Polystyrenär en mycket använd polymer med många användningsområden, såsom förpackningsmaterial, elektroniska material, byggmaterial och så vidare. Under det senaste halvseklet har olika metoder utvecklats för att syntetisera polystyren, och denna artikel kommer att fokusera på att introducera flera av dessa metoder. Syntesen av polystyren använder vanligtvis metoder som friradikalpolymerisation, katjonisk polymerisation, jonbyte, etc. Följande är en syntesmetod för polystyren:
1. Friradikalpolymerisationsmetod:
Polystyrens fria radikalpolymerisationsmetod är en av de mest använda syntesmetoderna. Principen för denna metod är att använda tillsatsen av initiatorer för fria radikaler såsom väteperoxid i lösningen för att generera en friradikalreaktion av styrenmonomer, och sedan polymeriseras de fria radikalerna kontinuerligt, vilket slutligen bildar en polymer som kallas polystyren. Under denna process är det nödvändigt att lösa styrenmonomeren i ett lämpligt lösningsmedel och kontrollera reaktionstemperaturen och tiden för att uppnå den önskade polymerisationseffekten. Det är en av dess huvudsakliga produktionsmetoder. Denna metod inkluderar följande steg.
1.1. Beredning av råvaror:
För det första är det nödvändigt att förbereda de råvaror som krävs för produktion av polystyren. För friradikalpolymerisation används vanligtvis styren som monomer och bensoylperoxid (BPO) används som friradikalinitiator. Kvaliteten på BPO varierar från 2 procent till 3 procent.
1.2. Förberedelse av reaktionstank:
Polymerisationsreaktionen kräver användning av en reaktionstank, och vid förberedelse av reaktionstanken är det nödvändigt att beakta mängden reaktanter och reaktionstankens kapacitet. Reaktionstankar är vanligtvis gjorda av material som rostfritt stål, glasfiberförstärkt plast (GRP) eller polyeten för att motstå kemiska reaktioner och högtrycksförhållanden.
1.3. Förbehandling av reaktionstank:
Reaktionstanken måste genomgå förbehandling för att säkerställa att det inte finns något damm eller föroreningar inuti tanken, och den kan motstå det höga trycket av processparametrar. Värmelisten är placerad cirka 15 procent från botten av tanken som kan elvärmas. Omrörarens botten bör vara parallell med reaktionstankens botten för att bibehålla enhetlig temperatur och omrörningsförhållanden.
1.4. reaktantmatning:
Styren och BPO förs in i reaktionstanken enligt budget och behöver tillsättas kvantitativt. Samtidigt måste ett reaktionslösningsmedel tillsättas reaktionstanken - för att förbättra reaktionens fluiditet, minska viskositeten och förhindra stänk. Vanligt använda reaktionslösningsmedel inkluderar etan, toluen eller diklormetan.
1.5. Reaktionsprocess:
Förslut reaktionstanken och värm den till en viss temperatur, vanligtvis mellan 120 och 150 grader Celsius, för att påbörja reaktionen. Under reaktionsprocessen utlöser BPO polymerisation av fria radikaler, som kan genomgå kedjetillväxt och bilda polymermolekyler. Reaktionen fortskrider från fast till subkritisk vätska och sedan till viskösa polymerer.
1.6. Slut på reaktion:
När reaktionen når en viss nivå måste den avslutas. Generellt sett är det vid slutet av reaktionen nödvändigt att kyla reaktionstanken för att omvandla polymeren från en pasta till ett fast block, och sedan avlägsna det vita polystyrenblocket från reaktionstanken.
1.7. Hantera produkter:
De erhållna polystyrenblocken måste bearbetas och tillverkas, vanligtvis genom att mala polymerblocken till partiklar, välja lämplig partikelmorfologi, extrahera föroreningar såsom oreagerade monomerer och smörjolja, och expandera kroppen för att erhålla kommersiellt tillgänglig polystyrenplast.
Sammanfattningsvis används friradikalpolymerisation av polystyren i stor utsträckning inom industrin, och det är nödvändigt att uppmärksamma driftsförhållanden som reaktionstemperatur och exakt matning för att säkerställa produktionen av polymerprodukter av hög kvalitet.
2. Katjonisk polymerisationsmetod:
Katjonisk polymerisation är en annan vanlig metod för att syntetisera polystyren. Anledningen till att denna metod kallas katjonisk polymerisation är att den använder positivt laddad jonförening som katalysator för att polymerisera styren. Fördelen med denna metod är att den syntetiserade polymeren har en enhetlig molekylvikt och snäv molekylviktsfördelning, så den används ofta för att framställa utfällda polymerer med hög molekylvikt och snäv molekylviktsfördelning. Det framställdes först genom polymerisation med fria radikaler. Med den ökande efterfrågan på polymerprestanda har katjonisk polymerisation gradvis blivit en vanlig metod för framställning av polystyren. Katjonisk polymerisation är en kontrollerbar och effektiv metod för framställning av högkvalitativa polystyrenpolymerer. Under beredningsprocessen är det nödvändigt att kontrollera parametrar såsom reaktionsförhållanden och monomertillsatshastighet för att säkerställa produktens kvalitet.
Följande är de detaljerade stegen för framställning av polystyren genom katjonisk polymerisationsmetod.
(1) Beredning av reaktionssystemsammansättning:
Reaktionssystemet för framställning av polystyren består vanligtvis av tre komponenter: monomer, initiator och lösningsmedel. Monomeren är vanligtvis styren, initiatorn kan vara ammoniumsulfat (NH4HSO4) eller ammoniumpersulfat ((NH4) 2S2O8), och lösningsmedlet kan vara vatten eller organiska lösningsmedel (såsom toluen eller xylen). För att säkerställa enhetlig blandning av reaktionssystemet är det vanligtvis nödvändigt att blanda dessa komponenter jämnt före reaktionen.
(2) Förbehandling av reaktionssystem:
Innan ytterligare reaktion är det nödvändigt att förbehandla reaktionssystemet. För det första bör reaktorn och den roterande förångaren rengöras noggrant för att undvika förekomst av föroreningar. För det andra måste reaktionssystemet spolas med kväve för att avlägsna syre, för att förhindra syre från att störa initiatorns aktivitet.
(3) Tillägg av initiativtagare:
När reaktionssystemet är klart kan en initiator tillsättas. För ammoniumsulfat är det vanligtvis nödvändigt att lösa det i vatten i förväg och sedan lägga till det i reaktionssystemet. För ammoniumpersulfat sönderdelas det vanligtvis till persulfatjoner och ammoniumjoner och läggs sedan till reaktionssystemet.
(4) Tillsats av monomerer:
När initiatorn redan finns i reaktionssystemet kan tillsatsen av monomerer påbörjas. Tillsatshastigheten för monomerer bör vara mycket långsam, vanligtvis med intervaller på 2-3 timmar. Om monomeren tillsätts för snabbt kommer det att leda till okontrollerad polymerisationsreaktion och i slutändan leda till överdriven polymerisation av produkten, vilket kan påverka produktens egenskaper.
(5) Reaktionsförlopp och kontroll:
Under polymerisationsreaktionen är det vanligtvis nödvändigt att kontrollera parametrar såsom reaktionstemperatur, varaktighet och monomertillsatshastighet för att säkerställa produktens kvalitet. När ammoniumsulfat används som initiator varierar reaktionstemperaturen vanligtvis från 80 till 100 grader C och tiden kan pågå i flera timmar. När ammoniumpersulfat används som initiator, ökar temperaturen vanligtvis till mellan 110-130 grader C.
(6) Separation, rening och testning av produkter:
Efter att reaktionen är avslutad kan lösningsmedlet i lösningen avlägsnas med hjälp av en rotationsindunstare för att erhålla en härdbar polystyren. Slutligen kan produkten renas genom steg som syrabehandling och aktivt kolfiltrering. De separerade och renade produkterna kan genomgå fysiska och kemiska tester för att fastställa deras kvalitet och strukturella egenskaper.
3. Jonbytesmetod:
Jonbytesmetoden är en annan vanlig metod för att syntetisera polystyren. I jonbytarmetoden används polymer med anjoniska funktionella grupper för att byta katjoner till polystyren. Jonbytarmetoden är en snabb, effektiv och kostnadseffektiv metod för att syntetisera polystyren, som har fått stor uppmärksamhet och användning.
Polystyrenjonbytesmetod är en vanlig jonbytesteknik som används för att avlägsna eller berika en specifik jon från en lösning. Denna metod uppnår separation och rening genom att adsorbera joner från filtratet genom jonbytarställen i polymeren. I den här artikeln kommer vi att ge en detaljerad introduktion till principen, implementeringsstegen och några applikationsmetoder för polystyrenjonbytesmetoden.
Princip:
Polystyrenjonbytesmetoden bygger på två principer: elektrokemisk teori och adsorption.
Elektrokemisk teori: Utbytesställena i polystyrenjonbytarkomponenter finns i form av joner, som bär jonladdningar och kan orsaka elektrostatisk attraktion eller repulsion av joner i elektrolyten. Denna elektrostatiska interaktion kan adsorbera samma typ av joner tillsammans eller utbyta motsvarande joner med varandra.
Adsorption: Adsorption är grunden för polystyrenjonbytesmetoden. Det finns ett stort antal utbytesställen i jonbytarkomponenterna i polystyren, vilket kan ge motsvarande fysikaliska och kemiska adsorptionseffekter. Enligt motsvarande adsorptionseffekt kan polystyrenjonbytarkomponenter selektivt adsorbera matchade joner och därigenom uppnå separations- och anrikningseffekter.
Implementeringssteg:
Implementeringsstegen för polystyrenjonbytesmetoden kan delas in i följande viktiga steg:
(1) Förbehandling: Den nya jonbytarkolonnen av polystyren bör förbehandlas före användning för att avlägsna eventuella suspenderade fasta ämnen och föroreningar och uppnå optimal prestanda. Förbehandlingsmetoderna inkluderar vattentvätt, syratvätt och alkalisk tvätt
(2) Provförbehandling: Filtrera eller rengör provlösningen för att avlägsna fasta suspenderade fasta ämnen och föroreningar. Vid behov kan även pH-kalibrering och tillsats av buffert utföras.
(3) Provbehandling: Provlösningen kan bearbetas genom en jonbytarkolonn av polystyren med hjälp av gravitationsflöde eller högt tryck. Jonerna i polystyrenjonbytarkolonnen kommer att byta med jonerna i lösningen, och jonerna i lösningen kommer att avlägsnas, medan jonerna i den fasta fasen kommer att anrikas.
(4) Tvätt: Den behandlade fasta fasen bör tvättas för att fräscha upp utbytesställena och avlägsna överskott av joner. Tvättlösningens pH-värde är vanligtvis detsamma som pH-värdet för polymerjonbytarkolonner.
(5) Desorption: Joner som redan har adsorberats i polymerjonbytarkolonner måste desorberas, vanligtvis med hjälp av starkare elektrolytkoncentrationer och/eller mer polära lösningsmedel. Till exempel kan starka elektrolytlösningar såsom natriumkloridlösning och ammoniumkloridlösning användas för desorptionsoperationer.
(6) Regenerering: Regenereringen av polystyrenjonbytarkolonner beror på vilken typ av utbytesmaterial som används och kan vanligtvis uppnås genom flera olika typer av behandlingsmetoder. Till exempel kan höga koncentrationer av syra eller alkaliska lösningar användas för behandling för att återställa adsorptionskapaciteten hos sådana jonbytarkolonner. Naturligtvis bör starka stimulerande kemikalier inte användas för att undvika skador på fasta material.
Appliceringsmetod:
Polystyrenjonbytesmetoden används i stor utsträckning inom områdena miljö, biologi och läkemedel. Till exempel kan den användas för separation och rening av rena eller blandade joner, fin bioseparation och rening, och preparatrening inom läkemedelsindustrin. Det specifika tillämpningsomfånget inkluderar:
(1) Separation och anrikning av joner
(2) Ta bort eller berika gener eller proteiner
(3) Separera joniska polymerer
(4) Lösningsmodifiering och förbättring av formuleringarnas stabilitet
(5) Används för behandling av industriellt processvatten
Sammanfattningsvis är polystyrenjonbytesmetoden en viktig teknik som används i stor utsträckning i laboratorier och industrianläggningar. Vi har redan introducerat implementeringsstegen för denna metod i detalj. Vi hoppas att den här artikeln kan ge läsarna en djupare förståelse och vägledning, och ytterligare främja utvecklingen och tillämpningen av polystyrenjonbytarteknologi.
Ovanstående är huvudsyntesmetoden för polystyren. Dessa metoder har motsvarande fördelar och nackdelar, och den specifika metod som ska användas bör väljas utifrån de faktiska applikationsbehoven.