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分散聚合(作用)

分散聚合通常是指溶解在有机溶剂(或水)的单体,在稳定剂的存在下聚合成不溶性的聚合物而分散在连续相中。分散聚合体系通常由引发剂、单体、稳定剂(分散剂)和分散介质四种基本成分组成。有时为特殊需要,还要加入交联剂、共聚单体、表面活性剂、无机盐等组分。

分散聚合可认为是一种特殊类型的沉淀聚合。在反应之前,单体、引发剂和稳定剂都溶于有机介质中,成为均相体系。聚合过程基本上可分为如下几个阶段:反应开始,引发剂引发单体聚合。当反应生成的齐聚物链长达到某一临界值时,就独自或相互聚结成核,并从介质中析出。这些核又相互聚结而形成聚合物粒子,与此同时也吸附稳定剂以及稳定剂与聚合物链所生成的聚合物,使其颗粒得以稳定。在颗粒成长阶段聚合物粒子将继续吸收介质中的单体与齐聚物,捕获游离的核,并在颗粒内部聚合而使其粒径逐渐增大,直至反应结束。在分散聚合中,从成核聚结到聚合物粒子形成,是反应体系由均相到非均相的转变时期。此阶段虽然持续时间很短,但却决定了整个体系中所形成聚合物的颗粒数目。而这一数目在随后的反应中应当保持不变,才能最终获得粒度均匀的产品。合成聚合物颗粒大小介于典型的悬浮聚合(50微米~1毫米)与乳液聚合(0.05~0.2微米)之间的一种聚合方法,颗粒大小大致为0.5~10微米。分散聚合的溶液稳定性好,一般情况下不产生沉淀,其性质有点像胶乳。单体的分散是借较高浓度的分散剂和机械搅拌进行的。聚合完毕的分散体系有时直接用作粘合剂、涂料等。 

分散聚合是20世纪70年代发展起来的一种特殊的聚合方法,当时由于乙烯基涂料和丙烯酸酯涂料成膜时,分散相浓度较低,故需多次涂布,为了克服这一缺点,英国ICI公司采用有机溶剂为介质,用含固量较高且稳定的胶态分散体系来取代传统涂料。30多年来,分散聚合的发展极为迅速,其基础理论和应用研究已具有一定的水平。早期的分散聚合大多是采用非极性溶剂为介质,嵌段聚合物或接枝共聚物作为稳定剂,偶氮类或过氧化物类油溶性引发剂引发St或MMA的分散均聚合体系。

优点:

聚合物颗粒球形好、粒径大、粒度分布窄、产品纯度高、分子量高。

缺点:

悬浮剂用量大、引发剂局限于水溶性引发剂、稳定剂和分散介质的加入增加了生产成本和后处理工序。

聚合氯化铝:一种无机高分子混凝剂,由于氢氧根离子的架桥作用和多价阴离子的聚合作用而生产的分子量较大、电荷较高的无机高分子水处理药剂。

聚丙烯酰胺(PAM):为水溶性高分子聚合物,不溶于大多数有机溶剂,具有良好的絮凝性,可以降低液体之间的摩阻力,按离子特性可分为非离子、阴离子、阳离子和两性型四种类型。

最典型的分散聚合的例子是乙酸乙烯酯在较多聚乙烯醇(5%)存在下用水溶性引发剂进行的聚合。如果用0.2%聚乙烯醇和过氧化苯甲酰作引发剂,则是典型的悬浮聚合。由于分散聚合浆液的颗粒极细,可沉积成连续薄膜,能用作胶粘剂、水性漆和涂料。苯乙烯的自由基分散聚合主要是在醇类、醇醚类、醇水类中进行,而阴离子分散聚合主要是在正己烷中进行,在不同的介质中,亦可采用不同的稳定剂等。 

对分散聚合体系中各组成的研究范围大大拓展,各种新颖的单体、稳定剂、介质、引发剂和功能助剂日渐增多。而且国内外学者还开发出多种行之有效的分散聚合方法及相关技术,如种子聚合、开环聚合、阴离子聚合、阳离子聚合、超临界流体聚合、活性自由基聚合、酶引发聚合、辐射聚合等技术应用到分散聚合中。可以说分散聚合已在基础研究、应用基础研究,直至应用研究都取得了较为长足的发展。如对分散聚合机理的研究,已经发展了多种机理模型,包括有交联剂存在的分散聚合机理。在应用方面,如用分散聚合法制备聚合物基PMMA/液晶微胶囊、各种具有强磁性的高分子复合微球、蛋白质固定化载体、光学离子选择性传感器等。 



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