种子乳液聚合

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乳液种子聚合对聚氯乙烯电性能的影响

乳液种子聚合对聚氯乙烯电性能的影响

乳液种子聚合对聚氯乙烯电性能的影响聚氯乙烯(PVC)是一种广泛应用于建筑、电子、医疗等领域的重要塑料材料。

为了改善PVC的电性能,许多研究人员将注意力转向了乳液种子聚合方法。

本文将探讨乳液种子聚合对PVC电性能的影响,并从实验分析的角度进行论述。

1. 介绍乳液种子聚合是一种常用的合成PVC的方法。

乳液聚合系统主要由乳液聚合剂、溶剂、助剂和环境因素等组成。

乳液聚合剂能够在溶剂中形成单体微乳滴,并通过交联聚合形成PVC胶粒。

2. 乳液种子聚合对PVC电性能的改善乳液种子聚合可以通过调控聚合过程中的条件和添加特定的助剂实现对PVC电性能的改善。

2.1. 聚合条件的调控乳液种子聚合过程中,调控聚合温度、pH值和气相条件等因素能够对PVC的电性能产生影响。

2.1.1. 温度的影响在乳液种子聚合过程中,温度是一个重要的调控参数。

适当提高聚合温度可以促进PVC的结晶程度和分子链的有序排列,从而提高PVC 的电导率和介电常数。

2.1.2. pH值的影响pH值对乳液种子聚合过程中的聚合速率和PVC微球的形态有影响。

适当调节pH值可以改善PVC微球的尺寸分布和形貌,进而优化PVC的电性能。

2.1.3. 气相条件的影响气相条件,如气氛压力和含氧量等,会对乳液种子聚合过程中的氧化反应产生影响。

氧化反应会导致PVC的导电性能下降,因此通过调控气相条件可以减少氧化反应的发生,从而提高PVC的电导率。

2.2. 助剂的添加在乳液种子聚合过程中,添加适当的助剂能够显著改善PVC的电性能。

2.2.1. 稳定剂的添加稳定剂能够抑制氧化反应的发生,从而提高PVC的电导率。

常用的稳定剂包括有机锡稳定剂、酯酮类热稳定剂等。

2.2.2. 电导剂的添加电导剂可以增加PVC体系的离子导电性能,提高PVC的导电率。

常用的电导剂有导电碳黑、导电纳米材料等。

3. 实验分析为了验证乳液种子聚合对PVC电性能的影响,我们进行了一系列实验。

3.1. 实验方法我们选择了不同的聚合条件和助剂添加方案,并通过电导率测试、介电常数测试等方法对PVC样品进行了性能分析。

种子乳液聚合动力学及成核机理的研究

种子乳液聚合动力学及成核机理的研究

种子乳液聚合动力学及成核机理的研究一、概述种子乳液聚合是一种重要的聚合方法,它在化工工业中有着广泛的应用。

种子乳液聚合动力学及成核机理的研究对于理解和控制聚合过程具有重要意义。

本文将对种子乳液聚合动力学及成核机理的研究进行探讨,以期为相关领域的研究提供参考。

二、种子乳液聚合动力学的研究1. 动力学模型的建立种子乳液聚合的动力学过程可以通过建立数学模型来描述。

研究者们通过考察聚合物链的生长速率、聚合物颗粒的尺寸分布等参数,建立了一系列动力学模型,如Flory-Huggins理论、Kinetically Limited Emulsion Polymerization (KLEP)模型等。

这些模型为理解和预测聚合过程提供了重要的理论基础。

2. 动力学参数的测定研究者们通过实验手段,测定了种子乳液聚合过程中的一些关键参数。

他们通过监测聚合物颗粒的尺寸随时间的演变,从而得到了聚合物链的生长速率等动力学参数。

这些参数对于揭示聚合过程的机理非常重要。

三、种子乳液聚合的成核机理研究1. 成核动力学成核过程是种子乳液聚合中的一个重要环节。

研究者们对成核动力学进行了深入探讨,揭示了成核速率与聚合物浓度、温度等因素的关系。

通过实验方法,他们得到了成核过程中的一些重要参数,为控制聚合过程提供了理论指导。

2. 成核机理的探索研究者们还通过理论分析和实验验证,探索了种子乳液聚合的成核机理。

他们发现,成核过程受到多种因素的影响,包括溶剂和单体分子的结构、聚合物颗粒的表面活性等。

通过深入研究这些因素,他们对成核机理有了更加全面的认识。

四、结论与展望种子乳液聚合动力学及成核机理的研究为我们深入理解聚合过程提供了重要的理论基础。

然而,目前对于一些关键问题,如聚合物颗粒的形貌控制、高浓度乳液聚合的动力学行为等仍存在许多未解之谜。

未来的研究可以进一步探索这些问题,为种子乳液聚合技术的发展提供新的思路和方法。

种子乳液聚合动力学及成核机理的研究是一个重要的课题,它对于提高聚合工艺的稳定性和控制聚合物颗粒的性能具有重要意义。

乳液种子聚合在聚氯乙烯生产中的应用

乳液种子聚合在聚氯乙烯生产中的应用

乳液种子聚合在聚氯乙烯生产中的应用在聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride, PVC)生产中,乳液种子聚合技术被广泛应用。

乳液种子聚合是指将单体通过引发剂引发聚合反应,在水相中形成乳液颗粒的过程。

这种技术具有结构均匀、成本低、操作简便等优点,因此被应用于聚氯乙烯的生产过程中。

本文将从乳液种子聚合技术的基本原理、应用领域以及优势等方面进行详细阐述。

一、乳液种子聚合技术的基本原理乳液种子聚合是将单体分散在水相中,通过引发剂引发聚合反应,形成均匀分散的乳液颗粒。

具体步骤为:首先,在适宜温度下,将单体加入至水相中,通过搅拌使其形成乳液;然后,添加引发剂使单体分子发生聚合反应;最后,通过控制温度和反应时间,实现聚合反应的完成。

乳液种子聚合技术的特点在于将单体分散在水中,降低了反应的温度和催化剂用量,从而提高了反应的选择性和收率。

二、乳液种子聚合在聚氯乙烯生产中的应用领域乳液种子聚合技术在聚氯乙烯生产中有着广泛的应用领域,包括以下几个方面:1. 聚氯乙烯乳液制备:乳液种子聚合技术可以用于制备聚氯乙烯乳液,通过调节反应条件和单体组成,可以控制乳液颗粒的粒径和分布,使得产品具备良好的稳定性和流变性能。

2. 聚合物增容剂:乳液种子聚合技术可以用于合成聚合物增容剂,通过在聚氯乙烯生产过程中添加合适的增容剂,可以改善聚合物的物理性能,提高其加工能力和机械性能。

3. 聚合物改性:乳液种子聚合技术可以用于聚氯乙烯的改性,通过在乳液聚合过程中添加适量的改性剂,可以改善聚合物的热稳定性、抗冲击性和阻燃性等性能,提高其产品的使用寿命和安全性。

三、乳液种子聚合技术的优势乳液种子聚合技术在聚氯乙烯生产中具有以下几个优势:1. 结构均匀:乳液种子聚合技术可以使得聚氯乙烯的乳液颗粒分布均匀,具有良好的乳化性能和稳定性,提高了产品的品质和增容效果。

2. 成本低:乳液种子聚合技术不需要高温反应和大量催化剂的使用,相对于传统的溶液聚合技术,节约了能源和原材料的消耗,降低了生产成本。

聚氯乙烯生产工艺中乳液种子聚合的动力学模型构建

聚氯乙烯生产工艺中乳液种子聚合的动力学模型构建

聚氯乙烯生产工艺中乳液种子聚合的动力学模型构建聚氯乙烯(PVC)是一种常见的合成树脂,广泛应用于建筑材料、塑料制品、电线电缆等领域。

在PVC的生产工艺中,乳液种子聚合过程是最关键的环节之一。

本文将探讨聚氯乙烯生产工艺中乳液种子聚合的动力学模型构建问题,以此为基础来优化生产工艺,提高PVC的质量与产量。

一、乳液种子聚合的基本原理在PVC生产中,乳液聚合是一种常见的聚合方法。

乳液聚合是指将乳液中的乳化剂与单体混合,形成乳液体系,在一定条件下引发聚合反应,从而得到聚合物的过程。

乳液聚合的基本原理可以通过动力学模型来描述。

动力学模型是一种数学表示,能够定量地描述反应速率与反应物浓度之间的关系。

乳液种子聚合的动力学模型可以用以下形式表示:(公式)其中,r表示反应速率,k为反应速率常数,[A]表示单体A的浓度,[B]表示单体B的浓度,n和m为反应级数。

二、乳液种子聚合的动力学模型构建乳液种子聚合的动力学模型构建需要实验数据的支持。

通过在实验条件下对乳液聚合反应进行连续监测,可以获得聚合反应的动力学数据。

常见的实验方法有差示扫描量热法(DSC)、傅里叶变换红外光谱法(FTIR)等。

在实验数据的基础上,可以采用多种方法来构建动力学模型。

其中一种常见的方法是使用聚合物链增长与聚合反应速率之间的关系来构建动力学模型。

通常情况下,聚合物链增长是聚合反应的控制步骤之一。

通过实验数据的分析,可以确定聚合物链增长速率与单体浓度之间的关系,从而得到反应速率的表达式。

另一种常见的方法是采用聚合动力学模型与传质模型的耦合。

乳液聚合反应中,传质过程对反应速率有着重要影响。

通过实验数据的分析,可以得到传质过程的速率常数,并与聚合动力学模型耦合起来,从而得到乳液聚合反应的综合动力学模型。

三、乳液种子聚合动力学模型的应用与优化乳液种子聚合的动力学模型可以应用于PVC生产工艺的优化。

通过动力学模型的分析,可以预测聚合反应的速率与转化率,从而调节反应条件,提高聚合效率与产量。

聚氯乙烯生产中乳液种子聚合的过程模拟与优化

聚氯乙烯生产中乳液种子聚合的过程模拟与优化

聚氯乙烯生产中乳液种子聚合的过程模拟与优化聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride,简称PVC)是一种重要的合成树脂,广泛应用于建筑、汽车、电子等领域。

在PVC的生产过程中,乳液种子聚合是关键步骤之一。

本文将对乳液种子聚合的过程进行模拟与优化,以提高生产效率和产品质量。

1. 概述乳液种子聚合是PVC生产过程中的一项关键工艺,其目的是通过聚合反应形成PVC微粒。

种子聚合过程包括原料配制、乳化、乳液聚合、稳定等步骤。

通过模拟和优化这个过程,可以有效提高合成效率和产品质量。

2. 模拟方法2.1 反应动力学模型乳液种子聚合的反应动力学可以用下列常微分方程来描述:dC/dt = k1 * [I] * [M] / ([M] + K1)d[PVC]/dt = k2 * [I] * [M]其中,C表示HCl浓度,t表示时间,k1和k2为反应速率常数,[I]和[M]分别表示引发剂和单体的浓度。

2.2 初始条件设定在模拟过程中,需要设定初始的HCl浓度、引发剂浓度和单体浓度。

根据反应条件和实验数据,可确定合适的初始条件。

3. 优化方法3.1 响应面分析通过建立HCl浓度、引发剂浓度和单体浓度与PVC产率之间的数学模型,可以进行响应面分析,找到产率与工艺参数之间的最佳组合。

响应面分析可以采用多项式回归模型,通过拟合实验数据来获取模型参数。

3.2 灵敏度分析通过灵敏度分析,可以评估工艺参数对乳液种子聚合过程的影响程度,进而确定关键参数和控制范围。

灵敏度分析可以利用数值方法或试验方法进行。

3.3 基于遗传算法的优化通过遗传算法进行优化,可以在多个工艺参数之间找到最佳的组合,以达到最大产率和最高产品质量。

遗传算法的优化过程包括选择、交叉、变异等步骤,通过不断迭代,逐步优化参数。

4. 结果与讨论通过对乳液种子聚合过程的模拟与优化,可以得到最佳的工艺参数组合,以提高PVC的产率和产品质量。

在实际应用中,我们可以根据模拟结果进行工艺优化,达到更高的经济效益和环境效益。

种子乳液聚合

种子乳液聚合

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能存在多个自由基,易引起凝胶效应。
二、核壳乳液 聚合
——种子乳液 聚合的发展
种子乳液聚合中, 若种子聚合
种子胶乳的制备 和后继的正式聚 合采用同一种单
使用某种单 体,后继正 式聚合
体,结果仅使粒
采用另一种
子长大。
单体,则形
成核壳结构
的颗粒。
二、核壳乳 液聚合
——种子乳 液聚合的发

单体液滴
核壳乳液聚合体 系
以上因素最终影响三组分在产品中的含量
橡胶含量
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丙烯睛含量
冲击性能

流动性

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抗张强度

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透明性

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仅种子乳胶粒表面的单体浓度很高,而且壳
单体有充分时间渗入到种子乳胶粒子内部。
溶胀法:先不补加引发剂,而加入壳单
在下引发聚合,这种方法也使乳胶粒表面单
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体浓度很高。
二、核壳乳液聚合 ——种子乳液聚合的发展
以上两者均有利于两种单体发生接枝或分 子链互相贯穿,从而有利于核壳间的结合或 相容,导致聚合物浓度提高。 半连续法:将壳单体连续滴加,使种子乳 胶的表面和内部壳单体浓度都很低,因此只 能在核聚合物上连续形成壳层而缺乏核壳层 间的结合。

聚氯乙烯生产工艺设计中乳液种子聚合的工艺可持续性评估

聚氯乙烯生产工艺设计中乳液种子聚合的工艺可持续性评估

聚氯乙烯生产工艺设计中乳液种子聚合的工艺可持续性评估聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride,简称PVC)是一种重要的合成塑料,广泛应用于建筑、包装、电子、汽车等领域。

而乳液种子聚合是聚氯乙烯生产工艺中的关键步骤,对产品的质量和生产效率具有重要影响。

本文将对聚氯乙烯生产工艺设计中乳液种子聚合的工艺可持续性进行评估。

1. 背景介绍PVC作为一种常见的塑料材料,其生产过程对环境和资源的影响不容忽视。

因此,在聚氯乙烯的生产工艺设计中,可持续性评估显得尤为重要。

乳液种子聚合是聚氯乙烯生产的核心步骤之一,它的工艺可持续性直接关系到产品质量和生产效率。

2. 工艺可持续性评估2.1 资源利用效率乳液种子聚合过程中,原料的利用效率对可持续性具有重要影响。

通过合理设计反应条件,提高乳液种子聚合的反应转化率,降低原料的损耗,可以达到资源的高效利用。

2.2 能源消耗乳液种子聚合需要供应大量的能量以维持反应温度和反应过程。

评估工艺可持续性时,需要考虑能源消耗是否合理,是否能够实现节能减排。

采用低温反应条件、优化能源供应系统等措施可以降低能源消耗,提高工艺可持续性。

2.3 废弃物处理乳液种子聚合过程中会产生废液、废气、废固体等废弃物,对环境造成一定的压力。

评估工艺可持续性时,需要考虑废弃物的处理方式和效果。

合理设计废弃物处理系统,采用先进的废水、废气处理技术,可以最大程度地减少对环境的影响。

3. 工艺改进和优化为了提高乳液种子聚合的工艺可持续性,可以从以下几个方面进行改进和优化。

3.1 反应条件优化通过调整反应温度、pH值、反应时间等工艺参数,优化乳液种子聚合过程,提高反应转化率和产率,降低能源消耗和废弃物产生。

3.2 催化剂选择催化剂在乳液种子聚合中起到重要的作用,可以加速反应速率和提高产品质量。

选择高效、环境友好的催化剂,可以减少催化剂用量,降低对环境的影响。

3.3 废弃物综合利用对乳液种子聚合过程中产生的废弃物进行综合利用,可以实现资源的再利用。

《种子乳液聚合》课件

《种子乳液聚合》课件

种子生成
制备获得高分子量的聚合物种子。
聚合反应
将沉积在种子上的单体聚合成为高分子量的 产品。
后处理
去除杂质和不必要的溶剂,使产物达到需要 的形态。
应用实例
领域广泛
种子乳液聚合得到的产物广泛应用于油墨、涂料、塑料等领域。
成功案例
利用种子乳液聚合技术制备出高性能的纳米材料,如聚合物乳胶、金属纳米颗粒。
《种子乳液聚合》PPT课 件
本PPT课件总字数不超过400,详细介绍种子乳液聚合的概念、聚合过程、应 用实例和发展趋势。
概述
定义
种子乳液聚合是一种重要的高分子化学合成方法。
特点
该方法具有聚合产物分子量分布窄、反应过程中无残留溶剂、操作便利等特点。
聚合过程
前期准备
制备物料和准备设备是聚合过程的前置工作。
总结与展望
1 优势
种子乳液聚合方法具有聚合物分子量分布窄、操作简便等优点。
2 不足
某些情况下,单体浓度或种子浓度较高可能导致产物颗粒大小分布不均。
3 发展趋势的应用。
参考文献
杨立亭, 黎士伟, 涂兰新,等. 基于逆微乳液法研究water-flood环境下聚丙烯 酸铁纳米粒子的制备及其性能[J]. 高分子材料科学与工程,2018,34(2):1-6. 黄炜. 基于改性PAMPS聚合物的乳液合成及光敏性能研究[D]. 东华大学,2019.
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种子乳液聚合⏹所谓种子乳液聚合是先将少量单体按一般乳液聚合法制得种子胶乳(100~150nm)⏹然后将少量种子胶乳(1%~3%),加入正式乳液聚合的配方中⏹种子胶乳粒将被单体所溶胀并吸附水相中产生的自由基而引发聚合,逐步使粒子增大最终可达1~2μm⏹在种子乳液聚合中,乳化剂要限量加入。

这是因为:乳化剂在本体系中的目的仅是供应长大粒子的保护和稳定的需要,要防止新胶束或新乳胶粒的形成。

⏹种子聚合中粒子长大后,一个乳胶粒内可能存在多个自由基,易引起凝胶效应。

核壳乳液聚合——种子乳液聚合的发展⏹种子乳液聚合中,种子胶乳的制备和后继的正式聚合采用同一种单体,结果仅使粒子长大。

⏹若种子聚合使用某种单体,后继正式聚合采用另一种单体,则形成核壳结构的颗粒。

⏹核壳结构的乳胶粒,核与壳之间的界限并不明显,在它们的界面上形成了化学键连接,这增加了两者的相容性。

⏹根据核壳物质的性质,核壳之间可以是离子键合、接枝或是核壳物质分子链互相贯穿形成的聚合物网络。

⏹形成种子乳液后,壳层物质的加料方法不同,形成的核壳结构和核壳间结合方式也差别很大。

⏹加入壳单体的方法主要有:溶胀法﹑半连续性饥饿法和间歇法,下面分别介绍。

⏹溶胀法:先不补加引发剂,而加入壳单体,使壳单体溶胀进入乳胶内。

这种方法不仅种子乳胶粒表面的单体浓度很高,而且壳单体有充分时间渗入到种子乳胶粒子内部。

⏹间歇法:壳单体一次性加入,在引发剂存在下引发聚合,这种方法也使乳胶粒表面单体浓度很高。

⏹以上两者均有利于两种单体发生接枝或分子链互相贯穿,从而有利于核壳间的结合或相容,导致聚合物浓度提高。

⏹半连续法:将壳单体连续滴加,使种子乳胶的表面和内部壳单体浓度都很低,因此只能在核聚合物上连续形成壳层而缺乏核壳层间的结合。

⏹根据核和壳单体的不同,正常的核壳聚合物基本上有两种类型:⏹硬核软壳型:这类聚合物主要用作涂料。

⏹软核硬壳型:以丁二烯﹑丙烯酸丁酯等软单体,经乳液聚合后为种子,甲基丙烯酸甲酯﹑苯乙烯﹑丙烯睛等为硬单体,后来加入继续聚合,就成为硬壳层。

以B为核,S和A共聚物为壳,就成了著名的ABS工程塑料乳液接枝-掺混法制备ABS⏹ABS树脂生产方法很多,主要有机械共混法和化学接枝掺混法。

⏹机械共混法由于性能低下,加工困难等原因正在逐渐被淘汰。

⏹化学接枝掺混法又可分为乳液接枝-掺混法和连续本体法等。

⏹乳液接枝-掺混法仍是当今ABS树脂聚合工艺的主流,目前全世界有70%的ABS树脂生产装置采用此法。

⏹工业生产中:先用乳液聚合生成丁二烯胶乳,它将是一种高弹性体胶乳,然后用这种胶乳与丙烯腈、苯乙烯进行接枝共聚反应生成ABS接枝共聚物⏹①⏹然后用本体聚合或悬浮聚合制成SAN共聚物①②最后将丁二烯胶乳与苯乙烯和丙烯腈的接枝共聚粒料与SAN粒料掺混影响产品质量的重要因素⏹橡胶含量⏹作为提供韧性的主要组份和后续乳液接枝聚合的种子乳液以及反应场所,PBL(聚丁二烯胶乳)特性对后续过程,特别是对最终ABS树脂的性能起着十分的重要作用⏹相同量的高胶ABS粉料可以比低胶ABS粉料附配更多的SAN⏹接枝率⏹在这里为单位质量橡胶粒子上接枝SAN的质量分数⏹在橡胶含量确定的情况下,接枝率是衡量接枝效果的重要指标,接枝率太高导致橡胶有效体积浓度增大,影响产品加工流动性;接枝率低又倾向于发生凝聚和表面覆盖欠缺而影响光泽度国内外ABS树脂产业状况分析及展望丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)是本世纪40年代出现的新型高分子材料。

1947年,美国橡胶公司(USR)用丁腈橡胶和苯乙烯进行共混,率先制得了ABS树脂。

此法简单,成本低廉,但产品性能较差,加工困难。

1954年,美国Borg-Warner公司的子公司Morbon公司开发了乳液接枝法合成ABS树脂,并首先实现了工业化生产。

这是用化学接枝方法生产ABS的最早方法。

由于ABS树脂具有耐冲击、高刚性、耐油、耐低温、耐化学药品性,机械强度和电气性能优良,易于加工,加工尺寸稳定性和表面光泽性好,容易涂装、着色,还可以进行喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工,是用途极广泛的热塑性工程塑料,广泛应用于机械工业、汽车工业、电子电器工业、仪器仪表工业、纺织工业和建筑工业等。

因此,自Borg-Warner公司工业化生产ABS树脂后,世界各国纷纷引进ABS生产技术相继建厂,并在引进技术的基础上各自开发ABS生产技术,进而实现工业化生产。

2.1技术概况ABS树脂的生产方法很多,目前在全世界范围内的工业装置中应用较多的是:乳液接枝掺混法、连续本体法等。

近十年来在ABS树脂生产领域有两大进展,一是乳液接枝本体SAN掺混工艺的开发和工业化取得很大成功,二是本体工艺逐步走向完善并生产出有能力向一些市场渗透的树脂牌号。

表6列出了ABS树脂的主要生产方法及发展现状和前景(4)。

乳液接枝掺混法是在ABS树脂的传统生产方法――乳液接枝法的基础上发展起来的,是目前工业上采用的几种A BS生产工艺中最早用于工业生产、技术最成熟、应用最广泛的生产方法。

乳液接枝掺混法工艺包括乳液接枝乳液SAN 掺混法、乳液接枝悬浮SAN掺混法和乳液接枝本体SAN掺混法三种,经过长期的完善和提高,乳液接枝掺混工艺已日趋完善,生产稳定,产品丰富,性能优良。

尤其是乳液接枝本体SAN掺混工艺有利于大型化生产和降低成本,近年来新建的大型ABS生产装置基本上均采用该生产技术。

本体工艺近年来进一步完善,已逐步确立了其主要ABS生产工艺的地位,从环保和投资的观点看本体法是最佳的ABS 生产工艺。

本体工艺的主要缺点是产品范围较窄,生产的产品性能有局限性,近年来的研究开发主要针对于此,目前已有很大进展,本体工艺生产的产品正逐步向一些市场渗透。

乳液接枝连续本体(乳液-本体)工艺在70年代末被开发,90年代引起工业重视。

根据SRI的估计,此工艺的生产成本低于连续本体工艺,但对环境的污染比连续本体严重,而且建设费用较高。

此外工业上采用的ABS生产工艺还有:乳液悬浮法、本体悬浮法等。

乳液悬浮工艺与乳液本体工艺同期被开发,但未受到工业重视。

本体悬浮工艺在发达国家已基本被淘汰,但在一些发展中国家还有应用。

2. 2乳液接枝掺混ABS工艺乳液接枝掺混工艺是目前应用较多的几种ABS生产工艺中最早工业化的工艺技术,它是在乳液接枝工艺的基础上发展起来的,根据SAN共聚工艺的不同又可分为乳液接枝乳液SAN掺混、乳液接枝悬浮SAN掺混、乳液接枝本体SA N掺混三种,表7对三种接枝掺混法ABS工艺进行了比较(4),其中后两者在目前的工业装置中应用较多。

尽管近年来本体工艺的不断完善而逐步成为公认的更为先进、更具成本优势的ABS生产工艺,但是乳液接枝掺混工艺仍是全世界范围内的生产装置上应用最为广泛的工艺技术,其主要原因是乳液接枝掺混工艺最成熟、产品范围最宽、实用性最强。

在乳液接枝掺混ABS生产工艺中,要先生成一种高胶含量的弹性体乳胶,然后用这种乳胶与丙烯腈、苯乙烯进行接枝共聚反应生成ABS接枝共聚物。

SAN共聚物可以与接枝共聚反应同时进行,但目前更普遍的做法是单独用乳液、悬浮或本体工艺进行制备。

最后将ABS接枝共聚物与SAN共聚物以不同的比例进行掺混可以得到多种ABS树脂牌号。

三种乳液接枝掺混工艺一般都包括下面几个中间生产步骤:SAN共聚物的制备、丁二烯胶乳的制备、丁二烯胶乳与苯乙烯和丙烯腈的接枝共聚、掺混及后处理。

但是由于SAN聚合工艺的不同,三种乳液接枝掺混工艺的成本、能耗、产品质量等均有较大差异。

乳液接枝本体SAN掺混工艺因工艺合理、有利于大型化和降低成本、产品多、产品质量好等优点,在近十年来取得了很大的工业化进展,近年来新建的大型ABS树脂生产厂基本上都选用这种工艺。

乳液接枝悬浮S AN掺混工艺目前在全世界范围内的生产装置上应用也较多,尤其是在80年代中期以前兴建的装置上,据认为对于中小型ABS装置乳液接枝悬浮SAN掺混工艺的经济性更好。

聚丁二烯胶乳在一般聚合过程中实现粒径放大时,粒径每小时增大不足0.01μm,要达到0.3μm,至少需要40h以上,故在缩短胶乳反应时间,增大粒径方面进行了大量的研究工作,概括起来可分为:聚合过程放大(一步法)和聚合后附聚放大(两步法),附聚放大又可分为化学附聚和物理附聚(4)。

(1)聚合过程放大日本合成橡胶公司的生产工艺为物料投入聚合釜中以后在60℃下聚合,当聚合转化率达到50%时补加25份丁二烯,继续反应到转化率达90%,整个反应过程50h,胶乳平均粒径0.29μm,凝聚物在0.01%以下。

日本旭化成工业公司在丁二烯乳聚时加入了0.5~5份丙烯腈,由于丙烯腈的亲水性较强,能与乳化剂共同形成大量胶束,加速了聚合反应。

反应开始时乳化剂用量为0.5~1.5份,较少的乳化剂可减少聚合诱导期。

他们以补加乳化剂的时机(转化率20%~50%时)、乳化剂用量(0.3~0.7份)和加入时间来控制粒径的大小、粒径分布和附聚时间。

其反应时间为30h,粒径0.2~0.5μm(5,6)。

该公司还采用同样的配方和工艺,将单体分配于两个配方中,其中第一配方含单体量为总单体量的20%,第二配方单体含量为总单体的80%,在聚合反应进行到2.5~5.0h时,连续加入第二配方量的物料,总共聚合14h,单体转化率为97%,胶乳粒径为0.165~0.20μm(7,8)。

另有报道,在聚合过程中加入附聚剂藻朊酸钠和硫酸镁可制备高固、多分散、大粒径的聚丁二烯胶乳。

(2)附聚放大冷冻附聚冷冻附聚法是将低固、小粒径(600~700A)的聚丁二烯胶乳送入冷冻转鼓,在胶乳冻点温度下,利用胶乳中水结冰形成的压力使胶乳附聚形成大粒子。

该法由美国Goodrich公司工业化,日本合成橡胶公司、加拿大共聚物公司都曾用过此法。

冷冻附聚法产品纯净,易于工业化,反应周期短,但放大粒度有局限性,只能得到中等粒度的胶乳。

胶乳冷冻时会析出凝胶,动力消耗较大。

压力附聚压力附聚是让胶乳在一个均化器的作用下附聚。

这种方法虽老,有些工厂仍然用的很好。

GE公司的附聚粒径放大工艺就是以单釜间歇聚合制备小粒径聚丁二烯胶乳,反应时间15h ,然后进行连续压力附聚,附聚后粒径为0. 3μm,总生产周期17h。

机械搅拌附聚提高搅拌强度,也可得到大粒径胶乳。

反应在45~60℃下进行,转化率为40%~50%时,增强搅拌1h,反应转化率65%,粒径0.44μm以下的粒子占74.5%。

化学附聚向胶乳中加入无机盐、醋酸酐、有机溶剂,如丙酮、苯、甲苯及苯―醇混合物,亲水性聚合物聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚氨酯、聚乙二醇、甲基纤维素和聚乙烯缩醛等化学物质,可进行附聚放大。

首先制得小粒径胶乳,然后向胶乳中加入24份10%的食盐水搅拌15min,粒径增大到0.35μm。

再加入10%的醋酸酐溶液,可得到粒径为0.8μm 的胶乳。

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