Synthetische harsen zijn hoogmoleculaire verbindingen, die worden geproduceerd door laagmoleculaire grondstoffen-monomeren (zoals ethyleen, propyleen, vinylchloride, enz.) te combineren tot macromoleculen door polymerisatie. Veelgebruikte industriële polymerisatiemethoden omvatten bulkpolymerisatie, suspensiepolymerisatie, emulsiepolymerisatie, oplossingspolymerisatie, slurrypolymerisatie, gasfasepolymerisatie enzovoort. Er zijn overvloedige bronnen van grondstoffen voor de productie van synthetische harsen. In de begintijd waren koolteerproducten en calciumcarbide calciumcarbide de belangrijkste producten, maar nu worden voornamelijk olie- en aardgasproducten gebruikt, zoals ethyleen, propyleen, benzeen, formaldehyde en ureum.
Bulkpolymerisatie
Bulkpolymerisatie is het polymerisatieproces van monomeren onder invloed van initiator of warmte, licht en straling zonder toevoeging van andere media. Het kenmerk is dat het product zuiver is, geen gecompliceerde scheiding en zuivering vereist, de werking relatief eenvoudig is en de bezettingsgraad van productieapparatuur hoog is. Het kan direct kwaliteitsproducten produceren zoals buizen en platen, dus het wordt ook wel blokpolymerisatie genoemd. Het nadeel is dat de viscositeit van het materiaal voortdurend toeneemt met de voortgang van de polymerisatiereactie, mengen en warmteoverdracht moeilijk zijn en de temperatuur van de reactor niet gemakkelijk te regelen is. Bulkpolymerisatie wordt vaak gebruikt bij de productie van polyacryl methylacrylaat (algemeen bekend als plexiglas), polystyreen, polyethyleen met lage dichtheid, polypropyleen, polyester en polyamideharsen.
Suspensiepolymerisatie
Suspensiepolymerisatie verwijst naar het polymerisatieproces waarbij de monomeren worden gedispergeerd in druppels onder invloed van mechanisch roeren of schudden en dispergeermiddelen, meestal gesuspendeerd in water, dus het wordt ook kraalpolymerisatie genoemd. De kenmerken zijn: er is een grote hoeveelheid water in de reactor, de viscositeit van het materiaal is laag en het is gemakkelijk om warmte over te dragen en te regelen; na polymerisatie hoeft het alleen maar door eenvoudige scheidings-, was-, droog- en andere processen te gaan om een harsproduct te verkrijgen, dat direct kan worden gebruikt voor vormen en verwerken; het product is relatief zuiver, Uniform. Het nadeel is dat de reactorproductiecapaciteit en productzuiverheid niet zo goed zijn als de bulkpolymerisatiemethode en de continue methode niet kan worden gebruikt voor de productie. Suspensiepolymerisatie wordt veel gebruikt in de industrie.
Emulsiepolymerisatie
Emulsiepolymerisatie verwijst naar polymerisatie waarbij monomeren een emulsie vormen in water onder mechanisch roeren of schudden met behulp van een emulgator. Het emulsiepolymerisatiereactieproduct is latex, dat direct kan worden gebruikt, of de latex kan worden vernietigd, na wassen, drogen en andere nabehandelingsprocessen, om poeder of naaldachtige polymeren te verkrijgen. Emulsiepolymerisatie kan polymeren met hogere molecuulgewichten verkrijgen bij hogere reactiesnelheden. De viscositeit van de materialen is laag, warmteoverdracht en mengen zijn eenvoudig, de productie is eenvoudig te regelen en restmonomeren zijn gemakkelijk te verwijderen. Het nadeel van emulsiepolymerisatie is dat de emulgator die in het polymerisatieproces wordt toegevoegd, de prestaties van het product beïnvloedt. Om het vaste polymeer te verkrijgen, gaat het verbruik door het proces van coagulatie, scheiding, wassen enzovoort. De productiecapaciteit van de reactor is lager dan die van de bulkpolymerisatiemethode.
Polymerisatie van oplossingen
Oplossingspolymerisatie wordt uitgevoerd in aanwezigheid van een oplosmiddel en het geselecteerde oplosmiddel moet zowel het monomeer als het polymeer oplossen. Tijdens het polymerisatieproces is het systeem een uniforme viskeuze oplossing en bevindt het polymerisatiesysteem zich altijd in een homogene fase, met een lange continue werkingsperiode en eenvoudige bediening. De viscositeit van het systeem is echter relatief hoog. Het voordeel is dat de homogene reactie gemakkelijker te controleren is en dat het molecuulgewicht en de verdeling ervan ook op de juiste manier kunnen worden geregeld. Het oplossingspolymerisatiesysteem is echter stroperig, wat problemen en ongelijke warmte- en massaoverdracht veroorzaakt.
Polymerisatie van drijfmest
Bij slurrypolymerisatie wordt een oplosmiddel of monomeer zelf gebruikt als dispergeermedium. Het resulterende polymeer is onoplosbaar in het dispersiemedium, maar wordt gedispergeerd in de vorm van deeltjes in de vorm van een slurry. Sommige eerdere documenten hebben het toegeschreven aan heterogene oplossingspolymerisatie. Dit soort polymerisatie wordt gekenmerkt door een lage viscositeit van het systeem, gemakkelijk roeren, gemakkelijke warmteafvoer en een hogere monomeerconcentratie kan worden gebruikt om de productiviteit van eenheidsapparatuur te verbeteren. Op dit moment kan deze methode worden gebruikt voor de productie van polyethyleen en polypropyleen met hoge dichtheid.
Polymerisatie van de gasfase
In de gasfasepolymerisatie worden het gasfasemonomeer en de katalysator in de reactor gebracht volgens de opgegeven hoeveelheid om in één stap te synthetiseren om het droge polymeer te verkrijgen. De voorwaarde voor gasfasepolymerisatie is dat de selectiviteit en opbrengst van de katalysator hoog genoeg moeten zijn en dat het verkregen product de resterende katalysator niet hoeft te verwijderen, wat het proces aanzienlijk kan verkorten. Met de komst van Ziegler-katalysatoren met hoge activiteitsdragers is gasfasepolymerisatie tot nu toe de mainstream geworden in de productie van polyethyleen of polypropyleen. Bovendien kan het ook op grote schaal worden gebruikt voor polymerisatie door het mechanisme van vrije radicalen.
