超临界流体分析
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超临界流体详细资料大全超临界流体（supercritical fluid) 是温度、压力高于其临界状态的流体。
温度与压力都在临界点之上的物质状态归之为超临界流体。
超临界流体具有许多独特的性质，如粘度小、密度、扩散系数、溶剂化能力等性质随温度和压力变化十分敏感：粘度和扩散系数接近气体，而密度和溶剂化能力接近液体。
基本介绍•中文名：超临界流体•外文名：supercritical fluid•实质：流体•特点：粘度小、密度、扩散系数•内容：粘度和扩散系数接近气体定义,性质,优点,套用原理,套用,常见临界点,发展史,定义纯净物质要根据温度和压力的不同，呈现出液体、气体、固体等状态变化。
在温度高于某一数值时，任何大的压力均不能使该纯物质由气相转化为液相，此时的温度即被称之为临界温度T c；而在临界温度下，气体能被液化的最低压力称为临界压力Pc。
在临界点附近，会出现流体的密度、粘度、溶解度、热容量、介电常数等所有流体的物性发生急剧变化的现象。
当物质所处的温度高于临界温度，压力大于临界压力时，该物质处于超临界状态超临界气体萃取三种典型流程温度及压力均处于临界点以上的液体叫超临界流体(supercritical fluid，简称SCF)。
例如:当水的温度和压强升高到临界点(t=374.3 ℃，p=22.05 MPa)以上时，就处于一种既不同于气态，也不同于液态和固态的新的流体态──超临界态，该状态的水即称之为超临界水。
性质超临界流体由于液体与气体分界消失，是即使提高压力也不液化的非凝聚性气体。
超临界流体的物性兼具液体性质与气体性质。
它基本上仍是一种气态，但又不同于一般气体，是一种稠密的气态。
其密度比一般气体要大两个数量级，与液体相近。
它的粘度比液体小，但扩散速度比液体快(约两个数量级)，所以有较好的流动性和传递性能。
它的介电常数随压力而急剧变化(如介电常数增大有利于溶解一些极性大的物质)。
另外，根据压力和温度的不同，这种物性会发生变化。
色谱分析法第十章 超临界流体色谱法
级），柱过程阻力小，可采用细长色谱柱以增加柱效。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
③超临界流体的扩散系数在气体和液体之间，具有较快的传质速
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度，使分析速度加快（低于GC），峰形变窄，增加检测灵敏度。 ④通过变更流动相压力等参数可改变超临界流体的密度，即可改变 它的溶解能力、粘度和扩散系数，因此可以程度不同地改善色谱分 离效能。在SFC系统中，设定变更流动相压力程序是SFC分离分析工 作特点之一。 ⑤可作流动相的超临界流体的物质较多，易得，便宜，优于HPLC流 动相的选择。 ⑥SFC系统中既可使用GC的检测器也可以使用HPLC的检测器。 10.1.3超临界流体色谱法的发展 10.1.4SFC系统流程图 SFC系统流程图见图10.1，流动相有两种情况输送：（1）常压
聚乙二醇齐聚物等，由于SFC的流动相能较好地溶解它们，因此可
以用SFC进行分析。实例如图10.23。
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图10.23 CSFC 分析Triton-100
图10.24 CSFC对农药的分离
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10.7.4甾族化合物
甾族化合物是一类含有羟基的极性异构体混合物，性质很相 近，极难分离，利用CSFC，采用选择性强的固定液可直接进行分
选用CO2比用NH3好，但常采用的是CO2和正戊烷作流动相，操作起
来更加方便。表10.1列出了一些化合物的临界物理性质。
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10.2.2固定相 10.2.3柱压力
图10.2 恒温改变柱压力时正构烷烃的分离
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图10.3 SFC法程序升压分离聚苯乙烯（M=2 100）
图10.4 裂解石脑油族分离SFC图
时为气体的流动相，可将高压气瓶中流动相减压至所需压力或用泵
增加压力输送到色谱柱；（2）在室温常压下时为液体的流动相， 采用无脉动注射泵来输送。
特殊流体Ⅰ-超临界流体
超临界流体的特性
高密度
超临界流体的密度接近液体，具有较 高的溶解能力，可以用于萃取和分离 等过程。
低粘度
超临界流体的粘度较低，具有较好的 流动性，有利于传热和传质。
高扩散系数
超临界流体的扩散系数接近气体，可 以快速传递物质，有利于混合和分散。
介电常数可调
超临界流体的介电常数可以通过温度 和压力的调节来改变，从而影响其溶 解能力和化学反应性能。
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密度和粘度的变化会影响超临界流体的传热和传质特性，进 而影响其在工业应用中的性能。
相行为和相平衡
超临界流体在压力和温度变化时表现 出复杂的相行为。在某些条件下，超 临界流体可以与气体或液体共存，形 成多相混合物。
相平衡受到压力、温度和流体的种类 等因素的影响。了解相平衡有助于预 测和控制超临界流体在分离、反应和 萃取等过程中的应用。
物质分离
萃取分离
超临界流体可作为萃取剂， 用于分离和纯化混合物中 的目标组分。
吸附分离
超临界流体可以作为吸附 剂，用于吸附和分离气体 或液体混合物中的杂质。
精馏分离
超临界流体可以用于精馏 过程，降低能耗和提高分 离效率。
传热
强化传热
超临界流体具有较高的热传导性和热容量，可用 于强化传热过程，提高换热效率。
能量。
在某些应用中，如超临界流体萃 取和反应中，表面张力的大小会
影响到相分离和传质过程。
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超临界流体的实验研究方法
实验设备
高压反应釜
用于模拟超临界流体的压力和温 度条件，是实验中必不可少的设
备。
热力学测量仪
用于测量超临界流体的热力学性质， 如密度、压力、温度等。
光学仪器
用于观察超临界流体在实验过程中 的光学性质变化。
超临界流体的性质及应用研究
超临界流体的性质及应用研究一、前言超临界流体是指在临界点以上，温度和压力高于其临界值的流体状态。
其性质独特，既有液体的高密度和可压缩性，又有气体的高扩散性和低粘度。
因此，超临界流体已被广泛用于工业生产和科学研究领域，并在化学、环境、材料等多个领域发挥了重要作用。
二、超临界流体的性质1.密度可调控性超临界流体的密度可以通过调节压力和温度来调控，因此可以制备出密度可调控的材料。
这是传统溶剂难以比拟的优势之一。
另外，超临界流体的密度与其溶解性密切相关。
与传统溶剂不同，使用超临界流体时，溶液的浓度和溶解度可以通过调节压力和温度控制，从而精确控制需溶解物质的含量。
尤其在化学和材料领域中，这一特性被广泛应用。
2.热力学合适性由于超临界流体具有低粘度、高扩散性等特点，因此可以克服传统溶剂的一些限制。
此外，超临界流体的热力学性质也具有优势。
以二氧化碳为例，其在合适的压力和温度下可以实现液态、气态之间的转变，从而广泛应用于萃取、反应等领域。
3.溶液性质可变性超临界流体对相变的敏感性比传统溶剂要高得多，因此可以促进溶剂中需溶解物质的可变性。
通过调节压力和温度，可以精确调控溶剂的相变，从而在不同条件下制备出不同性质的溶液。
例如，可利用超临界流体制备出高温、高压下才稳定存在的金属氧化物的溶液。
三、超临界流体的应用领域1.催化剂合成催化剂是各种化学反应的重要组成部分。
由于超临界流体具有可控性强、选择性高等特点，并可以将催化剂包埋于其中，因此在催化剂合成领域中得到了广泛应用。
超临界流体可以有效地提高催化剂的质量和产量，并可以减少不必要的污染物的生成。
2.材料制备超临界流体可被用于制备高分子材料以及其他各种材料。
在聚合合成领域，其中最常见的应用是利用超临界流体将催化剂和反应物混合；此外，还可以使用超临界流体制备出纳米材料、纳米胶体和其他复杂材料。
3.萃取技术超临界流体的萃取技术是一种高效、环保的溶剂提取方法，已被广泛应用于科研和工业生产中。
探究超临界流体的特性和应用
探究超临界流体的特性和应用超临界流体，指物质在高温高压条件下，其温度和压力已经超过了相应的临界点，不再存在明确定义的气液界面，而呈现出独特的物理和化学性质的一种状态。
在这种状态下，物质具有类似于气体和液体的性质，但又不同于它们。
超临界流体具有许多独特的性质和应用，近年来引起了科技界和工业界的广泛关注和研究。
超临界流体的性质超临界流体不仅具有气体和液体的性质，而且还表现出许多特殊的性质。
首先，超临界流体具有变量密度的特性，其密度可以通过调节压力和温度进行控制。
其次，超临界流体具有高扩散性，即在超临界状态下，流体分子能够快速地扩散，使其在反应和吸附等方面具有较高的效率。
此外，超临界流体还具有优异的溶解性和催化性能，在某些场合下，可以取代传统溶剂和催化剂。
超临界流体的应用超临界流体已经被广泛地应用于多个领域，包括材料科学、化学、能源、环境保护等领域。
1. 材料科学超临界流体可以用于材料的合成、制备和表面处理等方面。
例如，超临界流体在聚合物合成、纳米结构的制备和表面功能化等方面都表现出了无与伦比的优异性能。
此外，超临界流体还可以用于固体深度清洗和去污。
2. 化学超临界流体具有优异的溶解性和反应性能，可以用于化学反应和催化。
例如，利用超临界二氧化碳可以实现有机化合物的绿色合成和催化反应，同时还能有效地降低反应物的毒性和对环境的影响。
3. 能源超临界流体可以用于能源开发和利用。
例如，超临界水的热物理性质表现出了非常独特的性能，可以用于海水淡化、生物质转化和催化煤气化等领域。
4. 环境保护超临界流体可以用于环境保护和污染控制方面。
例如，利用超临界二氧化碳可以实现无害化废物处理和污染物的提取和过滤。
此外，超临界水的化学性质和生物相容性优异，可以用于环境污染修复和生态系统保护。
超临界流体的研究挑战超临界流体的研究与应用面临许多挑战。
首先，由于超临界流体的物理和化学特性十分独特，对其性质和反应机制进行深入的研究和认识仍然相对缺乏。
超临界流体技术的发展与应用现状分析
超临界流体技术的发展与应用现状分析超临界流体技术是近年来发展起来的一项高科技技术，它是指在高温高压下，物质不再区分液态和气态，形成一种超越液态和气态的状态，这种物质状态称为超临界流体。
超临界流体技术广泛应用于化学、材料、制药、食品等各个领域，是一项非常有前途和广泛应用前景的技术。
超临界流体技术的发展历程超临界流体技术的历史可以追溯到19世纪，当时科学家就开始研究气体和液体之间的相互作用。
20世纪60年代，随着计算机技术的飞速发展，科学家可以通过计算机模拟气体和液体分子的相互作用，从而深入研究超临界流体的性质和结构。
70年代初，科学家们开始尝试利用超临界流体研究高分子材料合成和加工，这标志着超临界流体技术正式进入应用阶段。
80年代初，科学家们发现，超临界流体具有很高的溶解能力，可以用于从天然植物中提取有用的化学物质，这一发现使得超临界流体技术迎来了爆发式的发展。
超临界流体技术的应用现状目前，超临界流体技术已经广泛应用于各个领域。
在化学领域中，超临界流体被广泛应用于合成高分子材料和药物，制备新型催化剂和制取高纯度的化学品等。
在材料领域中，超临界流体被广泛应用于金属、陶瓷、聚合物、纳米材料等的合成和制备。
在制药领域中，超临界流体被广泛应用于药物的制备和纯化，可以用于提取植物中的有效成分和生产缓释剂等。
在食品领域中，超临界流体也被广泛应用于食品的加工和提取，如咖啡因的提取和脱咖啡因咖啡制备等。
超临界流体技术的优势超临界流体技术具有以下优势：1. 溶解力强：超临界流体具有很强的溶解力，不仅可以溶解很多有机化合物，还可以溶解一些传统的溶剂无法溶解的化合物。
2. 操作简便：相比传统的化学合成方法，超临界流体技术操作简便、容易控制，无需复杂的加料、升温、搅拌等步骤。
3. 环保安全：超临界流体不需要使用有机溶剂，因此在生产过程中不会产生有机废物污染，符合环保要求。
另外，在使用超临界流体进行反应时，由于反应条件温和，不会产生过高的压力和温度，因此也具有较高的安全性。
超临界流体技术
超临界流体技术超临界流体技术是一种在工业界广泛应用的创新技术，通过调节温度和压力使流体处于超临界状态，使其同时具备液体和气体的性质。
在这种状态下，流体的密度、溶解能力和扩散性能显著增强，为许多领域带来了巨大的应用潜力。
本文将探讨超临界流体技术的原理、应用领域以及未来发展前景。
一、超临界流体技术的原理超临界流体技术的核心原理是利用外界控制的温度和压力参数将流体带入超临界状态。
当温度和压力高于临界点时，流体既不是液体也不是气体，而是一种介于两者之间的状态。
在超临界状态下，流体的物理化学性质发生变化，使其在溶解性、传质性和反应性方面具有独特的特性。
二、超临界流体技术的应用领域1. 材料科学领域超临界流体技术在材料科学领域有广泛应用。
它可以用于材料的合成、表征和改性。
通过调节超临界流体的温度和压力，可以实现材料的高效合成，优化材料的物理性能，并在材料表面形成纳米级的结构。
此外，超临界流体技术还可以用于溶解废弃物和污染物，实现资源的回收和环境的治理。
2. 药物制剂领域超临界流体技术在药物制剂领域有广泛应用。
它可以用于药物的纯化、粒化和包封。
传统的制药方法往往需要使用有机溶剂，而这些溶剂对环境和人体健康有潜在风险。
超临界流体技术可以用超临界二氧化碳等无害溶剂替代有机溶剂，实现药物的高效纯化和粒化，并提高药物的生物可利用性。
3. 食品加工领域超临界流体技术在食品加工领域有广泛应用。
它可以用于提取食品中的活性成分、去除有害物质和保持食品的新鲜度。
传统的食品加工方法往往需要高温和化学添加剂，而这些方法会导致食品的营养价值和口感的损失。
超临界流体技术可以在低温和无添加剂的条件下实现食品的加工和保鲜，使食品更加健康和美味。
三、超临界流体技术的未来发展前景超临界流体技术在科学研究和工业应用中已经取得了显著的进展，但仍有许多挑战和机遇。
未来发展超临界流体技术需要解决物质选择、工艺优化和装备创新等方面的问题。
同时，超临界流体技术还可以与其他技术相结合，如纳米技术、生物技术和智能制造技术，推动新兴产业的发展。
超临界流体
超临界流体1. 超临界流体的定义超临界流体是指在临界点以上的温度和压力条件下，其物理性质呈现出介于气体和液体之间的特殊状态。
在超临界流体的状态下，其密度和粘度等性质会发生明显变化，同时具有气体和液体的特征。
2. 超临界流体的特性超临界流体具有以下几个主要特性：2.1 温度和压力的临界点超临界流体的特性在其临界点附近发生明显变化。
在临界点以上的温度和压力条件下，超临界流体具有介于气体和液体之间的特殊状态。
2.2 密度和粘度的变化超临界流体的密度和粘度随温度和压力的变化而变化。
在超临界流体的状态下，其密度和粘度比气体和液体都要高，但比液体要低。
2.3 溶解性能的增强超临界流体具有较强的溶解性能，可溶解许多溶质，包括有机物、无机物等。
其溶解性能比液体溶剂更好，且可在超临界条件下实现溶质的快速溶解和分离。
2.4 扩散性的增强超临界流体具有较好的扩散性能，可促进物质之间的相互作用和流动。
其扩散性能比气体要好，但比液体要差。
3. 超临界流体的应用超临界流体在许多领域都有广泛的应用。
以下是几个典型的应用领域：3.1 超临界流体萃取超临界流体萃取是指利用超临界流体对溶质进行分离和提取的方法。
超临界流体的高溶解性能和较低粘度使得其在药物、天然产物提取以及环境污染物处理等领域具有重要应用价值。
3.2 超临界流体反应超临界流体反应是指在超临界流体条件下进行的化学反应。
超临界流体的溶解性能和扩散性能使得其成为一种理想的反应介质，可用于催化反应、有机合成等领域。
3.3 超临界流体喷雾干燥超临界流体喷雾干燥是指利用超临界流体将悬浮液喷雾至高温高压的条件下进行干燥的方法。
超临界流体的高溶解性能和低表面张力使其成为一种理想的干燥介质，可用于食品、药物以及化妆品等领域。
4. 超临界流体的未来发展超临界流体在能源、环保和化工等领域的应用前景广阔。
随着技术的不断发展和改进，超临界流体的应用将会得到进一步拓展和优化，有望成为新材料制备、资源利用和废物处理等方面的重要工具。
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二.超临界CO2流体
二氧化碳在温度高于临界温度Tc=31.26℃，压力高于临界压 力Pc=72.9atm的状态下，性质会发生变化，其密度近于液体 ，粘度近于气体，扩散系数为液体的100倍，因而具有惊人 的溶解能力.用它可溶解多种物质，然后提取其中的有效成分 ，具有广泛的应用前景.超临界二氧化碳是目前研究最广泛的 流体之一，因为它具有以下几个特点： (1)CO2临界温度为31.26℃，临界压力为72.9atm，临界条件 容易达到. (2)CO2化学性质不活泼，无色无味无毒，安全性好. (3)价格便宜，纯度高，容易获得.
• 二氧化碳不污染环境, 更不会对人体造成危害。
2.超临界CO2中丙烯酸含氟酯疏水改 性聚丙烯酸的合成
• 在超临界二氧化碳中进行丙烯酸与丙烯酸-1 , 1-二氢全氟 辛酯(FOA , 结构如图3所示)的共聚反应, 对丙烯酸进行疏 水改性,发现反应时间比在一般溶剂中的聚合大大缩短, 且 产物的后处理也简单。同时发现共聚物水溶液粘度随pH 值变化先上升后下降, 在pH=5.0 出现峰值, 较起始粘度增 大几百倍, 粘度随FOA 含量的增加而单调上升, 证明有分 子间缔合作用存在。
• 目前, 在超临界二氧化碳中的聚合反应报道较多的主要是 一些含有乙烯基的单体化合物, 例如丙烯酸、丙烯酸酯、 甲基丙烯酸、丙烯酰胺等, 因为这些小分子易发生自由基 聚合, 聚合反应活性较高, 能得到较高分子量的聚合物, 而 且可以选择较易溶于超临界二氧化碳中的引发剂, 如丙烯 酸, 在一定压力和温度下的超临界二氧化碳中可以聚合得 到分子量较高的聚丙烯酸。
• ②化学共混 • 分二步完成, 首先, SC-CO2 增强反应物(单体、引发剂)渗 透插嵌进入聚合物基质;接着反应物在基质内聚合而形成 分散相。显然, 只有当反应物在SC-CO2 中及CO2 在聚合 物基质中均可溶时, 这一方法才能奏效。溶胀增塑增强了 反应物在基质内的扩散, 进而增强了聚合, 因此采用该法可 在宿主基质内合成高分子量的分散相, 并且量可控, 如可通 过调节压力、浸渍时间及单体浓度等, 以控制宿主基质内 小分子反应物的吸着量 。
超临界流体在高分子 领域的应用研究
--以超临界CO2流体为例
演讲人：李查 指导老师：李又兵
目录：
一.超临界流体 二.超临界CO2流体 三.超临界二氧化碳用于聚合物的合成 四.超临界二氧化碳用于聚合物的改性 五.超临界二氧化碳用于聚合物的加工 六.未来展望
一.超临界流体
• 根据温度和压力的不同，呈现出液体、气体、固体等状态 变化，如果提高温度和压力，来观察状态的变化，那么会 发现，如果达到特定的温度、压力，会出现液体与气体界 面消失的现象该点被称为临界点。超临界流体指的是处于 临界点以上温度和压力区域下的流体。 • 超临界流体具有十分独特的物理化学性质，它的密度接近 于液体，粘度接近于气体，扩散系数大、粘度小、介电常 数大。
Hale Waihona Puke 3.其他合成应用• 用超临界二氧化碳作溶胀剂和单体及引发剂的载体, 可以 辅助合成聚丙烯酸 尼龙6 和聚苯乙烯 尼龙6 的混合物, 得 到具有较尼龙6 更好的热稳定性的聚合物;陈鸣才组在超临 界二氧化碳中进行丙烯酸及疏水改性丙烯酸体系的聚合, 制备出多种含氟或含硅的pH 敏感材;Okubo 等在30 MPa 、65 ℃超临界二氧化碳中沉淀聚合得到聚丙烯腈、聚二 乙烯基联苯。 • Galia 等利用聚硅氧烷为分散剂, 在超临界二氧化碳中进行 热引发的甲基丙烯酸甲酯与N , N-二甲基丙稀酰胺自由基 分散共聚合;Cooper 等则通过非均相聚合在超临界二氧化 碳中合成了高度交联的聚二乙烯基苯微粒。
2.聚合物共混
• ①物理共混 • 对于SC-CO2 增强聚合物共混过程, 不同聚合物(A 、B),即 使在相同的操作条件(温度、压力、剪切速率)下, 因各组成 对CO2 的吸着量不同而增塑效果不同, 进而各组成黏度的 降低程度也不同, 所以体系的黏度比可通过调节CO2 的压 力得以控制, 即体系的黏度比也是压力可调的。例如, SCCO2 PMMA/PS 共混, PMMA 为连续相, PS 为分散相, 由 于分散相的黏度下降较大, 因此更多的动量从高黏度的连 续相向分散相传递, 导致分散相破碎, 尺度减小。
四.超临界二氧化碳用于聚合物的改性
• 1.接枝改性 • CO2 在聚合物上的吸着溶解, 使聚合物基质溶胀、增塑,增 强了反应物在基质内的扩散。CO2本身并非反应物, 只是反 应物的携带剂及聚合物的溶胀剂, 扮演“分子润滑剂的角 色, 由于聚合物被增塑, 改性便可在较温和的操作条件下进 行。传统的聚合物改性因采用融熔挤出或间歇搅拌的方式 , 操作温度高, 能耗大, 且易引发聚合物降解。例如, 为了改 进聚丙烯PP的亲水性, 可将某些亲水性单体通过接枝共聚 使其改性, 传统的接枝改性方法总伴随着降解 。实际上,各 种亲水性单体如甲基丙烯酸酯MA、甲基丙烯酸甲酯MMA 、羟基丙烯酸甲酯HEMA、苯乙烯S T 、等均能借助SCCO2成功地接枝到PP 骨架上。在SC-CO2 增强接枝改性过 程中,CO2 并不改变自由基接枝机理, 而是通过增塑机理, 使 反应温度得以降低、反应物在PP 基质内的分散更为均匀 。
1.超临界二氧化碳用于丙烯酸的聚合
• 传统的聚丙烯酸树脂是由丙烯酸单体在水中进行溶液聚合 , 在烃类溶剂中进行悬浮和乳液聚合, 或在卤代烃及芳烃中 进行沉淀聚合得到的。由于水溶液聚合产物中含有大量的 水, 若需干燥的聚合物固体, 就得耗费大量的能源烘干, 致 使生产成本大大上升。若在有机溶剂中进行聚合, 则有机 溶剂等不可避免地会对环境及聚合产物带来污染, 尤其是 当丙烯酸类聚合物用于食品及药品和电子产品时, 就更不 能忽视。 • 如果改在超临界二氧化碳中进行丙烯酸的聚合, 就可以克 服上述一些缺点。首先, 以超临界二氧化碳为反应溶剂, 反 应结束后得到的就是干燥的聚合物粉末(如图1所示), 无需 额外的干燥过程, 后处理简单,可以降低烘干的成本;再者,
三.超临界二氧化碳用于聚合物的合成
• 超临界二氧化碳具有类似液体的密度和类似气体的低粘度 , 既能较好溶解单体分子, 又能较迅速地传质和移走反应热 , 有效的控制反应速度, 同时二氧化碳分子具有化学惰性, 一般不会因溶剂导致副反应, 且小分子单体的溶解度可调 节, 所得产物易纯化, 故可作为聚合反应的介质。