Polimeryzacja w roztworze
Polimeryzacja w roztworze jest metodą polimeryzacji przemysłowej . W tej procedurze monomer rozpuszcza się w niereaktywnym rozpuszczalniku , który zawiera katalizator lub inicjator .
W wyniku reakcji powstaje polimer, który jest również rozpuszczalny w wybranym rozpuszczalniku. Ciepło uwalniane w reakcji jest pochłaniane przez rozpuszczalnik, zmniejszając szybkość reakcji . Ponadto lepkość mieszaniny reakcyjnej, zapobiegając samoczynnemu przyspieszeniu przy wysokich stężeniach monomerów . Zmniejszenie lepkości mieszaniny reakcyjnej przez rozcieńczenie również wspomaga przenoszenie ciepła, co jest jednym z głównych problemów związanych z produkcją polimerów, ponieważ większość polimeryzacji to reakcje egzotermiczne. Po osiągnięciu pożądanej konwersji nadmiar rozpuszczalnika musi zostać usunięty w celu uzyskania czystego polimeru. W związku z tym polimeryzację w roztworze stosuje się przede wszystkim w zastosowaniach, w których i tak pożądana jest obecność rozpuszczalnika, jak ma to miejsce w przypadku lakierów i klejów . Innym zastosowaniem roztworów polimerowych jest wytwarzanie włókien metodą przędzenia na mokro lub na sucho lub folii z tworzyw sztucznych .
Wady polimeryzacji w roztworze to zmniejszenie stężenia monomeru i inicjatora prowadzące do zmniejszenia szybkości reakcji, mniejsze wykorzystanie objętości reaktora, dodatkowy koszt procesu związany z zawracaniem rozpuszczalnika, toksyczność i inne oddziaływania środowiskowe większości rozpuszczalników organicznych. Jedną z głównych wad techniki polimeryzacji w roztworze jest to, że jakkolwiek obojętny może być wybrany rozpuszczalnik, nie można całkowicie wykluczyć przeniesienia łańcucha do rozpuszczalnika, a zatem trudno jest uzyskać produkt o bardzo dużej masie cząsteczkowej. Ze zwykłych rozpuszczalników, zwłaszcza węglowodory chlorowane, są podatne na przenoszenie łańcucha w polimeryzacji rodnikowej. Intensywność przenoszenia łańcucha dla różnych związków można określić ilościowo za pomocą przenoszenia łańcucha i spadek stopnia polimeryzacji można obliczyć za pomocą równania Mayo.
Polimery o znaczeniu przemysłowym wytwarzane przez polimeryzację w roztworze
Poliakrylonitryl (PAN) jest wytwarzany przez polimeryzację rodnikową w dimetyloformamidzie (DMF), sulfotlenku dimetylu (DMSO), węglanach organicznych , kwasie siarkowym , kwasie azotowym lub wodnych roztworach soli nieorganicznych i przetwarzany na włókna.
Polikwas akrylowy (PAA) i poliakrylamid otrzymywane są w wyniku polimeryzacji rodnikowej w roztworze wodnym i stosowane jako zagęszczacze, kleje lub flokulanty.
akrylanów i metakrylanów są wytwarzane przez polimeryzację rodnikową w toluenie-acetonie do zastosowań powłokowych .
Polietylen (HDPE, LLDPE) - niektóre gatunki powstają w procesie polimeryzacji koordynacyjnej w wysokowrzących rozpuszczalnikach węglowodorowych (powyżej temperatury roztworu PE). Zaletą tego procesu jest bardzo duża szybkość propagacji pozwalająca na szybkie zmiany gatunków produktu.
Polibutadien o wysokiej zawartości cis (BR) jest wytwarzany w procesie polimeryzacji koordynacyjnej w węglowodorach.
Roztwór kauczuku butadienowo-styrenowego (sSBR) jest otrzymywany w procesie polimeryzacji anionowej w węglowodorach, co prowadzi do powstania kauczuku o lepszych właściwościach do produkcji opon niż polimeryzacja emulsyjna .
Polioctan winylu stosowany dalej do polialkoholu winylowego jest wytwarzany przez polimeryzację rodnikową w roztworze metanolu.
Ciekłe polibutadieny są wytwarzane przez anionową lub rodnikową polimeryzację w roztworach węglowodorów.
Kauczuk butylowy (IIR) przez niskotemperaturową kationową kopolimeryzację izobutylenu z izoprenem w roztworze etylenu lub chlorku metylu.
Poliamidy aromatyczne (np. Kevlar i Nomex ) otrzymywane są w procesie polikondensacji w roztworze N -metylo-pirolidonu i chlorku wapnia.
Proces ten jest jednym z dwóch stosowanych w produkcji poliakrylanu sodu , superchłonnego polimeru stosowanego w pieluchach jednorazowych .
Zobacz też
- Podstawy nauki i inżynierii materiałowej , wydanie czwarte, William F. Smith i Javad Hashem
- Encyclopedia of Polymer Science and Technology , J.Wiley Sons, Interscience, Publ., Nowy Jork, wydanie 4, 1999-2012