Полимеризация в растворе
Полимеризация в растворе — метод промышленной полимеризации . В этой процедуре мономер растворяют в нереакционноспособном растворителе , содержащем катализатор или инициатор .
В результате реакции образуется полимер, который также растворим в выбранном растворителе. Тепло, выделяющееся в результате реакции, поглощается растворителем, что снижает скорость реакции . Кроме того, вязкость реакционной смеси снижается, что предотвращает автоускорение при высоких концентрациях мономера . Уменьшение вязкости реакционной смеси за счет разбавления также способствует теплопередаче, что является одной из основных проблем, связанных с производством полимеров, поскольку большинство полимеризаций являются экзотермическими реакциями. Как только желаемая конверсия будет достигнута, избыток растворителя необходимо удалить, чтобы получить чистый полимер. Соответственно, полимеризация в растворе в основном используется в тех случаях, когда присутствие растворителя в любом случае желательно, как в случае с лаками и клеями . Другое применение растворов полимеров включает производство волокон путем мокрого или сухого прядения или пластиковых пленок .
Недостатками полимеризации в растворе являются снижение концентрации мономера и инициатора, приводящее к снижению скорости реакции, меньший объем использования реактора, дополнительные затраты на процесс, связанные с рециркуляцией растворителей, токсичность и другие воздействия на окружающую среду большинства органических растворителей. Одним из основных недостатков метода полимеризации в растворе является то, что каким бы инертным ни был выбранный растворитель, нельзя полностью исключить передачу цепи к растворителю и, следовательно, трудно получить продукт с очень высокой молекулярной массой. Из обычных растворителей, особенно хлорированные углеводороды, подвержены передаче цепи при радикальной полимеризации. Интенсивность передачи цепи для различных соединений можно определить количественно с использованием констант передачи цепи , а уменьшение степени полимеризации можно рассчитать с помощью уравнения Мэйо. [ 1 ]
Промышленно важные полимеры, полученные полимеризацией в растворе. [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]
[ редактировать ]Полиакрилонитрил (ПАН) получают методом радикальной полимеризации в диметилформамиде (ДМФ), диметилсульфоксиде (ДМСО), органических карбонатах , серной кислоте , азотной кислоте или водных растворах неорганических солей и перерабатывают в волокна.
Полиакриловую кислоту (ПАА) и полиакриламид получают радикальной полимеризацией в водном растворе и используют в качестве загустителей, клеев или флокулянтов.
Гомо- и сополимеры акрилата и метакрилата получают путем радикальной полимеризации в толуол-ацетоне для нанесения покрытий .
Полиэтилен (HDPE, LLDPE) — некоторые марки изготавливаются методом координационной полимеризации в высококипящих углеводородных растворителях (выше температуры раствора ПЭ). Преимуществом этого процесса является очень высокая скорость распространения, позволяющая быстро менять сорта продукта.
с высоким содержанием цис Полибутадиен (BR) получают путем координационной полимеризации в углеводородах. [ 5 ]
Растворный бутадиен-стирольный каучук (сБСК) получают путем анионной полимеризации в углеводородах, что приводит к получению каучука с лучшими свойствами для изготовления шин, чем при эмульсионной полимеризации .
Поливинилацетат, используемый в дальнейшем для получения поливинилового спирта , получают методом радикальной полимеризации в метанольном растворе.
Жидкие полибутадиены получают путем анионной или радикальной полимеризации в растворах углеводородов.
Бутилкаучук (БИК) путем низкотемпературной катионной сополимеризации изобутилена с изопреном в растворе этилена или метилхлорида.
Ароматические полиамиды (например, кевлар и номекс ) получают путем поликонденсации в N -метилпирролидоне и растворе хлорида кальция.
Этот процесс является одним из двух, используемых в производстве полиакрилата натрия , сверхабсорбирующего полимера, используемого в одноразовых подгузниках .
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Мэйо, Фрэнк Р. (декабрь 1943 г.). «Передача цепи при полимеризации стирола: реакция растворителей со свободными радикалами 1» . Журнал Американского химического общества . 65 (12): 2324–2329. дои : 10.1021/ja01252a021 . ISSN 0002-7863 .
- ^ John Wiley & Sons, Inc., изд. (15 июля 2002 г.). Энциклопедия полимерной науки и технологий (1-е изд.). Уайли. дои : 10.1002/0471440264 . ISBN 978-1-118-63389-2 .
- ^ Справочник по промышленным полимерам: продукты, процессы, применение . Уилкс, Эдвард С. Вайнхайм: Wiley-VCH. 2001. ISBN 3-527-30260-3 . OCLC 44934461 .
{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка ) - ^ Элиас, Ханс-Георг (2005–2009). Макромолекулы . Вайнхайм: Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-31172-9 . OCLC 62131443 .
- ^ Асуа, Джос М., изд. (01.01.2007). Техника полимерных реакций . Оксфорд, Великобритания: Blackwell Publishing Ltd. doi : 10.1002/9780470692134 . ISBN 978-0-470-69213-4 .
- Основы материаловедения и инженерии , четвертое издание, Уильям Ф. Смит и Джавад Хашем
- Энциклопедия полимерной науки и технологии , J.Wiley Sons, Interscience, Publ., Нью-Йорк, 4-е издание, 1999–2012 гг.