问答题
氯乙烯的悬浮聚合中常需要不断搅拌并加入悬浮剂。试分析它们对悬浮稳定性的贡献,悬浮分散剂主要有哪几种?它们的作用机理有何不同?如何防止聚合物粘壁?如何观测聚合反应的进程和终点?
【正确答案】搅拌的剪切力可使油状单体在水中分散成小液滴。当液滴分散到一定程度后, 剧烈搅拌反而有利于细小液滴的合并,特别是当聚合反应发生后,由于液滴中含有一定量的聚合物,此时搅拌增大了这些液滴的碰撞黏结的概率,最后导致聚合物结块,所以单靠搅拌不能得到稳定的悬浮体系,体系中必须加入悬浮剂来降低表面张力,使分散的小液滴表面形成一层保护膜,防止彼此并合和相互黏结,从而使聚合在稳定的悬浮液滴中进行。如果只加悬浮剂,而不进行搅拌,则单体就不会自动分散成小液滴;同样不能形成稳定的悬浮体系。
可用作悬浮剂的物质有:水溶性聚合物,如聚乙烯醇、明胶和苯乙烯-马来酸酐共聚物等;不溶性无机物,如碳酸镁、碳酸钡和硫酸钡等。它们的作用都是使液滴表面形成保护层,防止液滴的并合或黏结。但二者的作用机理不同。水溶性聚合物如聚乙烯醇的水溶液,可降低液滴的表面张力,有利于单体分散成小液滴,并能吸附在液滴表面形成保护层。同时,又能增加介质的黏度,阻碍液滴的碰撞黏结;明胶的作用与聚乙烯醇类似,但使用时必须把介质的pH值控制在等电点以下,以防止明胶析出;不溶于水的无机盐如碳酸镁的作用,则是吸附在小液滴的表面起机械隔离,阻止其相互黏结。
聚合物粘壁(或称挂胶)是影响生产效率、费时费力的实际问题。在实验过程中,防止粘壁的措施有:采用刮壁式桨叶、特制镜面釜壁和釜壁上涂某种染料涂层。
由于氯乙烯的悬浮聚合是在氯乙烯沸点以上的温度下,于密闭反应器中进行,所以观察反应釜内的压力降就可以判断聚合反应的进程和终点。
【答案解析】