7.2. Синтез высокомолекулярных соединений методом суспензионной полимеризации. Производство полистирола.

 Полимеризация может быть осуществлена разл. способами, различающимися по агрегатному состоянию системы. Наиб. распространены блочная полимеризация мономера, полимеризация в растворе, полимеризация в водных дисперсиях (эмульсионная или суспензионная полимеризация), полимеризация газообразного мономера под действием ионизирующего излучения или на пов-сти твердых катализаторов (газофазная полимеризация), а также твердофазная полимеризация (полимеризация твердого мономера под действием ионизир. излучения или света).

СУСПЕНЗИОННАЯ ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ (микроблочная, бисерная, гранульная, жемчужная полимеризация), происходит в каплях мономера, диспергированного в жидкой среде.

Суспензионная  полимеризация  протекает в водной среде, размер частиц мономера до 1мм и выше. Применяют нерастворимые в воде, но растворяющиеся в мономере инициаторы (пероксид бензоила (С6Н5СОО)2). В качестве стабилизаторов эмульсии применяют водорастворимые полимеры (полиакриловая к-та, поливиниловый спирт (-СН2-СНОН-)n), которые обволакивают капли мономера, защищая их от слияния. После окончания процесса полимер отделяют от водной фазы в центрефуге без специальной коагуляции (укрупнение частиц). Стабилизаторы суспензии легко отмываются от поверхности полимера, поэтому  такой полимер содержит меньше примесей и имеет лучшие физико-механические и диэлектрические свойства. Преимущество данного метода – высокая скорость полимеризации из-за небольшой вязкости среды, облегченный отвод теплоты экзотермической реакции, поэтому получают более однородные по молекулярной массе и свойствам полимеры. Недостаток – большое количество химически загрязненных сточных вод.

Производство полистирола

ПОЛИСТИРОЛ [-СН2-СН(С6Н5)-]n термопластичный полимер линейного строения. Аморфный бесцв. прозрачный хрупкий продукт. Для полистирола характерны легкость переработки, хорошая окрашиваемость в массе и очень хорошие диэлектрич. св-ва.

Полимеризация стирола:

СН2=СН-С6Н5  → -СН2-СН(С6Н5)-    инициирование нагреванием

СН2=СН-С6Н5 + kat → -СН2-СН(С6Н5)-kat

-СН2-СН(С6Н5)-kat + СН2=СН-С6Н5  → kat-СН(С6Н5)-СН2-СН(С6Н5)-СН2- и т.д.

В пром-сти полистирол получают радикальной полимеризацией стирола след. методами:

 1) Термич. полимеризацией в массе (блоке) по непрерывной схеме в системе последовательно соединенных 2-3 аппаратов с мешалками; заключит. стадию процесса часто проводят в аппарате колонного типа. Начальная т-ра р-ции 80-100 °С, конечная 200-220 °С. Р-цию прерывают при степени превращения стирола 80-90%; непрореагировавший мономер удаляют из расплава полистирола под вакуумом и затем с водяным паром до содержания стирола в полистироле 0,01-0,05%. В полистирол вводят стабилизаторы, красители, антипирены и др. добавки и гранулируют. "Блочный" полистирол отличается высокой чистотой. Эта технология наиб. экономична и практически безотходна (непрореагировавший стирол возвращается на полимеризацию).

2) Суспензионной полимеризацией по периодич. схеме в реакторах объемом 10-50 м3, снабженных мешалкой и рубашкой. Стирол суспендируют в деминерализов. воде, используя разл. стабилизаторы эмульсии; инициатор полимеризации растворяют в стироле. Процесс ведут при постепенном повышении т-ры от 40 до 130°С под давлением в течение 8-14 ч. Из полученной суспензии полистирол выделяют центрифугированием, после чего его промывают и сушат. Процесс удобен для получения и сополимеров стирола. Этим же методом в осн. производят и пенополистирол.

3) Эмульсионной полимеризацией по периодич. схеме. Этим методом получают полистирол наиб. высокой мол. массы. Применение метода все время сокращается, т.к. он сопряжен с большим кол-вом сточных вод.

Конструктор сайтов - uCoz