Полимеризация в растворе
Требования к растворителю:
- инертен к мономеру и « возбудителю » полимеризации.
- жидкий при t° процессе.
Поддержание температуры и эффективный теплоотвод может осуществлять за счет испарения части растворителя из реакционной зоны при его кипении. После конденсации в выносном холодильнике растворитель возвращается обратно.
Преимущества:
1. можно точно регулировать концентрацию реагентов.
2. температуру.
3. структуру и состав гомо – и гетеро – полимеров.
Недостатки:
1. необходимость выделения и сушки полимера.
2. капитальные вложения и затраты энергии, на циркуляцию и регенерацию больших количеств растворителя.
На примере получения стирола:
Технологический процесс производства стирола из этилбензола состоит из двух стадий: дегидрирование этилбензола и выделение стирола – ректификата. Процесс построен как циркуляционный и предусматривает возвращение в цикл избытка этилбензола и использование конденсата водяного пара для выработки свежего перегретого пара.
Эмульсионная полимеризация.
Мономер диспергирован в виде капель размером 10 – 10 в жидкой среде, приводящей к образованию латекса со средним размером частиц 10м.
Особенности процесса:
- Дисперсная среда – вода.
- Стабилизаторы эмульсии (олеаты, польминаты, и др. соли высших жирных кислот, оксиэтилированные кислоты и полипропиленгликоли)
- Инициаторы водорастворимые (К2S2O7,H2O,(R – C = O)2)
O
Широко используются окислительно – восстановительные системы.
Механизм как правило радикальный.
- Буферные вещества для поддержания рН = const (фосфаты, гидрокарбонаты)
- Для уменьшения разветвленности цепи добавляют меркоптаны.
- Энергичное перемешивание => мономер разбивается на мелкие капли, покрытые слоем эмульгатора. На поверхности мицелл и в адсорбционных слоях. Макромолекула является центром, вокруг которого образуется частица латекса (латекс используется как товарный продукт). Далее вызывают коагуляцию латекса, добавляя раствор электролита (кислоты или соли, а выпавший осадок полимер отделяют => Mr большая и низкая степень полидисперсности.
Преимущества:
1. простота технологического оформления.
2. легкость отвода теплоты.
3. возможность получения ВМС (при больших скоростях) и высококонцентрированных латексов.
Недостатки:
1. большое количество сточных вод, требующих очистки от токсичных мономеров.
2. отмывка полимера от эмульгатора.
3. трудоёмкость сушки тонкодисперсного полимера.
На примере получения полистирола.
При эмульсионной полимеризации стирола в качестве дисперсной среды используют воду. В качестве эмульгаторов применяют мыла, соли сульфокислот парафинового и ароматического ряда.
Стирол поступает в реактор полимеризатор, снабженный рубашкой, мешалкой и обратным холодильником. Предварительно в полимеризатор подают деминерализованную воду, нагретую до 50ºС, перемешивая добавляют эмульгатор и раствор гидроксида натрия. После перемешивания смеси вводят раствор инициатора в воде. Смесь нагревают до 70ºС постепенно повышается температура за счет выделения теплоты в реакции. Продолжительность процесса 5 – 6 ч. Содержание остаточного мономера – не более 0, 5%. Для выделения полистирола из тонко дисперсной суспензии проводят коагуляцию раствором алюмокалиевых квасцов где рН = 5,5 – 6. смесь медленной струей подают в осадитель, продувают острым паром, нагревают до 75 - 85ºС, перемешивая в течении 2ч, добавляют аммиачную воду, отделяют маточный раствор и промывают полимер горячей водой. После осаждения маточный раствор сливают в систему очистки сточных вод. Промытый и отжатый полистирол передают в сушилку. Высушенный полистирол просеивают на вибрационном сите и передают на упаковку.
