辽宁石化职业技术学院教案副页
第七章 聚合反应的工业实施方法
第一节 缩聚反应的工业实施方法
工业实施方法主要有:熔融缩聚、固相缩聚、溶液缩聚、界面缩聚、乳液缩聚等。 一、熔融缩聚
1.定义:指反应中不加溶剂,反应温度在单体和缩聚物熔融温度以上进行的缩聚反应。
2.特点:(1)反应温度高(一般在200℃以上);
(2)利于提高反应速率和排出低分子副产物; (3)符合可逆平衡规律;
(4)单体易发生成环反应,缩聚物易发生裂解反应。 3.工艺特点:
(1)不用溶剂、工艺过程简单、成本低(聚酯、聚酰胺、聚氨酯)
熔融→缩聚→造粒→干燥→成品 (2)反应需要在高温(200~300℃)下进行; (3)反应时间较长(4——6小时); (4)常需在惰性气体的保护下进行; (5)反应后期需要在高真空度下进行; (6)反应物的浓度大,生产能力大。 4.关键问题:充分除出低分子副产物。 5.影响因素: (1)单体配料比
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对产物平均相对分子质量有决定性影响。 生产上:混缩聚→均缩聚
挥发性较大的单体采用适当多加
(2)反应程度
通过排出低分子副产物的办法提高反应程度。 方法:提高真空度;
强烈机械搅拌;
改善反应器结构(如采用卧式缩聚釜、薄层缩聚法等); 采用扩链剂(扩链剂能增加低分子副产物的扩散速率); 通入惰性气体。
(3)温度、氧、杂质
先高温后低温;
通入惰性气体,并加入抗氧剂; 清除杂质。 (4)催化剂
加入能提高反应速率。
二、固相缩聚
1.定义:指在原料熔点(或软化温度)以下进行的缩聚反应。 2.类型:
(1)反应温度在单体熔点以下的固相缩聚→固相缩聚
(2)反应温度在单体熔点以上,但在缩聚物熔点以下的→熔融缩聚制备预聚物,再在预聚物熔点(或软化点)以下进行固相缩聚。
(3)体型缩聚反应或环化缩聚反应→固态下进行的。
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3.特点:
(1)反应慢,表观活化能大; (2)固相缩聚是扩散控制的过程; (3)动力学特点→有明显的自催化效应;
(4)对反应物的物理结构很敏感 物理结构包括晶格结构、结晶缺陷、杂质等。
(5)可采用反应成型法 4.影响因素:
(1)单体配料比及单官能团化合物
混缩聚时,一种单体过量→产物相对分子质量降低。 (2)反应程度
真空度增加→产物的相对分子质量提高。 (3)温度
温度范围较窄,(熔点以下15~30℃左右) (4)添加物 (5)原料粒度
原料粒度越小→反应速率越快。
三、溶液缩聚
1.定义;在溶剂中进行的缩聚反应。 2.类型:
(1)根据反应温度分:高温、低温(100℃以下)溶液缩聚。 (2)按反应性质分:可逆、不可逆溶液缩聚。 (3)按产物溶解情况分:均相、非均相溶液缩聚。
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