Полимеризация, при которой полимер образуется в виде мономера или капель мономера-растворителя
в непрерывной фазе , которая является нерастворителем как для мономера, так и для образовавшегося полимера.Примечание 1. При суспензионной полимеризации инициатор находится преимущественно в мономерной фазе.
Примечание 2 : Капли мономера или мономера-растворителя при суспензионной полимеризации
обычно имеют диаметр, превышающий 10 мкм. [1]
В химии полимеров суспензионная полимеризация представляет собой гетерогенный процесс радикальной полимеризации , в котором используется механическое перемешивание для смешивания мономера или смеси мономеров в жидкой фазе , такой как вода, в то время как мономеры полимеризуются , образуя сферы полимера. [2] Капли мономера (размером порядка 10-1000 мкм) суспендированы в жидкой фазе . Отдельные капли мономера можно рассматривать как подвергающиеся объемной полимеризации . Жидкая фаза вне этих капель помогает лучше проводить тепло и, таким образом, смягчает повышение температуры.
При выборе жидкой фазы для суспензионной полимеризации обычно предпочтительны низкая вязкость , высокая теплопроводность и низкотемпературное изменение вязкости. Основное преимущество суспензионной полимеризации перед другими типами полимеризации состоит в том, что более высокая степень полимеризации может быть достигнута без выкипания мономера. Во время этого процесса часто существует вероятность того, что капли мономера прилипнут друг к другу и вызовут образование пенки в растворе. Чтобы этого не произошло, смесь тщательно перемешивают или часто добавляют защитный коллоид . Одним из наиболее распространенных суспендирующих средств является поливиниловый спирт (ПВА). [3] Обычно конверсия мономера завершается, в отличие от полимеризации в массе , и инициатор, используемый при этом, растворим в мономере.
Этот процесс используется в производстве многих коммерческих смол, в том числе поливинилхлорида (ПВХ), широко используемого пластика, стирольных смол, включая полистирол , пенополистирол и ударопрочный полистирол , а также поли(стирол-акрилонитрил) и полистирола. (метилметакрилат) . [4]
Суспензионную полимеризацию разделяют на два основных типа в зависимости от морфологии образующихся частиц. При шариковой полимеризации полимер растворим в своем мономере, в результате чего получаются гладкие полупрозрачные шарики. При порошковой полимеризации полимер не растворяется в своем мономере, и полученные шарики будут пористыми и неровными. [5] Морфологию полимера можно изменить, добавив мономерный разбавитель , инертную жидкость, нерастворимую в жидкой матрице. Разбавитель изменяет растворимость полимера в мономере и дает определенный контроль над пористостью полученного полимера. [6]
Получаемые в результате полимерные шарики могут иметь размер от 100 нм до 5 мм. Размер контролируется скоростью перемешивания, объемной долей мономера, концентрацией и идентичностью используемых стабилизаторов, а также вязкостью различных компонентов. Следующее уравнение, полученное эмпирическим путем, суммирует некоторые из этих взаимодействий:
d — средний размер частиц, k включает параметры, связанные с конструкцией реакционного сосуда, D v — диаметр реакционного сосуда, D s — диаметр мешалки, R — объемное соотношение мономера к жидкой матрице, N — скорость перемешивания, ν m и ν l — вязкость мономерной фазы и жидкой матрицы соответственно, ε — межфазное натяжение двух фаз, а C s — концентрация стабилизатора. Наиболее распространенным способом контроля размера частиц является изменение скорости перемешивания. [6]
{{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )