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聚合反应式.反应器形式对聚合反应过程的影响

时间:2018-01-22 18:20 文章来源:环亚电游想赚就转 点击次数:

反应器形式对聚合反应历程的影响

引言

反应器是以可控方式告终化学加工的装备,反应器内举办化学反应的同时还触及混合、传质、相变、加热、冷却等物理历程。

化学反应器内的活动、转达和反应历程具有典型的多尺度特征,越发多项体系的非平均性、非线性和非均衡性的特色,招致工业大型反应器内的微观分子混合、活动、转达与反应的环境和形态远远偏离实验室小反应器。聚合反应式。反应器的形式很多,但非论是哪一类反应器,要发生的是哪一种反应,反应历程基础上都不妨剖判为反应、放热、传质和动量转达等。

1&nbull crapp;聚合历程及聚合反应器

聚合物临盆工业通常由原料预备与精制、引发剂(催化剂)配制、聚合、分离、后统治及回收等六个工艺历程组成。聚合物种类不同,临盆工艺条件不同,听说聚氨基甲酸乙酯是什么。襄理历程的紧张性有所差异,但聚合历程总是整个工艺历程的重点。而聚合反应器则是重点中的重点。采用不同的聚合反应器对聚合产物的布局和机能发生明显的影响。另一方面不同的聚合反应机理对付单体、引发剂(催化剂)和反应介质的请求各不一致,所以告终这些聚合历程要采用不同的聚合方式。因而,聚合操作方式和聚合反应器的选定,又和聚合方式亲近相关。氨基甲酸乙酯 黄酒。

1.1聚合反应器的分类

反应器的种类是多种多样的,按反应器的型式可分为搅拌槽式、管式、塔式、流化床式等。85%左右的聚合反应器是搅拌槽式反应器;按操作方式分,反应器有分批式、连续式和半连续式三种。按活动形式看有平推流式、全混式等。

2&nbull crapp;微观混合与微观混合形态描绘

若将两种本质不同但互相溶解的液体搅拌,将发生两种历程,首先是两个液体被破裂成块团(或称溶质团、浓度斑),并相互掺和起来,这些块团是不规则的,块团的尺寸随搅拌历程的举办而连续地减小。同时这两种流体间的分散将经过块团的界限举办,界限处的组成先发生变化,逐渐扩展至块团外部,最终到达两种流体的分子级的混合。若不是液体先被打碎成小块团,对比一下反应器形式对聚合反应过程的影响。变成多量接触面的话,分散历程举办得很慢;然则若没有分散历程,纵然长时直接二连三地搅拌也不能获得分子级均一的混合物,由此可见,“破裂”和“分散”是整个平均混合进程中两种不异本质的历程。前者是减小块团的尺寸,后者是消释混合物相邻区域之间浓度上的差异,白酒中的氨基甲酸乙酯。所以这两者须要用不同的物理量来描绘。如用Deveryckwertz定义的分离尺寸L和分离强度I来描绘。

图1两种互溶液体的混合历程

图1是混合历程的模型,有M(黑色)和N(红色)两种互溶流体,由于搅拌器的剪切作用,流体M被打碎成小块;并由于对流作用,M小块被平均阔别到流体N中。若M小块没有在N及第办分散,那么从微观来看,M和N仍没有混合,仍是两种流体分子各自聚合在一起(除块团边缘外)。聚氨基甲酸乙酯泡沫。这相当于图(a)~图(c)的阶段,这称为微观混合阶段。这阶段之后,M的分子先导逐渐向N分散,M小块的边缘恍惚起来,随分散历程的举办,直到两种流体到达分子级混合,如图(f)所示,图(c)~图(f)称为微观混合阶段。

由图可见,分离尺寸L随微观混合历程的举办而无间减小,又随微观混合历程的举办而逐渐增大起来。L是与浓度斑的大小绝对应的量。由图(c)~图(f),对比一下聚合反应。由于分散是浓度斑无间增大,当到达分子级混合时,整个混合物称为一个浓度斑。分离强度I是反映某时刻的浓度斑浓度与最终能到达分子级混合时的浓度差之间的量。在微观混合阶段,分离强度连结不变;在微观混合阶段它逐渐减小,聚合反应式。当到达分子级混合时,I为零。

3&nbull crapp;反应器形式对聚合反应历程的影响

按形势的不同,聚合反应装备可分为釜式(连续或间歇)、塔式、管式以及独特形式四种类型。聚合反应器的选型触及许多要素,如聚合物系的粘度及其在聚合历程中的变化,反应的放热强度和对传热的请求,反应速率及请求的单体转化率和临盆范围等。下面从聚合物分子量漫衍的角度,就混合对聚合反应器选型的影响举办分析。

3.1聚合反应的特色

按反应机理聚合反应可分为连锁聚合和逐渐聚合两大类。

连锁聚合反应一样平常由链引发、链增进、链终止等基元反应组成,有时还生存链转移反应。链引发可经过引发剂(或催化剂的剖判),或由光、热、辐射等方式来告终。遵循活性中心的不同,连锁聚合反应又可细分为自在基、离子、配位络合等类型。连锁聚合的特色是各基元反应的反应速率和活化能不同很大,过程。如自在基聚合,链引发迟缓,而增进和终止极快,于是转化率随反应时代的耽误无间增加,而不同反应时代生成的聚合物平均分子量不同不大。烯烃、共轭双烯和乙烯类单体的自在基聚合,苯乙烯或丁二烯在烷基锂生存下的阴离子聚合皆为连锁聚合反应。

逐渐聚合反应的特色是由单体生成聚合物大分子的反应是逐渐举办的,而每步反应的活化能及反应速率大致相同。反应初期,大局部单体很快改动为二聚体、三聚体等低聚物,随后低聚物之间再相互反应而获得高聚物,即单体转化率的增加是短时代的,而聚合物分子量则是逐渐增加的。在聚合历程中会伴有放出水、氨、氯化氢等小分子的缩聚反应,如乙二醇和对苯二甲酸生成聚对苯二甲酸乙二酯,己二酸和己二胺生成聚己二酰己二胺(尼龙66)皆属逐渐聚合反应。

在反应工程的解析上有下列特色:形式。

1)聚合反应是由各种基元反应组成的杂乱反应;

2)聚合反应时体积是紧缩的,于是反应速率不能仅用-dC/dt的形式表示;

3)发生的聚合热相当大;

4)随反应的举办,体系的粘度高潮,由此易于发生主动加快效应、不完全混合、温度不均一等;

5)由于3)、4)两项的联系,工业上普遍诈欺乳液聚合和悬浮液聚合等非均相聚合,由此会引出胶束的生成和消亡,液滴的阔别和合一等一系列题目;

6)对生成的聚合物的本质能举办总括表示的特性很少,具有代表性的本质可举出分子量和分子量漫衍,然则对其测定所需时代很长,想知道聚合反应式。难于向历程举办反应。

聚合反应是一类独特的杂乱反应,其产物具有多阔别性的特色。聚合反应。例如,自在基聚合通常包括以下基元反应:

上述各式中I为引发剂,R为引发剂剖判生成的自在基,M1为单体分子,Pi为聚合度为i的自在基,Mi为聚合度为i的聚合物。由于在链长增进到若干时终止以及以什么方式终止都是随机的,所以聚合物肯定是由布局单元相同但所含的布局单元数(称为聚合度)不同的大分子组成的混合物。

聚合物的机能与它的平均分子量、分子量漫衍等布局参数有亲近的联系。聚合物主要用作质料,为餍足强度和加工机能等方面的请求,临盆的聚合物必需具有一定的平均分子量和分子量漫衍,于是,其实葡萄酒中氨基甲酸乙酯。聚合反应器除了应具有较大的反应速率,餍足传热的请求外,还应使临盆的聚合物具有请求的平均分子量和分子量漫衍,以餍足产品的质量请求。听说聚合反应。反应器中的混合状况不只对反应器的容积效率及产物收率有很大影响,而且对产物的分子量漫衍也有很大影响。

3.2返混对聚合物分子量漫衍的影响

已呈现,在间歇反应器或平推流反应器中,与在全混流反应器及第办同一聚合反应,所得聚合物的分子量漫衍会有宏大差异。当活性链的寿命较物料在反应器中的平均勾留时代短时(如自在基聚合),全混流反应器所得聚合物的分子量漫衍比间隙反应器或平推流反应器窄,如图1.3(a)所示。当活性链的寿命较物料平均勾留时代长时,反应器形式对聚合反应过程的影响。景况正好相同,即间歇或平推流反应器的分子量漫衍比全混流反应器窄,如图1.3(b)所示。

图2返混对聚合物分子量漫衍的影响

出现上述景况的缘故是:当聚合反应的机理决定后,有两个要素会影响分子量漫衍。一是勾留时代漫衍,勾留时代漫衍越窄,则聚合度漫衍也越窄,在间歇反应器或平推流反应器中,物料具有正经划一的勾留时代,而在全混流反应器中,物料则有很宽的勾留时代漫衍。另一是物料浓度变化的历程,反应器中物料浓度的变化越小,其实氨基甲酸乙酯是什么。分子量漫衍越窄,在全混流反应器中物料浓度处处均一,且不随时代变化,在间歇或平推流反应器中,物料浓度随时代或身分而变化。可见,上述两个要素对分子量漫衍的影响是互相作对的,哪个要素起主导作用则取决于绝对付物料平均勾留时代,聚氨基甲酸乙酯 家具。活性链寿命的长短。

当活性链寿命短时,在聚合历程中活性链无间发生,又无间终止。不同时刻发生的活性链所生成聚合物的分子量取决于该时刻的物料浓度。在全混流反应器中物料浓度均一,所以不同时刻生成的聚合物的分子量也对比接近。而在间歇反应器或平推流反应器中,物料浓度随时代或空间身分而变化,如活性链发生时物料浓度较高,生成聚合物的分子量较大,事实上影响。而活性链发生时若物料浓度较低,生成聚合物的分子量较小,于是将有宽的分子量漫衍。这评释活性链寿命较短时,浓度变化历程是影响分子量漫衍的主要要素。

而当活性链寿命长时,在全混流反应器中活性链的勾留时代极不一致,勾留时代短的活性链在反应器中增进的长度也较短,勾留时代长的活性链则能增进到较长的长度,所以生成的聚合物有较宽的分子量漫衍。

在间歇反应器或平推流反应器中,你知道氨基甲酸乙酯是什么。物料的勾留时代相同,全盘活性链都有可能增进至一定长度,故聚合物的分子量漫衍窄。由此可见,活性链寿命长时,勾留时代漫衍是影响分子量漫衍的主要要素。

3.3微观混合对聚合物分子量漫衍的影响

工业上常用的聚合方式有本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合。在溶液聚合和本体聚合中,如不生存或不出现固相(催化剂、聚合物颗粒),则聚合历程为均相的。悬浮聚合、乳液聚合以及生存或出现固相的溶液聚合和本体聚合均为非均相聚合。在均相聚合历程中,随着转化率的增加,物系的粘度会变得很大,很难到达微观平均,而总会生存一定水平的离析。对于聚合反应。离析的水平则取决于物系的本质和操作条件(如搅拌强度)。

在非均相聚合,如悬浮聚合中,单体、引发剂和聚合物共存于液滴中。在液滴变得坚实而不能凝并之前,由于搅拌的作用,会无间发生液滴的相互凝并和再粉碎。这种微观混团结用会使不同液滴的单体浓度趋于平均。

上述微观混团结用对聚合物分子量漫衍的影响亦因活性链寿命的长短而异。在活性链寿命短时,微观完全离析的全混流反应器所得聚合物的分子量漫衍较微观完全混合的全混流反

图3微观混合对聚合物分子量的影响

应器宽,而与间歇反应器或平推流反应器相像只是平均分子量略低一些,如图1.4所示。在活性链寿命长时,完全离析全混流反应器所得的聚合物的分子量漫衍比间歇反应器或平推流反应器宽,你看氨基甲酸乙酯有毒吗。但比微观完全混合的全混流反应器窄。造成上述差异的缘故也是勾留时代漫衍和浓度变化历程所起的不同作用。

下面定性分析了微观混合和微观混合对聚合物分子量漫衍的影响。在已知聚合反应动力学时,对微观混合和微观混合的各种极限景况,可经过计算求得一定操作条件下聚合物的平均分子量和分子量漫衍,为决定反应器的合理选型提供依据。

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