Достоинства и недостатки полимеризации в растворе.

Полимеризация в растворе позволяет устранить главный недостаток блочной полимеризации - местные перегревы, поскольку выделяющаяся теплота идет на нагревание и частичное испарение растворителя, а также легче отводится вследствие лучшего перемешивания менее вязкой реакционной массы.

Полимеризация в растворе по сравнению с другими методами
полимеризации имеет преимущество с точки зрения легкости управления процессом. Это означает, что здесь можно осуществить тонкую регулировку температуры вплоть до глубоких степеней превращения мономера.
В данном варианте осуществления полимеризации имеется возможность регулирования молекулярной массы полимера в широких пределах, а также получение полимера требуемой структуры. Однако разбавление мономера растворителем приводит к снижению скорости реакции.

К недостаткам данного метода следует отнести необходимость дополнительных затрат на подготовку растворителя, отделение и регенерацию полимеризационной среды, промывку и сушку продукта. Все это делает полимеризацию в растворе экономически менее выгодной, чем другие варианты.

В основном, полимеризацию в растворе используют в мало- и среднетоннажном производстве, причем там, где конечный продукт
применяют в виде раствора: лак, клей, связующее, прядильный раствор, или же в тех случаях, когда другие методы не позволяют получать продукты требуемой структуры, например. поливиниллацетат и др.

Эмульсионная полимеризация. В качестве инициаторов процесса используют персульфаты калия или аммония, пероксид водорода, а также окислительно-восстановительные системы. Применение последних позволяет проводить полимеризацию мономеров при более низких температурах и с большими скоростями. В качестве окислителей обычно применяют пероксид водорода, персульфат калия, органические гидропероксиды. Восстановителями служат соли металлов переменной валентности, сернистые соединения и многие другие вещества. На активность инициаторов существенное влияние оказывает рН водной среды. В качестве регуляторов рН используются буферные вещества - фосфаты, карбонаты и др.

Полимеризация происходит в мицеллах с высокой скоростью и полимеры имеют большую молекулярную массу.

Недостаток этого метода - загрязнение продукта следами эмульгатора и другими добавками, необходимость отделения водной фазы, отмывки от компонентов реакционной среды, сушки и первичной переработки. Наиболее широко применяется этот метод в производстве синтетических каучуков.

Эмульсионная полимеризация является основным промышленным методом получения крупнотоннажных полимеров вследствие очевидных преимуществ:

1) использование воды в качестве дисперсионной среды удешевляет процесс и делает его пожаробезопасным;

2) при достигаемой высокой скорости полимеризации возможно получение полимеров с более высокой молекулярной массой, чем при блочной или растворной полимеризации;

3) возможность понижения температуры процесса за счет использования при инициировании окислительно-восстановительных систем, что особенно важно в случае термически нестабильных мономеров;

4) низкая вязкость реакционной системы, несмотря на образование полимеров с высокой молекулярной массой, что обеспечивает легкую транспортировку по технологическим линиям;

5) скорости инициирования, обрыва и передачи цепи легко регулировать, поэтому процессы протекают с высокими скоростями при относительно низких температурах от 0 до 50 ⁰С;

6) возможность реализации непрерывных процессов.

К недостаткам эмульсионной полимеризации можно отнести:

1) загрязнение полимера остатками эмульгатора и коагулянта;

2) подготовка и очистка больших количеств воды.

Суспензионной полимеризацией называют полимеризацию, протекающую в каплях мономера, диспергированного в жидкой среде. Разновидность гетерофазной полимеризации. При этом капли мономера постепенно превращаются в твердые полимерные частицы (порошок, гранулы, бисер, жемчуг). Поэтому суспензионную полимеризацию называют также гранульной, бисерной или жемчужной.

Основными компонентами суспензионной полимеризации являются: мономер, инициатор, стабилизатор и дисперсионная среда. Необходимым фактором для осуществления процесса является интенсивное перемешивние.

Мономеры, используемые для суспензионного варианта получения полимера, - это водонерастворимые мономеры: стирол, винилацетат, эфиры акриловой и метакриловой кислот.

Инициаторы используют растворимые в мономере, т.е. практически те же, что и при полимеризации в массе. В связи с этим капля мономера представляет собой по существу микроблок, поэтому имеется большое сходство кинетических закономерностей полимеризации в массе и в капле мономера.

Назначение стабилизатора - обеспечение устойчивости эмульсии мономера в начальной стадии эмульсионной полимеризации, предотвращение слипания полимерно-мономерных частиц в середине процесса и стабилизация суспензии на заключительной стадии. В качестве стабилизаторов используют гидрофильные полимеры: поливиниловый спирт, полиакриловую кислоту, крахмал; или же неорганические соединения: окись алюминия, магния, тальк, тонкодисперсную глину.

Дисперсионная среда - это вода, основное назначение которой разделять капли мономера и служить эффективным переносчиком тепла. Поэтому экзотермичность реакции не представляет проблем.