Лекция № 12 - Технические методы полимеризации

В зависимости от среды, в которой проводится реакция, различают полимеризацию :

в среде 1- мономера, 2 – растворителя, 3 – эмульсии, 4 – суспензии

1. Полимеризация в среде мономера или «блочная» полимеризация

Проводится при повышенной температуре в сосуде (реакторе), заполненном мономером и инициатором. нагрев

│ М + И │ → │полимер │

реактор «блок»

Метод называется «блочным», т.к. полимер получают в виде блока, имеющего форму сосуда – пластины, стержня, отливки простой формы и т.д.

Полимеризацию можно проводить в большеобъемных реакторах, а полученный полимер выдавливать в виде лент, нитей, трубок, а затем гранулировать и перерабатывать для получения требуемой формы.

В зависимости от агрегатного состояния мономера различают:

а. Газовая блочная полимеризация, т.е. мономер в газообразном состоянии.

В этом случае реакция начинается на стенках сосуда (т.к. именно их нагревают для инициирования реакции), а затем уже на поверхности и в объеме мономера. Для увеличения выхода полимера (т.е. для того, чтобы больше мономера прореагировало с образованием полимерных макромолекул) газообразный мономер должен быть под давлением.

б. Жидкофазная блочная полимеризация, т.е. мономер в жидком состоянии.

В этом случае образующийся полимер может не растворяться в жидком мономере и выпадать в виде хлопьев в осадок. Тогда конечный продукт (полимер) получается в виде мелкодисперсного порошка или пористого тела.

в. Твердофазная блочная полимеризация, т.е. мономер в твердом состоянии.

В этом случае (если мономер закристаллизован) инициирование осуществляется ионизационным излучением. Скорость реакции очень велика (т.к. молекулы плотно сжаты). При увеличении температуры до температуры плавления (которое происходит на стадии роста цепи вследствие выделения энергии) скорость реакции резко возрастает и становится выше скорости реакции того же мономера в жидкой фазе. Но существует вероятность взрыва (из-за интенсивного выделения тепла)!

Недостатки метода

1. Трудность перемешивания реакционной среды из-за увеличения ее вязкости по мере развития полимеризации. Поэтому среда неоднородна по температуре: в глубине блока температура выше, чем у стенок. В результате зарождается больше полимерных цепей, а их молекулярная масса оказывается пониженной + полимер неоднороден по молекулярной массе вследствие неравномерности распределения температуры.

2. Полимер «загрязнен» мономером. Возможно растрескивание. Но если полимер не используют в форме блока, то его можно раздробить, гранулировать и удалить мономер при подобной переработке.

Достоинства метода