Достоинства и недостатки полимеризации в массе

Достоинства:

1) высокая степень чистоты получаемых полимеров, отсутствие загрязнений, вносимых растворителями и диспергирующими агентами, можно получить оптически прозрачные полимеры;

2) отсутствие стадий обработки полимера с целью удаления полимеризационной среды;

3) отсутствие стадии сушки продукта;

4) наибольшие потенциальные возможности для интенсификации процесса. В этом варианте полимеризации максимальна концентрация мономера, поэтому полимер с заданной ММ можно получить при наибольших температурах и концентрациях возбудителя процесса;

5) возможность использования в большинстве случаев непрерывного режима полимеризации, что обеспечивает высокую производительность метода;

6) возможность создания наукоемких, малоотходных, экологически чистых технологий.

Недостатки:

1) ограничена возможность регулирования молекулярной структуры полимера путем модификации свойств реакционной среды;

2) трудность равномерного распределения возбудителя полимеризации и возможных гетерогенных добавок;

3) трудности, связанные с плохим тепло- и массообменом в высоковязких средах;

4) сложно получить товарную форму полимера.

Учитывая возможности данного метода, его обычно применяют в тех случаях, когда допустимы относительно широкие ММР продуктов.

Полимеризация в массе более экономична, чем полимеризация в растворе, суспензии и эмульсии, поэтому ее стараются максимально использовать в промышленности.

Полимеризацией в растворе называется способ проведения полимеризации, при котором исходный мономер находится в жидкой фазе в растворенном виде. Исходными компонентами полимеризации в растворе являются:

-мономер,

-инициатор (возбудитель),

-растворитель.

Мономеры могут быть использованы либо жидкими, либо газообразными. В последнем случае мономер растворяется в реакционной среде, где находится инициатор полимеризации, и одновременно вступает в реакцию. Такими мономерами являются, например, этилен, формальдегид, пропилен и др.

Возбудители полимеризации можно использовать радикального типа, ионного и ионно-координационного. Инициаторы радикальной полимеризации растворяют в реакционной среде, ионные инициаторы и координационные катализаторы либо растворяют, либо суспендируют.

Основное назначение растворителя - снижение вязкости системы, что облегчает перемешивание реакционной массы, и отвод от нее избыточного тепла. Интенсивное перемешивание обеспечивает стационарный тепловой режим и высокую скорость реакции.

Вопрос выбора растворителя является очень важным. Влияние растворителя на процесс, молекулярную массу, ММР полимера связано с типом применяемого возбудителя полимеризации.

В реакциях, инициируемых радикалами, большая часть применяемых растворителей участвует в процессах передачи цепи и тем в большей степени, чем ниже концентрация мономера в растворителе.
Различают два варианта полимеризации в растворе:

1) полимер и мономер растворимы в растворителе, гомогенный способ, называемый также лаковым. Конечным продуктом является раствор полимера, который может быть непосредственно применен в виде лака, клея, адгезива, изолирующих покрытий или для пропитки. В промышленности он реализуется, например, для получения полиакрилатов, полиметилакрилатов,
поливинилацетата;
2) гетерогенный вариант (осадительная полимеризация). Благодаря легкости отделения полимера от растворителя нашел значительное применение. Технически ценной разновидностью этого варианта является полимеризация растворенного мономера под действием диспергированных или гранулированных твердых катализаторов (Циглера-Натта), например, данный вариант реализуется при получении полиэтилена, полипропилена.

Полимеризацию в растворе по радикальному механизму в промышленности используют для синтеза поливинилацетата, для полимеризации акрилонитрила в N,N-диметилформамиде или водных растворах некоторых солей (роданидов)