Суспензійна полімеризація стиролу

Лабораторна робота №1 

Суспензійна полімеризація стиролу

Мета роботи:

• Провести полімеризацію стиролу в суспензії
• Виділити полімер
• Визначити вихід полістиролу

Теоретичні відомості:

Полімеризація - процес одержання високомолекулярних з'єднань, при якому макромолекула утворюється шляхом послідовного приєднання молекул одного або декількох низькомолекулярних речовин - мономерів до зростаючого активного центру.

У реакціях полімеризації можуть брати участь однакові або різні мономери, тому виділяють гомополімеризацію і сополімеризацію.

Реакція полімеризації складається з трьох елементарних стадій: утворення активного центра, росту й обриву ланцюга. У залежності від природи активного центра розрізняють радикальну полімеризацію, при якій активним центром є вільний радикал, а ріст ланцюга протікає гомолітично, і іонну полімеризацію, при якій активними центрами є іони або поляризовані молекули, а ріст ланцюга протікає гетеролітично. Механізми цих двох видів полімеризації різні.

На практиці найбільше поширення одержали полімеризація в масі (блокова полімеризація), полімеризація в розчині, емульсійна полімеризація і полімеризація у твердій фазі. Полімеризація в масі, або блокова полімеризація, проводиться під час відсутності розчинника. В міру полімеризації збільшується в’язкість середовища й утруднюється відвід тепла, внаслідок чого полімеризація в різних краплях системи протікає при різній температурі, і полімер виходить неоднорідним по молекулярній масі. Полімеризацію в масі доцільно застосовувати в тих випадках, коли отриманий блок надходить в експлуатацію без якої-небудь додаткової обробки.

Полімеризацію в розчині проводять двома способами. 

За першим способом для полімеризації застосовують розчинник, у якому розчиняються і мономер, і полімер. Полімер з даного розчину виділяється осадженням або випаром розчинника.

За другим способом полімеризацію в розчині проводять у рідині, у якій розчиняється мономер, але не розчиняється полімер. Полімер утворюючись випадає у твердому виді і може бути відділений фільтруванням. При полімеризації в розчині легше регулювати температуру реакції, однак при цьому знижується молекулярна маса полімеру.

Полімеризація в емульсії є найбільш розповсюдженим способом одержання полімерів. Вона протікає з великою швидкістю при відносно низькій температурі, що дозволяє одержувати полімери з високою молекулярною масою і низьким ступенем полідисперсності.

Як дисперсійне середовище при полімеризації в емульсії звичайно використовують воду, в якості емульгаторів різні мила. Реакція полімеризації може протікати в молекулярному розчині мономера у воді, на поверхні розділу крапля мономера - вода, на поверхні або усередині міцел мила, на поверхні або усередині полімерних часток, що утворяться, у мономері.

Застосовуючи емульгатор типу полівінілового спирту, карбоксилметилцелюлози, а також твердих гідрофільних порошків можна одержати більш грубі дисперсії мономера у воді. У цих випадках використовують ініціатори, розчинні в мономері, а не у воді, і процес полімеризації протікає в основному в краплях мономера, що представляють собою як би мікроблоки. При цьому виходить крупнодисперсний полімер, що легко випадає в осад. Цей різновид процесу емульсійної полімеризації називають суспензійною, або гранильною полімеризацією.

Частки полімеру можуть мати діаметр від 0,1 до 5 мм. У цих випадках ініціювання, ріст і обрив ланцюга відбуваються в краплі мономеру.

Перевагою емульсійної полімеризації в порівнянні з блоковою є поглинання тепла реакції водною фазою і виключення можливості місцевих перегрівів. Завдяки цьому емульсійні полімери мають більш високу молекулярну масу і меншу полідисперсність.

Полімеризація у твердій фазі протікає звичайно при температурах, близьких до температури плавлення або навіть більш низьких температурах.