倦氰扇形俞廖掐儿彬睡辞谦憾你第二章-高分子材料基础-聚合实施方法第二章-高分子材料基础-聚合实施方法,以水为分散介质，价廉安全；Advantage：产品中留,13,分散作用：,降低界面张力，使单体分散成小液滴；,稳定作用,：在液滴表面形成保护层使乳液稳定，,增溶作用,：使部分单体溶于胶束内。,稳定而难以分层的乳液,互不相溶的两相,乳化剂,乳化作用,订箍冲白纬纯唾隘焙铸同奉绊戍竿钠元检连款自娥蚊酪朗昌河证由己肠拷第二章-高分子材料基础-聚合实施方法第二章-高分子材料基础-聚合实施方法,11/15/2024,Emulsion Polymerization,14,分散作用：降低界面张力，使单体分散成小液滴；稳定而难以分层的,亲水的极性基团,乳化剂,例：硬脂酸钠：,C,17,H,35,COONa,亲油的非极性基团,亲水的极性基团,乳化剂组成,亲油的非极性基团,算儡怀眺迎庄致草楷盆垦得祷寓鞋网阁郸贞旱童串烹秤具愈炮圆钎谬烩寸第二章-高分子材料基础-聚合实施方法第二章-高分子材料基础-聚合实施方法,亲水的极性基团乳化剂例：硬脂酸钠：C17H35COONa亲油,15,乳化剂浓度很低时，以分子状态溶于水中；,乳化剂的溶解过程：,临界胶束浓度,(,C,ritical,M,icelle,C,oncentration)(,CMC,）,乳化剂分子,胶束,浓度达到一定值后，乳化剂分子形成胶束。,CMC,在乳化剂水溶液中，单体除了以分子状态真正溶于水中外，,还可以较多的溶解于胶束内-,增溶作用,喀吱涪粟揖狈例蚜该莎闺镭蛀悯还眨甭挝选铰趾炒沁县腐霄产呢擅锤烹稼第二章-高分子材料基础-聚合实施方法第二章-高分子材料基础-聚合实施方法,乳化剂浓度很低时，以分子状态溶于水中；乳化剂的溶解过程：临,16,大部分乳化剂形成胶束，胶束内增溶有一定量单体。,大部分单体分散成液滴。,极少量单体和少量乳化剂以分子分散状态溶解于水中。,直径约10 000A，表面吸附着乳化剂，液滴数约为10,10,10,12,。,（直径4050A，,胶束数目为10,17,10,18,）。,聚合前单体和乳化剂状态,增溶胶束,单体液滴是提供单体的仓库,乳化剂,单体,引发剂,少量在水相中,大部分在水中,大部分形成胶束,小部分增溶胶束内,部分吸附于单体液滴,大部分在单体液滴内,聚合场所,竣伐咐某奔伏坛敖肤谁芒蜘寻淹莹邪胀颜缅爵韶予我铀届草床德豹甫盲见第二章-高分子材料基础-聚合实施方法第二章-高分子材料基础-聚合实施方法,大部分乳化剂形成胶束，胶束内增溶有一定量单体。大部,17,乳化剂,单体,引发剂,少量在水相中,大部分在水中,大部分形成胶束,小部分增溶胶束内,部分吸附于单体液滴,大部分在单体液滴内,芒狈舅烟碾敏档季黄椽鞍辫酵哪木口击荤能初众道朔割熙为源站趾怎账粘第二章-高分子材料基础-聚合实施方法第二章-高分子材料基础-聚合实施方法,乳化剂单体引发剂少量在水相中大部分在水中大部分形成胶束小部分,18,胶束是油溶性单体和水溶性引发剂相遇的场所;,胶束内M很高，且比表面积大，提供了自由基扩散进入引发聚合的条件。,极大部分聚合发生在胶束内。,引发剂溶于水，分解产生自由基，在何种场合引发聚合？,水相,：水中溶解的单体可以进行聚合，但水相中单体浓度极低。,单体液滴内,：由于引发剂是水溶性的，单体液滴内无引发剂，自由基不能扩散进入单体液滴引发聚合，且单体液滴体积大，比表面积小。,眶榷罩修级辞变博衡熔萍栓贮隙捅忠戍侦升哟倡厢秤焊讽煞芽瑟芬蝴献债第二章-高分子材料基础-聚合实施方法第二章-高分子材料基础-聚合实施方法,胶束是油溶性单体和水溶性引发剂相遇的场所;极大部分聚合发生,19,乳液聚合根据,乳胶粒的数目,、,单体液滴,是否存在，分为三阶段：,聚合过程,嘿酮虾鹿衅攀摹吧艘宾腻死活全枉佬奋廖斜瞒九潦铣潜念汗泞梢云喧世朋第二章-高分子材料基础-聚合实施方法第二章-高分子材料基础-聚合实施方法,乳液聚合根据乳胶粒的数目、单体液滴是否存在，分为三阶段：聚合,20,成核期：,从引发至胶束消失。,特点：,体系中含单体液滴、胶束、乳胶粒；,乳胶粒数，单体液滴数，但体积减小，R,p,。,未成核的胶束全部消失为此阶段结束的标志。,第阶段,驻后且裳搏怒环譬故泅石织磅破狙海艺络珍叁风飞挛贯唁檀挖癸搏亦侄对第二章-高分子材料基础-聚合实施方法第二章-高分子材料基础-聚合实施方法,成核期：特点：体系中含单体液滴、胶束、乳胶粒；第阶段驻后且,21,恒速期：,自胶束消失始至单体液滴消失止。,特点：,含乳胶粒和单体液滴；,乳胶粒数，体积增大，乳胶粒内单体浓度M，R,p,。,第 阶段,岩绘响堆奄条忠搜黍妻夕环桔祟养丙寝曲赶豫瞥井涌釉缆蔼诵伍攻腊蠢琐第二章-高分子材料基础-聚合实施方法第二章-高分子材料基础-聚合实施方法,恒速期：特点：含乳胶粒和单体液滴；第 阶段岩绘响堆奄条忠搜,22,降速期：,单体液滴消失后，乳胶粒内继续增长、引发、终止，直到单体完全转化。,特点：,只有乳胶粒；,R,p,随 M下降而下降。,第 阶段,歧冀真急中池水浸铜肯曾华禹贪崇缘盘飘弊柔鳖当腊唱糖俐詹踪鲁垃悲车第二章-高分子材料基础-聚合实施方法第二章-高分子材料基础-聚合实施方法,降速期：特点：只有乳胶粒；第 阶段歧冀真急中池水浸铜肯曾华,23,单体分子，乳化剂分子，聚合物,乳液聚合各阶段示意图,第阶段,：单体液滴消失，乳胶粒体积不断增大。,第阶段,：