本體聚合方法適用于哪些聚合物(在高聚物生產(chǎn)中有幾種聚合物是采用本體聚合方法合成的)
1.在高聚物生產(chǎn)中有幾種聚合物是采用本體聚合方法合成的
一般的高分子物理和高分子化學的教材上都有，自由基聚合反應(yīng)在高分子合成工業(yè)中是應(yīng)用最廣泛的化學反應(yīng)，大多烯類單體的聚合或共聚都采用自由基聚合，所得聚合物都是線型高分子化合物。
按反應(yīng)體系的物理狀態(tài)自由基聚合的實施方法有本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合、乳液聚合四種方法。 ⒈ 本體聚合 本體聚合是不加任何其他介質(zhì)，只有單體在引發(fā)劑、熱、光、輻射等引發(fā)下進行的聚合。
有時還須加入少量色料、增塑劑、潤滑劑、分子量調(diào)節(jié)劑等助劑。因此本體聚合主要特點是產(chǎn)物純凈，工藝過程、設(shè)備簡單，適于制備透明和電性能好的板材、型材等制品。
不足之處是反應(yīng)體系粘度大，自動加速顯著，聚合反應(yīng)熱不易導出，溫度不易控制，易局部過熱，引起分子量分布不均。 氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)單體均可進行本體聚合，液態(tài)單體的本體聚合最重要。
⒉ 溶液聚合 單體和引發(fā)劑溶于適當溶劑中進行的聚合方法稱作溶液聚合法。溶液聚合反應(yīng)生成的聚合物溶解在所用的溶劑中為均相聚合，如聚合物不溶于所用溶劑中而沉淀析出，則為非均相聚合又稱沉淀聚合。
溶液聚合過程中使用溶劑，使體系粘度降低，因此混合和傳熱較易，溫度容易控制，較少凝膠效應(yīng)，可以避免局部過熱。 ⒊ 懸浮聚合 溶有引發(fā)劑的單體以液滴狀懸浮于水中進行自由基聚合的方法稱為懸浮聚合法。
整體看水為連續(xù)相，單體為分散相。聚合在每個小液滴內(nèi)進行，反應(yīng)機理與本體聚合相同，可看作小珠本體聚合。
同樣也可根據(jù)聚合物在單體中的溶解性有均相、非均相聚合之分。如是將水溶性單體的水溶液作為分散相懸浮于油類連續(xù)相中，在引發(fā)劑的作用下進行聚合的方法，稱為反相懸浮聚合法。
懸浮聚合體系一般有單體、引發(fā)劑、水，分散劑四個基本組分組成。不溶于水的單體在強力攪拌作用下，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、大小隨攪拌強度和分散劑的性質(zhì)而定。
懸浮聚合法因以水為介質(zhì)，體系粘度低，傳熱好，溫度易控制。產(chǎn)品分子量及其分布比較穩(wěn)定。
產(chǎn)物是固體微粒，后處理簡單，只需經(jīng)離心、干燥即可，因此成本較低。但也存在自動加速效應(yīng)，使聚合速度不易控制；產(chǎn)品中的分散劑不能徹底清除，影響產(chǎn)品純度。
⒋ 乳液聚合 乳液聚合是可用于某些自由基聚合反應(yīng)的一種獨特的方法，它涉及以乳液形式進行的單體的聚合反應(yīng)。它是指單體在乳化劑和機械攪拌作用下，在分散介質(zhì)中分散成乳狀液而進行的聚合反應(yīng)。
乳液聚合體系的組成比較復雜，一般是由單體、分散介質(zhì)、引發(fā)劑、乳化劑四組分組成。經(jīng)典乳液聚合的單體是油溶性，分散介質(zhì)通常是水，選用水溶性引發(fā)劑。
當選用油溶性單體時，則分散介質(zhì)為有機溶劑，引發(fā)劑是油溶性的，這樣的乳液體系稱為反相乳液聚合。
2.在高聚物生產(chǎn)中有幾種聚合物是采用本體聚合方法合成的
一般的高分子物理和高分子化學的教材上都有，自由基聚合反應(yīng)在高分子合成工業(yè)中是應(yīng)用最廣泛的化學反應(yīng)，大多烯類單體的聚合或共聚都采用自由基聚合，所得聚合物都是線型高分子化合物。
按反應(yīng)體系的物理狀態(tài)自由基聚合的實施方法有本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合、乳液聚合四種方法。 ⒈ 本體聚合 本體聚合是不加任何其他介質(zhì)，只有單體在引發(fā)劑、熱、光、輻射等引發(fā)下進行的聚合。
有時還須加入少量色料、增塑劑、潤滑劑、分子量調(diào)節(jié)劑等助劑。因此本體聚合主要特點是產(chǎn)物純凈，工藝過程、設(shè)備簡單，適于制備透明和電性能好的板材、型材等制品。
不足之處是反應(yīng)體系粘度大，自動加速顯著，聚合反應(yīng)熱不易導出，溫度不易控制，易局部過熱，引起分子量分布不均。 氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)單體均可進行本體聚合，液態(tài)單體的本體聚合最重要。
⒉ 溶液聚合 單體和引發(fā)劑溶于適當溶劑中進行的聚合方法稱作溶液聚合法。溶液聚合反應(yīng)生成的聚合物溶解在所用的溶劑中為均相聚合，如聚合物不溶于所用溶劑中而沉淀析出，則為非均相聚合又稱沉淀聚合。
溶液聚合過程中使用溶劑，使體系粘度降低，因此混合和傳熱較易，溫度容易控制，較少凝膠效應(yīng)，可以避免局部過熱。 ⒊ 懸浮聚合 溶有引發(fā)劑的單體以液滴狀懸浮于水中進行自由基聚合的方法稱為懸浮聚合法。
整體看水為連續(xù)相，單體為分散相。聚合在每個小液滴內(nèi)進行，反應(yīng)機理與本體聚合相同，可看作小珠本體聚合。
同樣也可根據(jù)聚合物在單體中的溶解性有均相、非均相聚合之分。如是將水溶性單體的水溶液作為分散相懸浮于油類連續(xù)相中，在引發(fā)劑的作用下進行聚合的方法，稱為反相懸浮聚合法。
懸浮聚合體系一般有單體、引發(fā)劑、水，分散劑四個基本組分組成。不溶于水的單體在強力攪拌作用下，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、大小隨攪拌強度和分散劑的性質(zhì)而定。
懸浮聚合法因以水為介質(zhì)，體系粘度低，傳熱好，溫度易控制。產(chǎn)品分子量及其分布比較穩(wěn)定。
產(chǎn)物是固體微粒，后處理簡單，只需經(jīng)離心、干燥即可，因此成本較低。但也存在自動加速效應(yīng)，使聚合速度不易控制；產(chǎn)品中的分散劑不能徹底清除，影響產(chǎn)品純度。
⒋ 乳液聚合 乳液聚合是可用于某些自由基聚合反應(yīng)的一種獨特的方法，它涉及以乳液形式進行的單體的聚合反應(yīng)。它是指單體在乳化劑和機械攪拌作用下，在分散介質(zhì)中分散成乳狀液而進行的聚合反應(yīng)。
乳液聚合體系的組成比較復雜，一般是由單體、分散介質(zhì)、引發(fā)劑、乳化劑四組分組成。經(jīng)典乳液聚合的單體是油溶性，分散介質(zhì)通常是水，選用水溶性引發(fā)劑。
當選用油溶性單體時，則分散介質(zhì)為有機溶劑，引發(fā)劑是油溶性的，這樣的乳液體系稱為反相乳液聚合。
3.本體聚合與其他各種聚合方法比較,有什么特點
本體 溶液 乳液 懸浮是 聚合方法 常用的聚合方法有本體聚合、懸浮聚合、溶液聚合和乳液聚合四種.自由基聚合可選用其中之一進行；離子型或配位聚合，一般采用溶液聚合，例如乙烯、丙烯采用鈦催化劑聚合，由于催化劑與聚合物均不溶于溶劑，常稱淤漿聚合；縮聚反應(yīng)一般在本體或溶液中進行，分別稱為本體（熔融）縮聚和溶液縮聚，在兩相界面上的縮聚稱為界面縮聚. 在聚合溫度和壓力下為氣態(tài)或固態(tài)的單體也能聚合，分別稱為氣相聚合和固相聚合.氣相、固相和熔融聚合均可歸于本體聚合范疇.四種聚合方法的不同特點是： ①本體聚合 組分簡單，通常只含單體和少量引發(fā)劑，所以操作簡便，產(chǎn)物純凈；缺點是聚合熱不易排除.工業(yè)上用自由基本體聚合生產(chǎn)的聚合物主要品種有聚甲基丙烯酸甲酯、高壓聚乙烯和聚苯乙烯. ②溶液聚合 優(yōu)點是體系粘度低，傳熱、混合容易，溫度易于控制；缺點是聚合度較低，產(chǎn)物常含少量溶劑，使用和回收溶劑需增加設(shè)備投資和生產(chǎn)成本.溶液聚合在工業(yè)上主要用于聚合物溶液直接使用的場合，如醋酸乙烯酯在甲醇中的溶液聚合，丙烯腈溶液聚合直接作紡絲液，丙烯酸酯溶液聚合液直接作涂料和膠粘劑等. ③懸浮聚合 通常是在大量的水介質(zhì)中進行，散熱容易，產(chǎn)物是0.05~2mm左右的小顆粒，容易洗滌、。
本體 溶液 乳液 懸浮是 聚合方法 常用的聚合方法有本體聚合、懸浮聚合、溶液聚合和乳液聚合四種.自由基聚合可選用其中之一進行；離子型或配位聚合，一般采用溶液聚合，例如乙烯、丙烯采用鈦催化劑聚合，由于催化劑與聚合物均不溶于溶劑，常稱淤漿聚合；縮聚反應(yīng)一般在本體或溶液中進行，分別稱為本體（熔融）縮聚和溶液縮聚，在兩相界面上的縮聚稱為界面縮聚. 在聚合溫度和壓力下為氣態(tài)或固態(tài)的單體也能聚合，分別稱為氣相聚合和固相聚合.氣相、固相和熔融聚合均可歸于本體聚合范疇.四種聚合方法的不同特點是： ①本體聚合 組分簡單，通常只含單體和少量引發(fā)劑，所以操作簡便，產(chǎn)物純凈；缺點是聚合熱不易排除.工業(yè)上用自由基本體聚合生產(chǎn)的聚合物主要品種有聚甲基丙烯酸甲酯、高壓聚乙烯和聚苯乙烯. ②溶液聚合 優(yōu)點是體系粘度低，傳熱、混合容易，溫度易于控制；缺點是聚合度較低，產(chǎn)物常含少量溶劑，使用和回收溶劑需增加設(shè)備投資和生產(chǎn)成本.溶液聚合在工業(yè)上主要用于聚合物溶液直接使用的場合，如醋酸乙烯酯在甲醇中的溶液聚合，丙烯腈溶液聚合直接作紡絲液，丙烯酸酯溶液聚合液直接作涂料和膠粘劑等. ③懸浮聚合 通常是在大量的水介質(zhì)中進行，散熱容易，產(chǎn)物是0.05~2mm左右的小顆粒，容易洗滌、分離，產(chǎn)物純度較高；缺點是產(chǎn)物容易粘壁，影響聚合釜傳熱和生產(chǎn)周期.懸浮聚合主要用于聚氯乙烯、聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯的工業(yè)生產(chǎn). ④乳液聚合 由于使用了乳化劑而具有特殊機理，單體在膠束中引發(fā)、聚合是在單體-聚合物乳膠粒中進行.其特點是速度快、產(chǎn)物分子量大、體系粘度低、易于散熱；缺點是乳化劑等不易除凈，影響產(chǎn)物性能，特別是電性能較差，在工業(yè)上乳液聚合主要用于合成橡膠的生產(chǎn)，如丁苯橡膠、丁腈橡膠和氯丁橡膠生產(chǎn). 本體聚合和溶液聚合一般為均相反應(yīng)，但也有因聚合物不溶于單體或溶劑而沉淀出來；懸浮聚合和乳液聚合均屬非均相反應(yīng).均相體系往往屬非牛頓流體（見粘性流體流動），可直接使用，若要制得固體聚合物，則需進行沉淀分離；非均相體系固體物含量可高達30%~50%（最高達約60%），除膠乳可直接使用外，其他均需經(jīng)分離、提純等后處理. 從原理上分 可分為逐步聚合和鏈式聚合，絕大部分自由基聚合和離子聚合都屬于鏈式聚合。
4.本體聚合的聚合方法
本體聚合分為均相聚合與非均相聚合兩類。生成的聚合物能溶于各自的單體中，為均相聚合，如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等；生成的聚合物不溶于它們的單體，在聚合過程中不斷析出，為非均相聚合，又叫沉淀聚合，如乙烯、氯乙烯等。本體聚合的引發(fā)劑多為油溶性引發(fā)劑，油溶性引發(fā)劑主要有偶氮引發(fā)劑和過氧類引發(fā)劑，偶氮類引發(fā)劑有偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、偶氮二異戊腈、偶氮二環(huán)己基甲腈、偶氮二異丁酸二甲酯引發(fā)劑等。相對于過氧類引發(fā)劑，偶氮引發(fā)劑反應(yīng)更加穩(wěn)定。
5.本體聚合的典型的本體聚合工藝
⑴ 非均相本體聚合——聚氯乙稀本體聚合生產(chǎn)
氯乙烯本體聚合一般分為二個階段：
第一階段 預聚合；
第二階段：后聚合。
操作方式：間歇操作。
氯乙烯本體聚合的主要設(shè)備
聚合釜配置：1臺預聚合+5臺后聚合。
預聚釜——立式不銹鋼聚合釜，內(nèi)裝渦輪式平槳攪拌器，攪拌轉(zhuǎn)速控制在50~250rpm之間。
攪拌器的形式和大小，攪拌轉(zhuǎn)速的大小將直接關(guān)系到預聚合種子顆粒的形態(tài)和大小。
后聚釜——臥式釜（50m3 ），內(nèi)裝有慢速攪拌的三條螺帶組合的攪拌器。螺帶與釜壁間隙極小。臥式釜轉(zhuǎn)速為6~7rpm。
常采用的聚合流程方塊圖見圖
⑵ 本體澆鑄聚合——有機玻璃生產(chǎn)
第一步預聚：攪拌將各組份混合均勻，升溫至85℃，停止加熱。調(diào)節(jié)冷卻水，保持釜溫在93℃以下，反應(yīng)到粘度達到2000厘泊左右，具體根據(jù)操作要求而定。過濾，預聚漿儲藏于中間槽。
第二步澆模：先用堿液、酸液、蒸餾水洗清并烘干硅玻璃平板二大塊，按所需成品厚度，在二塊玻璃中間墊上一圈包有玻璃紙的橡膠墊條，用夾具夾好，即成一個方形?？?，把一邊向上斜放，留下澆鑄口，把預聚漿灌腔，排出氣泡，封口。
第三步聚合：把封合的模框吊入熱水箱（或烘房），根據(jù)板厚分別控制溫度在25~52℃，經(jīng)過10~160小時，到取樣檢查料源硬化為止，用直接蒸汽加熱水箱內(nèi)水至沸騰，保持二小時，通水慢慢冷卻40℃，吊出模具，取出中間有機玻璃板材，去邊，裁切后包裝。
⑶氣相本體聚合——高壓聚乙烯生產(chǎn)
所謂高壓聚乙烯是將乙烯壓縮到150~250Mpa的高壓條件下，用氧或過氧化物為引發(fā)劑，于200℃左右的溫度下經(jīng)自由基聚合反應(yīng)而制得。
高壓聚乙烯生產(chǎn)工藝的兩種方法：
釜式法：大都采用有機過氧化物為引發(fā)劑，反應(yīng)壓力較管式法低，物料停留時間長。
管式法：引發(fā)劑是氧或過氧化物，反應(yīng)器內(nèi)的壓力分布和溫度分布，反應(yīng)時間短，所得聚合物支鏈少，分子量分布寬，適宜制造薄膜制品及共聚物。
6.乳液聚合、懸浮聚合、本體聚合、溶液聚合,哪種聚合方法的純度最高
乳液聚合 優(yōu)點：散熱容易，可連續(xù)化 缺點：產(chǎn)品中留有部分乳化劑和其他助劑，純度不高 溶液聚合 優(yōu)點：散熱容易，可連續(xù)化 缺點：不宜制成干燥粉狀或粒狀樹脂 懸浮聚合 優(yōu)點：散熱容易，間歇生產(chǎn)，產(chǎn)物比較純凈 缺點：需要加分離、洗滌、干燥等程序，較為復雜 本體聚合 優(yōu)點：聚合物純凈，宜生產(chǎn)透明淺色制品；設(shè)備相對簡單 缺點：不易散熱，聚合時易發(fā)生爆聚 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行聚合引發(fā)的聚合反應(yīng)。
有時也可加少量著色劑、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：產(chǎn)品純凈，電性能好，可直接進行澆鑄成型；生產(chǎn)設(shè)備利用率高，操作簡單，不需要復雜的分離、提純 操作。優(yōu)點：生產(chǎn)工藝簡單，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：熱效應(yīng)相對較大，自動加速效應(yīng)造成產(chǎn)品有氣泡，變色，嚴 重時則溫度失控，引起爆聚，使產(chǎn)品達標難度加大.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，有時還會出現(xiàn)聚合速率自動加速現(xiàn)象，如果控制不當，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，制品機械性能變差等。
應(yīng)用 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)劑溶于適當溶劑中，在溶液狀態(tài)下進行的聚合反應(yīng)，溶液聚合（solution polymerization） 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） 溶于適當溶劑中進行聚合的過程。溶劑一般為有機溶劑，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 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，單體濃度低時可不出現(xiàn)自動加速效應(yīng)，從而避免爆聚并使聚合反應(yīng)器設(shè)計簡 化。缺點是對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，才采用溶液聚合。
優(yōu)點： 聚合熱易擴散，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；能消除自動加速現(xiàn)象。水溶液聚合是用水作溶劑，對環(huán)境保護十分有利。
缺點： 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)備利用率低導致成本增加；溶劑的使用導致環(huán)境污染問題 懸浮聚合：定義；通過強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，由油溶性引發(fā)劑引發(fā)而進行的聚合反應(yīng)，懸浮聚合體系 懸浮聚合體系一般有單體、引發(fā)劑、水，分散劑四個基本 組分組成。懸浮聚合體系是熱力學不穩(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、大小隨攪拌強度和分散劑的性質(zhì)而定。
本段特點 優(yōu)點： （1） 聚合熱易擴散，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 （1）存在自動加速作用； （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（emulsion polymerization） 是高分子合成過程中常用的一種合成方法，因為它以水作 溶劑，對環(huán)境十分有利。在乳化劑的作用下并借助于機械攪拌，使單體在水中分散成乳狀液，由引發(fā)劑引發(fā)而進行的聚合反應(yīng)。
特點 優(yōu)點 （1） 聚合反應(yīng)速度快，分子量高；2 聚合熱易擴散，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； （5） 可直接以乳液形式使用可同時實現(xiàn)高聚合速。
