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懸浮聚合是指在液體中存在的微小顆粒在一定條件下發生相互作用,形成較大的團聚體的過程。懸浮聚合的粒徑范圍取決于多種因素,包括顆粒的大小、濃度、表面性質、電荷、溶液pH值等。
一般來說,懸浮聚合的粒徑范圍可以分為三個階段:
1. 初期聚合階段:在此階段,顆粒之間的相互作用力是范德華力,這種力只有在顆粒之間距離很近時才會產生作用。因此,初期聚合階段的粒徑范圍比較小,一般在幾納米到幾十納米之間。
2. 中期聚合階段:隨著顆粒之間的距離逐漸縮小,顆粒之間的相互作用力逐漸增強,包括范德華力、靜電相互作用力和雙層排斥力等。在此階段,顆粒之間的聚合速度加快,粒徑范圍也逐漸增大,一般在幾十納米到幾百納米之間。
3. 后期聚合階段:當顆粒之間的距離進一步縮小,顆粒之間的相互作用力達到一定強度時,顆粒會發生不可逆的聚合,形成較大的聚合體。在此階段,粒徑范圍可以達到幾百納米到幾微米之間
1、水油比
水的用量與單體用量之比稱為水油比。水油比大時,傳熱效果好,聚合粒子的粒度較均一,聚合物的相對分子質量分布較窄,生產控制較容易;缺點是降低了設備利用率。當水油比小時,則不利于傳熱,成產控制較困難。
2、聚合溫度
當聚合配方確定后,聚合溫度是反應過程中最主要的參量。聚合溫度不僅是影響聚合速率的主要因素,也是影響聚合物相對分子質量的主要因素。
3、聚合時間
連鎖聚合的特點之一是生成一個聚合物大分子的時間很短,只需要0.01s~幾s的時間,也就是瞬間完成的。但是要把所有的單體都轉變為大分子則需要幾小時,甚至長達十幾小時。這是因為溫度、壓力、引發劑的用量和引發劑的性質以及單體的純度都對聚合物時間產生影響,所依聚合時間不是一個孤立的因素。
在高分子合成工業生產中常用提高聚合溫度的辦法使剩余單體加速聚合,以達到較高的轉化率。通常,當轉化率達到90%以上時立即終止反應,回收未反應的單體,此時,不能靠延長聚合時間來提高轉化率,如果用延長聚合時間的辦法來提高轉化率將使設備利用率降低,這是不經濟的。
4、聚合裝置
(1)、聚合釜的傳熱
懸浮聚合用聚合釜一般是帶有夾套和攪拌的立式聚合釜。夾套能幫助聚合過程中產生的大量的聚合熱及時、有效的傳出釜外。近年來,聚合釜向大容積方向發展,但釜的容積增大,其單位容積的傳熱面積減小。
(2)、攪拌
攪拌在懸浮聚合中能影響聚合物粒子形態、大小及粒度分布。攪拌使單體分散為液滴,攪拌葉片的旋轉對液滴所產生的剪切力的大小,決定了單體液滴的大小。剪切力越大,所形成的液滴越小。攪拌還可以使釜內各部分溫度均一,物料充分混合,從而保證產品的質量。
總的來說,懸浮聚合的粒徑范圍是比較廣泛的,取決于多種因素。在實際應用中,需要根據具體情況進行調整和控制,以獲得所需的聚合體大小和性質。
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