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本体聚合

由引发剂或光、热、辐射作用下其自身进行聚合引发的聚合反应

本体聚合（bulk polymerization；mass polymerization ）是单体（或原料低分子物）在不加溶剂以及其它分散剂的条件下，由引发剂或光、热、辐射作用下其自身进行聚合引发的聚合反应。有时也可加少量着色剂、增塑剂、分子量调节剂等。液态、气态、固态单体都可以进行本体聚合。

定义
单体(或原料低分子物)在不加溶剂以及其它分散剂的条件下，由引发剂或催化剂、或光、热作用下进行的聚合反应。
聚合方法
本体聚合分为均相聚合与非均相聚合两类。生成的聚合物能溶于各自的单体中，为均相聚合，如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等；生成的聚合物不溶于它们的单体，在聚合过程中不断析出，为非均相聚合，又叫沉淀聚合，如乙烯、氯乙烯等。本体聚合的引发剂多为油溶性引发剂，油溶性引发剂主要有偶氮引发剂和过氧类引发剂，偶氮类引发剂有偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异戊腈、偶氮二环己基甲腈、偶氮二异丁酸二甲酯引发剂等。相对于过氧类引发剂，偶氮引发剂反应更加稳定。
特点
优点：
产品纯净，可直接进行浇铸成型；生产设备利用率高，操作简单，不需要复杂的分离、提纯操作。投资较少，反应器有效反应容积大，生产能力大，易于连续化，生产成本低．
缺点：
热效应相对较大，自动加速效应造成产品有气泡，变色，严重时则温度失控，引起爆聚，使产品达标难度加大。由于体系粘度随聚合不断增加，混合和传热困难，有时还会出现聚合速率自动加速现象，如果控制不当，将引起爆聚；产物分子量分布宽，未反应的单体难以除尽，制品机械性能变差等。
改进方法
①为了改进产品性能或成型加工的需要而加入有特定功能的添加剂，像增塑剂，抗氧剂，内润滑剂，紫外线吸收剂及颜料等；
②为了调节反应速率，适当降低反映温度而加入一定量的专用引发剂；为了降低体系黏度改善流动性，加入少量内润滑剂或溶剂；
③采用较低的反应温度，较低的引发剂浓度进行聚合，使放热缓和；
④在反应进行到一定转化率而此时反应黏度还不算太高时，就分离出聚合物；
⑤分段聚合，将聚合过程分为几个阶段，控制转化率，自动加速效应，使反应热分成几个阶段放出；
⑥改进反应器内的流体输送方法，完善搅拌器和传热系统，以利于聚合设备的传热，研究开发专用特型设备等；
⑦采用气相本体聚合方法，研制出专用高效催化剂，大大减低了操作压力，并且解决了相关的工程设备问题，使得这一技术得到广泛使用；
冷凝法
工业化品种
LDPE气相本体 用途：薄膜制品、电缆、被覆料。
PVC沉淀本体 用途：管材、板材。
GPS熔融本体(热引发) 用途：家用电器里外装饰、电器、支架、仪表。
PMMA本体浇铸 用途：航空透明材料、表盘、标牌。
应用
用BPO或AIBN引发甲基丙烯酸甲酯本体聚合反应，第一段预聚转化率10%左右的粘稠浆液，浇模升温聚合，高温后处理，脱模成材，制备的聚甲基丙烯酸甲酯光学性能优于无机玻璃，可用作航空玻璃、光导纤维、标盘等。采用Ziegler-Natta催化剂催化丙烯本体聚合，转化率40%出料，投资成本比淤浆法降低40%~50%。用BPO或热引发引发苯乙烯本体聚合，制备的聚苯乙烯电绝缘性好、透明、易染色、易加工。用过氧化乙酰基磺酸引发氯乙烯本体聚合，制备的聚氯乙烯具有悬浮树脂的疏松特性，且无皮膜、较纯净。在微量氧存在下，高压、高温条件下引发乙烯气相本体聚合，制备的聚乙烯具有支链多、密度低和结晶度低的特点。
本体聚合工艺
⑴ 非均相本体聚合——聚氯乙稀本体聚合生产
氯乙烯本体聚合一般分为二个阶段：
第一阶段 预聚合；
第二阶段：后聚合。
操作方式：间歇操作。
氯乙烯本体聚合的主要设备
聚合釜配置：1台预聚合+5台后聚合。
预聚釜——立式不锈钢聚合釜，内装涡轮式平桨搅拌器，搅拌转速控制在50～250rpm之间。
搅拌器的形式和大小，搅拌转速的大小将直接关系到预聚合种子颗粒的形态和大小。
后聚釜——卧式釜（50m3 ），内装有慢速搅拌的三条螺带组合的搅拌器。螺带与釜壁间隙极小。卧式釜转速为6～7rpm。
常采用的聚合流程方块图见图
⑵ 本体浇铸聚合——有机玻璃生产
第一步预聚：搅拌将各组份混合均匀，升温至85℃，停止加热。调节冷却水，保持釜温在93℃以下，反应到粘度达到2000厘泊左右，具体根据操作要求而定。过滤，预聚浆储藏于中间槽。
第二步浇模：先用碱液、酸液、蒸馏水洗清并烘干硅玻璃平板二大块，按所需成品厚度，在二块玻璃中间垫上一圈包有玻璃纸的橡胶垫条，用夹具夹好，即成一个方形模框，把一边向上斜放，留下浇铸口，把预聚浆灌腔，排出气泡，封口。
第三步聚合：把封合的模框吊入热水箱（或烘房），根据板厚分别控制温度在25～52℃，经过10～160小时，到取样检查料源硬化为止，用直接蒸汽加热水箱内水至沸腾，保持二小时，通水慢慢冷却40℃，吊出模具，取出中间有机玻璃板材，去边，裁切后包装。
⑶气相本体聚合——高压聚乙烯生产
所谓高压聚乙烯是将乙烯压缩到150～250Mpa的高压条件下，用氧或过氧化物为引发剂，于200℃左右的温度下经自由基聚合反应而制得。
高压聚乙烯生产工艺的两种方法：
釜式法：大都采用有机过氧化物为引发剂，反应压力较管式法低，物料停留时间长。
管式法：引发剂是氧或过氧化物，反应器内的压力分布和温度分布，反应时间短，所得聚合物支链少，分子量分布宽，适宜制造薄膜制品及共聚物。
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