高分子化学第4章__聚合方法

4.4悬浮聚合 悬浮聚合

相当于 微型本体聚合

----是将不溶于水的单体以小液滴状悬浮在水中进行的聚 是将不溶于水的单体以小液滴状悬浮在水中进行的聚 是自由基聚合特有的聚合方法。 合，是自由基聚合特有的聚合方法。

基本组分 单体 水溶性 引发剂 高分子物质 水 分散剂

聚乙烯醇 聚丙烯酸钠 S-MAA共聚物 - 共聚物 明胶 纤维素类 淀粉 碳酸盐 是一类能将油溶性单体分散 不溶于水 硫酸盐 在水中形成稳定悬浮液的物质。 在水中形成稳定悬浮液的物质。 的无机物 滑石粉 高岭土

吸附在液 滴表面形 成一层保 护膜

吸附在液滴 表面起机械 隔离作用1

悬浮聚合过程中单体的分散和成粒过程无机物的分散作用 不稳定的分 散状态搅拌 搅拌

稳定的分 散状态

粘合

分散

有机物的分散作用

颗粒大小与形态悬浮聚合得到的是粒状树脂，粒径在 范围。 悬浮聚合得到的是粒状树脂，粒径在0.01 ~ 5 mm 范围。 粒径在1 左右， 粒径在 mm左右，称为珠状聚合 左右 称为珠状聚合(MMA、St)。 、 。 粒径在0.01 mm左右，称为粉状悬浮聚合 左右， 粒径在 左右 称为粉状悬浮聚合(VC)。 。 粒状树脂的颗粒形态不同 颗粒形态是指聚合物粒子的外观形状和内部结构状况。 颗粒形态是指聚合物粒子的外观形状和内部结构状况。 紧密型:不利于增塑剂的吸收， PVC。 颗粒形态 紧密型:不利于增塑剂的吸收，如PVC。 疏松型:利于增塑剂的吸收，便于加工。 疏松型:利于增塑剂的吸收，便于加工。 颗粒大小与形态 取决于 分散剂的种类 搅拌强度 水与单体的配比 明胶:紧密型 明胶 紧密型 PVA:疏松型 疏松型 大，有利于 形成疏松型3

悬浮聚合的优缺点

优点: 优点:1)体系粘度低，传热容易。 1)体系粘度低，传热容易。 体系粘度低 2)分子量比溶液聚合高 杂质含量比乳液聚合少。 分子量比溶液聚合高， 2)分子量比溶液聚合高，杂质含量比乳液聚合少。 3)后处理比溶液 乳液聚合简单，生产成本低。 后处理比溶液、 3)后处理比溶液、乳液聚合简单，生产成本低。

缺点: 缺点:附有少量分散剂残留物。 附有少量分散剂残留物。

分散剂和分散作用----分散剂的作用是防止已经剪切分散的单体液滴和聚 分散剂的作用是防止已经剪切分散的单体液滴和聚 合物颗粒重新聚集。转化率20%左右时，单体 聚合物 左右时， 合物颗粒重新聚集。转化率 左右时 单体-聚合物 液滴表面发粘, 容易粘结，因此需要保护。 液滴表面发粘 容易粘结，因此需要保护。 1)水溶性高分子物质 聚乙烯醇、苯乙烯 马来酸酐共聚物、 水溶性高分子物质: 聚乙烯醇、苯乙烯-马来酸酐共聚物 马来酸酐共聚物、

水溶性高分子物质 甲基)丙烯酸盐 聚(甲基 丙烯酸盐、明胶等。 甲基 丙烯酸盐、明胶等 吸附在表面, 形成很薄的保护膜(空间位阻); ①吸附在表面 形成很薄的保护膜(空间位阻); 降低表面张力和界面张力, 使液滴变小。 ②降低表面张力和界面张力 使液滴变小。 2)精细分布的非水溶解性无机粉末 CaCO3、MgCO3,起 精细分布的非水溶解性无机粉末: 精细分布的非水溶解性无机粉末 机械隔离作用。 机械隔离作用。 可以事先加入； 也可原位生成: 可以事先加入； 也可原位生成 Na2CO3+MgSO4 MgCO3+Na2SO4 5

3)分散剂的选择 分散剂的选择 ①用量 < 0.1% ②PVC:紧密型，明胶 疏松型，1788PVA。 :紧密型，明胶; 疏松型， 。 助分散剂: ③助分散剂 表面活性剂

影响悬浮聚合的因素①搅拌强度； 搅拌强度； 分散剂的性质和浓度； ②分散剂的性质和浓度； 单体比； ③水/单体比； 单体比 温度； ④温度； 引发剂用量和种类； ⑤引发剂用量和种类； 单体种类。 ⑥单体种类。6

单体液滴在聚合过程中变化

单体 液滴

聚合初期

聚合中期 转化率20%-70%) (转化率 )

均匀坚硬透明粒子7

苯乙烯悬浮聚合为引发剂， 苯乙烯可在 85~90℃以 BPO为引发剂，以 PVA为 ~ ℃ 为引发剂 为 分散剂进行悬浮聚合。一般反应8小时后 小时后， 分散剂进行悬浮聚合。一般反应 小时后，升温到 100℃进行后期熟化 ~4小时，使单体充分聚合 小时， ℃进行后期熟化3~ 小时 与氯乙烯悬浮聚合有明显差别)。 (与氯乙烯悬浮聚合有明显差别)。 停止反应，再经分离、洗涤、干燥， 停止反应，再经分离、洗涤、干燥，即得 PS珠状 珠状 产品。 产品。 也可使苯乙烯在150℃下用本法进行热聚合(不加 ℃下用本法进行热聚合( 也可使苯乙烯在 引发剂)。 引发剂)。