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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,由引發劑或光、熱、輻射作用下其自身進行聚合引發的聚合反應。有時也可加少量著色劑、增塑劑、分子量調節劑等。液態、氣態、固態單體都可以進行本體聚合。

1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,由引發劑或光、熱作用下其自身進行聚合引發的聚合反應。英文名稱bulk polymerization;mass polymerization ,是製造聚合物的主要方法之一。

2聚合方法

分均相聚合與非均相聚合兩類。如生成的聚合物能溶於各自的單體中,為均相聚合,因製得的是塊狀聚合物,又稱塊狀聚合,如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等;如生成的聚合物不溶於它們的單體,在聚合過程中不斷析出,為非均相聚合,又叫沉澱聚合,如乙烯、氯乙烯等。本體聚合的引發劑為油溶性引發劑,油溶性引發劑主要有偶氮引發劑和過氧類引發劑,偶氮類引發劑有偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、偶氮二異戊腈、偶氮二環己基甲腈、偶氮二異丁酸二甲酯引發劑等。相對於過氧類引發劑,偶氮引發劑反應更加穩定。

3特點

特點:產品純凈,電性能好,可直接進行澆鑄成型;生產設備利用率高,操作簡單,不需要複雜的分離、提純操作。
優點:生產工藝簡單,流程短,使用生產設備少,投資較少;反應器有效反應容積大,生產能力大,易於連續化,生產成本低.
缺點:熱效應相對較大,自動加速效應造成產品有氣泡,變色,嚴重時則溫度失控,引起爆聚,使產品達標難度加大.由於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,有時還會出現聚合速率自動加速現象,如果控制不當,將引起爆聚;產物分子量分佈寬,未反應的單體難以除盡,製品機械性能變差等。
解決缺點的方法:
1.為了改進產品性能或成型加工的需要而加入有特定功能的添加劑,像增塑劑,抗氧劑,內潤滑劑,紫外線吸收劑及顏料等;
2.為了調節反應速率,適當降低反映溫度而加入一定量的專用引發劑;為了降低體系黏度改善流動性,加入少量內潤滑劑或溶劑;
3.採用較低的反應溫度,較低的引發劑濃度進行聚合,使放熱緩和;
4.在反應進行到一定轉化率而此時反應黏度還不算太高時,就分離出聚合物;
5.分段聚合,將聚合過程分為幾個階段,控制轉化率,自動加速效應,使反應熱分成幾個階段放出;
6.改進反應器內的流體輸送方法,完善攪拌器和傳熱系統,以利於聚合設備的傳熱,研究開發專用特型設備等;
7.採用氣相本體聚合方法,研製出專用高效催化劑,大大減低了操作壓力,並且解決了相關的工程設備問題,使得這一技術得到廣泛使用;
8.採用"冷凝法"進料及"超冷凝法"進料,利用液化了的原料在較低溫度下進入反應器,直接同反應器內的熱物料換熱.

4應用

應用於製造透明性好的材料,以及介電性好的電器; 由於混合和傳熱困難,工業上自由基本體聚合不及懸浮聚合、乳液聚合應用廣泛,離子聚合由於多數催化劑易被水破壞,故常採用本體聚合和溶液聚合。

5工藝

⑴ 本體聚合工藝
本體聚合流程針對本體聚合法聚合熱難以散發的問題,工業生產上多採用兩段聚合工藝。第一階段為預聚合,可在較低溫度下進行,轉化率控制在10%~30%,一般在自加速以前,這時體系
本體聚合流程

  本體聚合流程

粘度較低,散熱容易,聚合可以在較大的釜內進行。第二階段繼續進行聚合,在薄層或板狀反應器中進行,或者採用分段聚合,逐步升溫,提高轉化率。由於本體聚合過程反應溫度難以控制恆定,所以產品的分子量分佈比較寬。
本體聚合的后處理主要是排除殘存在聚合物中的單體。常採用的方法是將熔融的聚合物在真空中脫除單體和易揮發物, 所用設備為螺桿或真空脫氣機。也有用泡沫脫氣法,將聚合物在壓力下加熱使之熔融,然後突然減壓使聚合物呈泡沫狀,有利於單體的逸出。
本體聚合流程方塊圖見圖
⑵ 本體聚合反應器
工業上為解決聚合反應熱的難題,在設計反應器的形狀、大小時要考慮傳熱面積等。
在自由基聚合本體聚合所用的反應器有以 下幾種。
① 模型式反應器主要適宜於本體澆鑄聚合以製備板材、管、棒材等。模型的形狀與尺寸大小根據製品的要求而定,同時要考慮到聚合時的傳熱問題。
② 釜式反應器 帶有攪拌裝置的聚合釜,由於後期物料是高粘度流體多採用螺帶式(如單螺帶或雙螺帶)攪拌釜,操作方式可以是間歇也可是連續操作。也有根據聚合過程中粘度的變化採用數個聚合釜串聯,分段聚合的連續操作方式。
③ 本體連續聚合釜 連續聚合反應器有管式和塔式反應器兩種。一般的管式反應器為空管,物料在管式反應器中呈層流狀態流動。有的管式反應器在管內裝有固定式混合器。
塔式反應器相當於放大的管式反應器, 無攪拌裝置,物料在塔中呈柱塞狀流動

6工業品種

LDPE氣相本體 50%PE產量薄膜,製品,電纜,被覆料。
PVC沉澱本體 10%PVC產量管材,板材。
GPS熔融本體(熱引發)家用電器裡外裝飾,電器,支架,儀錶。
PMMA本體澆鑄 航空透明材料,錶盤,標牌。

7常用產品

特點
1、絮凝體成型快,活性好,過濾性好。
2、不需加鹼性助劑,如遇潮解,其效果不變。
3、適應PH值寬,適應性強,用途廣泛。
4、處理過的水中鹽份少。
5、能除去重金屬及放射性物質對水的污染。
用途
⒈城市給排水凈化:河流水、水庫水、地下水。
⒉工業給水凈化。
⒊城市污水處理。
⒋工業廢水和廢渣中有用物質的回收、促進洗煤廢水中煤粉的沉降、澱粉製造業中澱粉的回收。
⒌各種工業廢水處理:印染廢水、皮革廢水、含氟廢水、重金屬廢水、含油廢水、造紙廢水、洗煤廢水、礦山廢水、釀造廢水、冶金廢水、肉類加工廢水、污水處理。
⒍造紙施膠。
⒎糖液精製。
⒏鑄造成型。
⒐布匹防皺。
⒑催化劑載體。
⒒醫藥精製。
⒓水泥速凝。
⒔化妝品原料。
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