什么是本体聚合:本体聚合的优点缺点

本体聚合是指单体本身在不加溶剂以及其他分散剂的条件下,由引发剂或直接在光、热等作用下引发的聚合反应。本体聚合体系主要由单体、引发剂组成,对于热引发、光引发或高能辐射引发的反应,则反应体系仅由单体组成。按照聚合物能否溶解于单体中,本体聚合分为均相聚合和非均相聚合(沉淀聚合)两类。均相聚合是指生成的聚合物能溶解在各自的单体中,例如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯等单体的聚合。非均相聚合,也叫沉淀聚合,是指生成的聚合物不能溶解于其单体中,在聚合过程中不断析出,体系黏度不会明显增加,产品多为白色不透明颗粒。例如乙烯、氯乙烯的聚合。

本体聚合能否实施,主要取决于两个因素:一是单体的聚合热问题,各种单体在转化为聚合物时,所释放的热量差异很大;二是活性链与单体的反应能力。一般而言,聚合热小的单体或反应能力不十分活泼的单体比较容易实现本体聚合。

引发剂的选择既要考虑聚合反应本身的需要,还要求与单体有良好的相容性。由于多数单体是油溶性的,因此本体聚合多选用油溶性引发剂。自由基聚合多选用BPO、AIBN等。此外,根据需要再加入其他试剂,如相对分子质量调节剂、润滑剂等。

本体聚合的优点是体系组成简单、聚合产物纯净,特别适用于生产板材、型材等透明制品,反应产物可直接加工成型或挤出造粒。与其他聚合方法相比,本体聚合不需要产物与介质分离、介质回收等后续处理工艺,聚合装置及工艺流程相应简单、生产成本低。各种聚合反应几乎都可以采用本体聚合,如自由基聚合、离子型聚合、配位聚合等。缩聚反应也可采用,如固相缩聚、熔融缩聚一般都属于本体聚合。气态、液态和固态单体均可进行本体聚合,其中液态单体的本体聚合最为重要。

本体聚合的缺点是体系很黏稠,聚合热不易排除,温度难以控制。随着聚合反应不断进行,单体转化率逐渐提高,体系黏度不断增大,往往会出现自动加速效应,体系容易出现局部过热、副反应加剧,导致聚合物相对分子质量分布变宽、支化度加大、局部交联等;严重时会导致聚合反应失控,甚至产生爆聚。因此如何控制聚合热、及时地散热是本体聚合中一个至关重要的工艺问题。通常采用的方法有:

①在反应进行到较低转化率时,设法分离出聚合物;

②采用较低的反应温度,并用低浓度的缓慢引发剂,以保持聚合反应速度适中;

③分成多步进行聚合,分批释放出聚合热;

④用紫外光或辐射引发,使聚合能在较低的温度下进行,以利于热量的散发。

目前,采用本体聚合法合成的聚合物主要有聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、高压聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等。

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