高分子材料的绿色合成化学
高分子材料合成与应用中的绿色战略
高分子材料合成与应用中的绿色战略高分子材料是当今工业界和科学研究领域中极其重要的材料之一。
由于其可塑性、稳定性和成本效益，高分子材料在各种不同应用中发挥着重要作用，例如医药、能源、电子通讯、建筑和汽车等。
然而，在高分子材料的合成和应用中，环境污染、资源浪费和能源消耗等问题日益显现。
为了解决这些问题，各国开始采取了绿色战略，即通过使用环境友好型的化学方法和设计出更可持续、经济和环保的高分子材料，来对环境和人类健康进行更好的保护。
一项绿色战略是发展可再生和可降解高分子材料。
这些材料由可再生的天然材料或化学工业中的废弃物，例如木材、纤维素、淀粉和脂肪酸等，制成。
这些材料通常具有较少的环境影响和更好的生物降解性能，因此比传统的石油基高分子材料更具可持续性和环保性。
第二项绿色战略是开发新型的绿色溶剂。
溶剂在高分子材料的合成和加工过程中发挥着重要作用，但许多传统的溶剂，如苯、氯仿、四氯化碳和二甲基甲酰胺等，存在着较大的环境和健康风险。
因此，绿色溶剂成为了高分子材料合成中的热门话题。
一些绿色溶剂，例如超临界二氧化碳、水和离子液体等，具有良好的环保性和生物可降解性。
第三项绿色战略是探索环境友好型的高效催化剂。
传统的催化剂，例如过渡金属化合物和有机催化剂，通常含有较多的重金属和其他有害物质，对环境和人类健康造成了很大的威胁。
因此，研究人员正在寻找新型的催化剂，例如生物大分子、多孔材料和金属有机骨架化合物等，这些催化剂具有较好的环保性和高效性能。
在高分子材料的应用领域中，绿色战略同样发挥着重要作用。
例如，一些绿色的涂料、粘合剂和树脂已经被广泛应用在建筑、家具和汽车等领域，这些材料具有高性能、低挥发性和低毒性，对人类健康和环境保护做出了更大的贡献。
总之，绿色战略是高分子材料合成和应用中不可或缺的一部分。
通过探索新型可持续、环保和经济的高分子材料，我们可以更好地保护我们的环境和人类健康，同时推动材料科学和工业技术的发展。
绿色高分子材料的定义
绿色高分子材料的定义绿色高分子材料的研究与进展绿色高分子材料的研究与进展摘要：本文从绿色高分子的概念出发，介绍了绿色高分子材料研究概况，主要包括绿色高分子的合成和应用，并对绿色高分子材料的发展进行了展望。
关键词：绿色高分子、合成工艺、环境友好引言随着新技术的发展和应用，各种各样的新的高分子材料异军突起，在各生产部门和人们的生活领域得到广泛的应用。
尽管它们也有诸多优点，但是随着应用时间的增加，越来越多的环境问题也显现出来，因此社会和科技都在呼吁高分子材料要绿色化．于是高分子领域掀起了一片绿色浪潮。
长期以来，化学工业为人类社会的进步起到了巨大的作用．同时，许多化学化工过程对环境造成了严重的环境污染。
为了实现社会的可持续发展，二十一世纪的化学工业必将通过调整自身的产业结构，研究开发“环境友好”的新工艺和新技术．“绿色技术”已成为21世纪化工技术与化丁研究的热点和重要的科技前沿。
绿色高分子的使用不仅可以减少废弃物的量，大大节省了能源，减少了污染，还方便了人们的生活。
1、绿色高分子的概念随着科技的发展,高分子材料已渗透到国民经济各部门以及人们生活的各个领域，其用量也是与日俱增, 但在自然界中由于高分子材料的大量废弃给人类生存环境带来巨大的污染, 所以我们必须走绿色高分子的道路, 从而解决环境污染和资源危机。
绿色高分子来源于绿色化学与技术。
绿色化学顾名思义就是环境无害或环境友好化学, 绿色高分子包括高分子本身与如何应用及处理二个方面, 具体是指高分子的绿色合成和绿色高分子材料的合成与应用, 前者是指高分子合成的无害化及其对环境的友好, 后者是指可降解高分子材料的合成与使用及其环境稳定高分子材料的回收与循环使用。
高分子材料包括塑料、橡胶、合成纤维。
高分子材料种类繁多，性质多样，因具有质量轻、加工方便、产品美观实用等特点颇受人们青睐，广泛应用于各行各业。
从人们的日常生活到高精尖的技术领域都离不开高分子材料，它已成为人类最重要的材料。
绿色的高分子材料合成技术
绿色的高分子材料合成技术摘要：化工行业是高耗能、高污染行业，近年，在我国绿色环保理念的倡导下，化工企业亟待转变生产模式，积极推动高分子材料合成与应用的绿色创新发展。
本文指出高分子材料合成与应用中存在的问题，提出了实现绿色化工的三个基本途径，即低碳化、清洁化和节能化。
从高分子材料绿色制备技术、绿色加工技术及绿色应用技术三方面进行了探讨。
关键词：绿色；高分子材料；合成技术引言高分子材料在各行各业中应用广泛，其具备轻便、灵巧、性能佳的特点，在合成时需要应用有机化学，从而在极大程度上提高了现代人的生活质量和生活水平。
文章对高分子材料与有机化学合成材料进行概述，重点分析有机化学在高分子材料合成中的应用，得出结论：二者结合可促进合成工艺创新发展，提高水平。
1高分子材料1.1高分子材料的分类中国医用高分子材料研发起步较早，主要用于疾病诊疗、病变组织修复或替换、器官功能增强或恢复等，逐渐成为理想型的医疗器械原料。
按照来源的不同，高分子材料可分为天然高分子材料和合成高分子材料。
前者多为天然聚合物，来源广泛可再生，与人体组织具有高度的相容性，但加工性能较差、稳定性存在不足，导致其应用范围有限。
后者具有更好的加工性和可控性，能根据产品需求进行针对性加工和改性，使材料具有更优良的性能。
按照合成材料与生物体的作用关系，合成高分子材料可分为惰性高分子材料和可降解高分子材料。
惰性高分子材料在人体内较为稳定，不会发生降解、变性等化学反应；而可降解高分子材料会在人体内缓慢降解，逐渐被人体吸收，避免了二次手术取出带来的伤害。
1.2高分子材料的特点医用高分子材料在临床诊治、医学检测、术后康复等方面有显著的优势。
作为直接接触或作用于人体的医用材料，其安全性、耐用性、加工性都必须要达到一定的标准，既要保证医疗器械不会引发机体的免疫排斥，避免对人体造成二次伤害，又要保障植入体或介入物在人体内正常运行，达到必要的治疗功效。
医用高分子材料作为一种人体外源物质，为起到良好的诊治效果，医疗器械在使用过程中，不能与人体组织或体液发生反应，不会产生明显的不良反应。
高分子材料的绿色合成化学
2024/7/17
Green Chemistry
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5.1.1以水为介质聚乳合液聚的合优以缺水为点反应介质，聚合反应体系具
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的氧化还原引发剂包括过硫酸盐-硫醇、过硫酸盐-亚硫
酸氢盐、氯酸盐-亚硫酸氢盐、过氧化氢-亚铁盐、有机
202过4/7/氧17 化氢-亚铁盐、有机过Gre氧en C化hem氢istry-聚胺等。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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4. 分散介质
由于水中含有的金属离子（特别是钙、镁、铁、铅等离子） 会严重影响聚合物溶液的稳定性，并对聚合过程有阻聚作用，所 以乳液聚合要使用蒸馏水或去离子水，所用水的电导值应控制在 10mS/cm以下。
非离子乳化剂
Green Chemistry
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3. 引发剂
乳液聚合使用的热分解引发 剂大多是过硫酸钾和过硫酸 铵等过氧化物，遇热时过氧 键发生均裂而生成的自由基。
自由基生成机理
引发剂
热分解型引发剂 氧化还原引发剂
氧化还原引发剂是利用组成它的氧化剂和还原剂之间发
绿色合成路线在有机化学中的应用
绿色合成路线在有机化学中的应用在当今社会，环境保护和可持续发展已成为全球关注的焦点。
有机化学作为一门重要的科学领域，也在不断地探索和发展更环保、更高效的合成方法。
绿色合成路线的出现，为解决有机化学合成过程中的环境问题提供了新的思路和方法。
绿色合成路线，简单来说，就是在有机化学合成过程中，尽量减少或消除对环境有害的物质的使用和产生，提高原子利用率，降低能源消耗，实现化学合成的可持续性。
这种合成路线不仅符合环保要求，还能提高合成效率，降低成本，具有重要的应用价值。
传统的有机化学合成方法往往存在诸多问题。
例如，一些反应需要使用大量的有机溶剂，这些溶剂不仅易燃易爆，而且对环境和人体健康都有潜在危害。
此外，一些反应的选择性不高，导致副产物的生成量较大，增加了后续分离和处理的难度和成本。
同时，传统合成方法的能源消耗也较高，不符合可持续发展的要求。
相比之下，绿色合成路线具有明显的优势。
首先，它强调使用环境友好的溶剂，如水、超临界流体等，替代传统的有机溶剂。
水作为一种绿色溶剂，具有无毒、无害、廉价、易得等优点。
超临界流体，如超临界二氧化碳，也具有类似的优点，并且其溶解性能可以通过调节压力和温度来控制，为有机合成提供了更多的可能性。
其次，绿色合成路线注重提高反应的选择性。
通过选择合适的催化剂和反应条件，可以使反应更精准地进行，减少副产物的生成。
例如，在不对称催化反应中，使用手性催化剂可以高效地合成具有特定光学活性的化合物，提高了产品的纯度和价值。
再者，绿色合成路线提倡采用“原子经济性”的反应。
即在化学反应中，尽可能使原料中的原子全部转化为目标产物，减少废弃物的产生。
例如，DielsAlder 反应就是一种原子经济性较高的反应，它将共轭双烯和亲双烯体直接转化为六元环化合物，没有副产物生成。
绿色合成路线在药物合成领域有着广泛的应用。
药物的研发和生产需要高效、高选择性的合成方法，以保证药物的质量和纯度。
例如，紫杉醇是一种重要的抗癌药物，其传统合成方法步骤繁琐，产率低，且使用了大量的有机溶剂。
《绿色化学》教学大纲
《绿色化学》教学大纲先修课程：无机化学、有机化学、高分子化学与物理、化工原理等大纲执笔人：MH参加人：HJH、HJ、HH大纲审核人：FGC修订时间：2022年8月编写依据：应用化学专业人才培养方案（2022）年版一、课程介绍绿色化学是20世纪90年代中期出现的一门具有重大社会需求和明确科学目标的新兴交叉学科，是当今国际化学化工科学研究的前沿和重要发展领域。
本课程主要研究如何节约能源、开发新资源和从源头上消除污染，是实现循环经济和可持续发展的重要科学技术基础。
开设本课程的目的在于通过在大学生中普及绿色化学基本知识，培养大学生的绿色化学意识，了解如何利用科学技术实现可持续发展。
这对于提高大学生的综合素质，增强社会责任感十分重要。
二、本课程教学在专业人才培养中的地位和作用通过本课程的学习，使同学们较好地了解绿色化学的兴起与发展，掌握绿色化学的基本原理和方法，熟悉化学化工行业中具有先进性、实用性和前瞻性的绿色化学技术及其在现代化学工业中的应用，树立以绿色化学为核心的可持续发展观，为将来从事本专业相关工作和在科学研究过程中时时刻刻以可持续发展的观点考虑问题打下一定的基础。
三、本课程教学所要达到的基本目标理解并掌握本课程中的一些基本概念，基本原理和应用实例。
本课程主要讲授绿色化学的形成与发展状况、基本原理、设计安全有效目标化合物的原理和方法、设计安全有效目标化合物的应用实例、绿色化学方法、绿色化学的应用实例、绿色化学的发展趋势简介等内容，通过课堂讲授、习题课、专题讲座、课堂讨论、演算习题、自学和学生自主命题小论文等教学环节达到本课程的教学目的。
四、学生学习本课程应掌握的方法与技能（1）了解绿色化学这门新兴交叉学科的兴起与发展，掌握绿色化学的研究内容、特点以及在国内外的发展概况；（2）关注人类社会目前面临的主要挑战，资源、环境和健康问题及其化学本质，树立以绿色化学为核心的可持续发展观。
2、教学内容：（1）绿色化学的兴起与发展：生态环境的危机呼唤绿色化学，环境保护的宣传和法规推动绿色化学，化学工业的发展催化绿色化学，可持续发展促进绿色化学，绿色化学和技术成为各国政府和学术界关注的热点；（2）绿色化学的研究内容和特点：绿色化学的含义、绿色化学的研究内容及特点；（3）绿色化学在国内外的发展概况：绿色化学在国外的发展概况，我国十分重视绿色化学的研究工作；（4）绿色化学是我国化学工业可持续发展的必由之路：绿色化学所引发的产业革命，绿色化学是我国化学工业可持续发展的优选模式。
《绿色化学与化工》课程教学大纲
绿色化学与化工教学大纲课程编码：课程英文译名：GreenChemistry&ChemicalTechnology课程类别：专业限选课（自学课程）开课对象：化学、化学工程与工艺、制药工程、材料化学、高分子材料与工程开课学期：5学分：0.5学分总学时：32学时（课外自学）讲课（辅导）：4学时一、说明【目的任务】绿色化学与化工是20世纪90年代中期产生的具有重大社会需求和明确科学目标的一门新兴交叉学科，是当今化学化工科学研究的前沿和发展的重要领域。
绿色化学与化工课程是化学、化工、材料类等近化学专业学生在已学完“无机化学”、“分析化学”、“有机化学”、“化工原理”等课程后开设的一门专业选修课。
在近化学类专业学生中普及绿色化学与化工基本知识，普及利用科学技术实现可持续发展的理念，对提高学生的综合素质，增强社会责任感十分重要。
本课程的教学目的和任务是，通过本课程学习，使学生系统学习绿色化学的基本概念、基本原理和发展规律，培养绿色化学意识，并能在今后的科研及生产实践中，运用这些规律去分析问题和解决问题；让学生了解化学、化工生产中的资源与能源合理利用及生态环境可持续性发展间的关系，便于学生从整体上认识化学学科，达到开阔视野，拓宽知识面，树立既保护环境又推动工业生产发展的新观念；使学生及时了解最新最热门的科学技术成果的研究进展以及国内外发展状况，为成为知识渊博、研究方向明确的高素质人才打下基础。
【教学安排】本课程为课外自学课程，在第5学期开设，指定教材，安排教师进行课外指导，总学时数为32学时，为考查课程，修满0.5学分。
三、课程内容与教学要求第一章绪论（2学时）【教学要求】了解绿色化学的产生的背景、各国政府对绿色化学的政策与奖励、绿色化学与技术的活动和发展动向；掌握绿色化学的定义和特点。
【教学内容】一、绿色化学的产生和发展。
二、绿色化学的研究内容和特点。
三、绿色化学在国内外的发展。
三、绿色化学——可持续性发展的必由之路。
高分子材料合成与应用中的绿色战略
高分子材料合成与应用中的绿色战略【摘要】近年来，绿色安全的问题已经逐渐在在高分子材料的合成与应用中引起了重视。
我们主要从高分子材料的原材料到合成的整个过程中无毒的角度来考虑，确保高分子材料应用的安全性。
【关键词】高分子材料合成应用绿色战略绿色化学的概念从提出到现在一直备受关注，我国的化学研究工作中也逐渐重视绿色和环保的理念。
尤其是在高分子材料的研究方面，人们更倾向于无毒的环保的生产过程。
近来，高分子材料的绿色化学有了新的进展，高分子材料合成与应用中的绿色战略已经形成。
1 原材料本身的无毒化在现今的高分子化学材料的研究过程中我们逐渐引进了生物降解的技术来保证高分子化学材料本身的无毒和绿色，这也是化学研究的一大热门领域。
用生物来降解高分子化学材料的方式应用较为广泛，降解的高分子材料包括了天然的有机高分子材料和合成的有机高分子材料。
这种技术对淀粉、海藻酸、聚氨基酸等各种高分子的研究非常实用。
目前，医药领域的许多材料多采用这种绿色无毒的形式来进行生产，达到和人体的和谐相容。
2 高分子原料合成朝无毒化方向发展高分子原料的合成也在向绿色的方向发展。
在化学合成过程中，许多高分子化学材料的合成可以采用一步催化的方式来完成，转化利用率可以达到百分之一百。
而且这种过程避免了使用有毒的化学催化剂，改变了传统的操作模式。
例如已二酸的合成就是采用生物合成的技术，使其生产过程完全绿色化，安全可操作。
传统的方法生产环氧丙烷是采用两步反应的方式，而且中间使用了氯气。
这种气体带有一定的毒性会造成环境的污染。
但现在，国内外已经改变了这种生产方法，采用的催化氧化的方法使原材料在制作反应的过程中完全利用，而不产生有的物质来污染环境。
目前，在进行制作合成化学材料的过程中，许多都在逐步改善材料合成产生有毒废弃物的或排放物的情况，朝着绿色生态环保的方向发展。
3 合成原料的绿色化生活物质材料中有许多都是采用高分子合成的原料制造的。
尤其是医用材料，这些材料在使用的过程中必须保证无毒，而且必须是生物可降解、可以为人体的免疫系统所接受的。
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等离子体聚合技术；
2．理解：超临界流体中的 聚合技术、低残存VOC的水基
5. 4 低残存VOC的水基聚氨酯
合成技术 5.5 辐射交联聚合技术 5.6 等离子体聚合技术 5.7 酶催化聚合技术
2018/10/14 Green Chemistry
聚氨酯合成技术、辐射交联聚
合技术。
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高分子材料合成与应用中的绿色化战略的形成有助于指导人 们在高分子材料的合成及加工领域为人类创造更美好的绿色未来。
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5.1.2 水相聚合体系的组成及其作用
1. 单体
乳液聚合常用的单体有乙烯基单体（如苯乙烯、乙烯、醋酸 乙烯酯、氯乙烯、偏二氯乙烯等），共轭二烯烃单体（如丁二烯、 异戊二烯、2，3-二甲基丁二烯、1，3-戊二烯、氯丁二烯），丙烯 酸及甲基丙烯酸系单体（如丙烯酸甲酯、丙烯酸烃乙酯、丙烯酸 烃丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸烃丁酯、丙烯酰胺、丙烯
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当需要从乳液中得到固体聚合 物时，要经过凝聚、洗涤、脱 水、干燥等一系列后处理工序， 这样使生产成本提高
乳液聚合存在的缺点
反应器的有效利用 空间小，设备利用 率降低。
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反应中使用的乳化剂难以除尽， 残留在聚合物中会影响最终产品 的电性能、透明度、耐水性及制 件表面的光泽；
仅靠高效搅拌和换热装臵难以将产生的聚合热及时排除。
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乳液聚合以水为反应介质，聚合反应体系具 5.1.1以水为介质聚合的优缺点 有黏度低，体系内部热交换容易控制。整个 在乳液聚合体系中，引发剂是溶于水相且 反应体系黏度并不高，基本上接近于连续相 在水相中不断分解成自由基的，当水相中 α- 不饱和单体（烯类单体） 在水相中实现自由基聚合反应即 的黏度，并且在聚合过程中体系黏度也不会 的自由基扩散到胶束或乳胶粒中时就引发 以水作介质，既避免了采用昂贵的溶剂，又避免 是高分子化学提到的乳液聚合。乳液聚合最简单的配方主要由单 发生大幅度变化。 聚合，而聚合反应发生在彼此孤立的乳胶 了溶剂回收的麻烦，同时还减少了引发火灾和污 体、水、水溶性引发剂和水溶性乳化剂四组分构成。 粒中，自由基容易保持较长的寿命而得到 染环境的可能性。水作为介质具有不污染环境、 较高平均相对分子质量的聚合物。 生产安全、对人体无害的特点，可以大大改善生 解决了热交换工程问题 产车间的劳动环境；水价格便宜，易于得到，可
形成稳定的聚合物乳液，使聚合物乳液在聚合、存放、运输和应 用过程中不会凝结破乳；同时乳化剂还直接影响着乳液聚合反应 速率。 乳化剂种类和浓度对乳胶粒的颗粒大小、数目，聚合物的相 对分子质量，聚合反应速率及聚合物乳液的稳定性等均有明显影 响。
2018/10/14 Green Chemistry 2
高分子绿色合成表现为以下几点要求： （1）反应原料应选择自然界中含量丰富的物质，而且对环境无害，
避免使用自然界中的稀缺资源，尤其是选择农副产品作为原料是最好
的选择。 （2） 聚合过程中使用的溶剂实现无毒化。 采用水、离子液体、
超临界流体作溶剂，或对使用的有毒溶剂进行循环利用，并降低其在
腈、丙烯醛）等，单体用量大多数控制在40%~60%之间。
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为了改善乳液聚合物硬度、抗张强度、耐磨性、耐溶剂性、 耐水性，常需要对线型聚合物进行交联形成网状结构聚合物。 共聚物中含有可交联基团的共聚单体，如（甲基）丙烯酸、 （甲基）丙烯酸羟乙酯、（甲基）丙烯酰胺时，它们与外加交
行反应或聚合物产品以其为分散介质均可以减少对环境的危害。本
章就α-不饱和单体化合物在水中聚合的反应过程作一介绍。
烯类单体发生聚合反应时强烈放热，在聚合过程中放热不均衡，
反应高峰期的放热速率是平均放热速率的2~3倍。为了控制传热、
传质和聚合物反应速率与聚合物分子质量及其分布，必须严格控 制好反应温度。其中控制散热过程是聚合过程中的关键工程问题，
联剂反应或这些基团之间相互反应都可以生成交联型聚合物，
从而改善聚合物性能
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2. 乳化剂
乳化剂在乳液聚合体系中起着非常重要的作用。
乳化剂可以将单体分散成细小的单体珠滴并吸附在其表面使 其稳定悬浮于水中成为贮存单体的“仓库”；它在水中形成含有
单体的憎溶胶束是形成乳胶粒的重要来源；它吸附在乳胶粒表面
鉴于高分子材料特有的实用性因素，人们更需要用冷静的头脑考
虑高分子材料的合成与应用的安全性能，用全面的、长远的眼光 在合成高分子材料时开发完全绿色的方法与工艺。
在高分子材料的合成中应考虑“生态高分子材料”的概念，
它不仅涉及“生态化学”（主要指原料和高分子聚合过程），而 且涉及“生态生产”（主要指生产环境） 、“生态使用”、“生 态回收”、“再生利用”以及残留在生态环境Байду номын сангаас可能产生的“深 远影响”等。理想的生态高分子材料研究内容应包括采用无毒、 无害的原料、进行无害化（废气、废水、废渣）材料生产（即零 排放） 、制品成型和使用周期中无环境污染、废弃后易回收和再 生利用的高分子材料。
产品中的残留率。 （3） 聚合过程使用新技术。
（4） 采用高效无毒化的催化剂提高催化效率，缩短聚合时间，降
低反应所需的能量。 （5） 聚合过程中没有副产物的生成至少没有有毒副产物的生成。
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5.1 以水为分散介质的聚合技术
水是化学溶剂中唯一没有毒性的液体反应介质，以其作溶剂进
Green Synthesis Chemistry of Macromolecule Material
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5.1 以水为分散介质的聚合技术 5.2 离子液体中的聚合技术 5.3 超临界流体中的聚合技术
■REQUEST
1．掌握：以水为分散介质
的聚合技术、离子液体中的聚 合技术、辐射交联聚合技术、
显著降低生产成本。因此，以水为分散介质的聚 聚合反应完成后，既可通过后处理使聚合物 合反应有着强大的生命力。 实现了高相对分子质量和高
乳液聚合的优点
乳液凝聚成块状、颗粒状或粉末状聚合物， 聚合反应速率的统一 然后加工成型制成各种产品，也可以将聚合 物乳液作为黏合剂、涂料和其他工作物质直 接用在建筑、纺织、造纸、皮革等行业。 代表了化学化工发展的方向 聚合物产品的应用