溶有
引发剂的
单体以液滴状悬浮于水中进行
自由基聚合的方法称为悬浮聚合法。整体看水为连续相,
单体为分散相。聚合在每个小液滴内进行,反应机理与本体聚合相同,可看作小珠本体聚合。同样也可根据
聚合物在
单体中的溶解性有均相、非均相聚合之分。如是将水溶性
单体的水溶液作为分散相悬浮于油类连续相中,在
引发剂的作用下进行聚合的方法,称为反相悬浮聚合法。
单体以小液滴状悬浮在分散介质中的聚合反应称为悬浮聚合。悬浮聚合是单体以小液滴悬浮在水中的聚合。单体中溶有引发剂,一个小液滴就相当于本体聚合的一个小单元。从单体液滴转变为聚合物固体粒子,中间经过聚合物-单体粘性粒子阶段,为了防止粒子相互粘结在一起,体系中须加有分散剂,以便在粒子表面形成保护膜。悬浮聚合的反应机理与本体聚合相同,也有均相聚合和沉淀聚合之分。悬浮聚合物的粒径约0.05~2mm(或0.01~5mm),主要受搅拌和分散控制。
悬浮聚合的反应机理与本体聚合相同,也有均相聚合和沉淀聚合(非均相)之分。若是均相聚合的话,在分散剂的作用下,单体在单体液滴里聚合,最终形成均匀坚硬透明的球珠状粒子;若是非均相聚合,引发剂在单体液滴引发得链自由基相互缠结在一起沉淀,形成最初的相分离物——原始微粒,原始微粒凝聚的初级粒子核。初级粒子核一经形成就开始成长为早期的初级粒子,呈现相分离,体系变浑浊。因为形成的聚合物不溶于单体,所以在聚合主要是在聚合物的溶胀体进行不在形成初核,初级粒子数不在增加而是均匀地长大(初级粒子核吸附获捕捉单体相得自由基而增长、终止)。在这过程中,聚合热来不及散出获引发剂分布不均,导致颗粒内部局部温度过高,初级粒子熔结,形成凝聚体,即“玻璃珠”。
单体+(油溶性)
引发剂+双亲性
分散剂+去离子水,油溶性引发剂主要有油溶性引发剂主要有
偶氮引发剂和过氧类引发剂,偶氮类引发剂有
偶氮二异丁腈、
偶氮二异庚腈、
偶氮二异戊腈、
偶氮二环己基甲腈、
偶氮二异丁酸二甲酯引发剂等,过氧化物主要是过氧化二苯甲酰这一类物质。
分散剂是以有机和无机之分,有机有聚乙烯醇类、无机有碳酸钙、碳酸镁,硫酸钡等。具体用哪种可根据产品的性能要求来决定。
②必须使用
分散剂,且在聚合完成后,很难从聚合产物中除去,会影响聚合产物的性能(如外观,老化性能等);
悬浮聚合法的典型生产工艺过程是将
单体、水、
引发剂、
分散剂等加入反应釜中,加热,并采取适当的手段使之保持在一定温度下进行
聚合反应,反应结束后回收未反应
单体,离心脱水、干燥得产品。
悬浮聚合所使用的
单体或单体混合物应为液体,要求单体纯度>99.98%。
悬浮聚合目前大都为
自由基聚合,但在工业上应用很广。如
聚氯乙烯的生产75%采用悬浮聚合过程,聚合釜也渐趋大型化;
聚苯乙烯及苯乙烯共聚物主要也采用悬浮聚合法生产;其他还有聚醋酸乙烯、聚丙烯酸酯类、
氟树脂等。
聚合在带有夹套的搪瓷釜或不锈钢釜内进行,间歇操作。大型釜除依靠夹套传热外,还配有内冷管或(和)釜顶冷凝器,并设法提高传热系数。悬浮聚合体系粘度不高,搅拌一般采用小尺寸、高转数的透平式、桨式、三叶后掠式搅拌桨。