| 词条 | 本体聚合 |
| 释义 | § 定义及简介 本体聚合（bulk polymerization；mass polymerization ）是单体(或原料低分子物)在不加溶剂以及其它分散剂的条件下，由引发剂或光、热、辐射作用下其自身进行聚合引发的聚合反应。有时也可加少量着色剂、增塑剂、分子量调节剂等。液态、气态、固态单体都可以进行本体聚合。单体和聚合物处于熔融状态的熔融聚合也属于本体聚合范畴。按照聚合物是否溶于单体，分为均相和非均相本体聚合。是制造聚合物的主要方法之一。 § 特点 特点：产品纯净，电性能好，可直接进行浇铸成型；生产设备利用率高，操作简单，不需要复杂的分离、提纯操作。 优点：生产工艺简单，流程短，使用生产设备少，投资较少；反应器有效反应容积大，生产能力大，易于连续化，生产成本低． 缺点：热效应相对较大，自动加速效应造成产品有气泡，变色，严重时则温度失控，引起爆聚，使产品达标难度加大．由于体系粘度随聚合不断增加，混合和传热困难；在自由基聚合情况下，有时还会出现聚合速率自动加速现象，如果控制不当，将引起爆聚；产物分子量分布宽，未反应的单体难以除尽，制品机械性能变差等。 解决缺点的方法[1]： １．为了改进产品性能或成型加工的需要而加入有特定功能的添加剂，像增塑剂，抗氧剂，内润滑剂，紫外线吸收剂及颜料等； ２．为了调节反应速率，适当降低反映温度而加入一定量的专用引发剂；为了降低体系黏度改善流动性，加入少量内润滑剂或溶剂； ３．采用较低的反应温度，较低的引发剂浓度进行聚合，使放热缓和； ４．在反应进行到一定转化率而此时反应黏度还不算太高时，就分离出聚合物； ５．分段聚合，将聚合过程分为几个阶段，控制转化率，自动加速效应，使反应热分成几个阶段放出； ６．改进反应器内的流体输送方法，完善搅拌器和传热系统，以利于聚合设备的传热，研究开发专用特型设备等； ７．采用气相本体聚合方法，研制出专用高效催化剂，大大减低了操作压力，并且解决了相关的工程设备问题，使得这一技术得到广泛使用； ８．采用＂冷凝法＂进料及＂超冷凝法＂进料，利用液化了的原料在较低温度下进入反应器，直接同反应器内的热物料换热． § 应用 应用于制造透明性好的材料，以及介电性好的电器； 由于混合和传热困难，工业上自由基本体聚合不及悬浮聚合、乳液聚合应用广泛，离子聚合由于多数催化剂易被水破坏，故常采用本体聚合和溶液聚合。 § 聚合方法 分均相聚合与非均相聚合两类。如生成的聚合物能溶于各自的单体中，为均相聚合，因制得的是块状聚合物，又称块状聚合，如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等；如生成的聚合物不溶于它们的单体，在聚合过程中不断析出，为非均相聚合，又叫沉淀聚合，如乙烯、氯乙烯等。本体聚合的引发剂为油溶性引发剂，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。相对于过氧类引发剂，偶氮引发剂反应更加稳定。 § 工艺 ⑴ 本体聚合工艺 [2] 本体聚合流程 本体聚合流程针对本体聚合法聚合热难以散发的问题，工业生产上多采用两段聚合工艺。第一阶段为预聚合，可在较低温度下进行，转化率控制在10%～30%,一般在自加速以前，这时体系粘度较低，散热容易，聚合可以在较大的釜内进行。第二阶段继续进行聚合，在薄层或板状反应器中进行，或者采用分段聚合，逐步升温，提高转化率。由于本体聚合过程反应温度难以控制恒定，所以产品的分子量分布比较宽。 本体聚合的后处理主要是排除残存在聚合物中的单体。常采用的方法是将熔融的聚合物在真空中脱除单体和易挥发物, 所用设备为螺杆或真空脱气机。现在也有用泡沫脱气法，将聚合物在压力下加热使之熔融，然后突然减压使聚合物呈泡沫状，有利于单体的逸出。 本体聚合流程方块图见图 ⑵ 本体聚合反应器 工业上为解决聚合反应热的难题，在设计反应器的形状、大小时要考虑传热面积等。 在自由基聚合本体聚合所用的反应器有以 下几种。 ① 模型式反应器 主要适宜于本体浇铸聚合以制备板材、管、棒材等。模型的形状与尺寸大小根据制品的要求而定，同时要考虑到聚合时的传热问题。 ② 釜式反应器 带有搅拌装置的聚合釜，由于后期物料是高粘度流体多采用螺带式（如单螺带或双螺带）搅拌釜，操作方式可以是间歇也可是连续操作。也有根据聚合过程中粘度的变化采用数个聚合釜串联，分段聚合的连续操作方式。 ③ 本体连续聚合釜 连续聚合反应器有管式和塔式反应器两种。一般的管式反应器为空管，物料在管式反应器中呈层流状态流动。有的管式反应器在管内装有固定式混合器。 塔式反应器相当于放大的管式反应器, 无搅拌装置，物料在塔中呈柱塞状流动 § 工业化品种 LDPE 气相本体 50%PE产量 薄膜,制品,电缆,被覆料 PVC 沉淀本体 10%PVC产量 管材,板材 GPS 熔融本体(热引发) 家用电器里外装饰,电器,支架,仪表 PMMA 本体浇铸 航空透明材料,表盘,标牌 |
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