微反應器因其良好的混合和傳熱性能近年來開始應用到聚合反應中,并表現(xiàn)出巨大潛力。
反應器在自由基聚合、離子聚合和逐步聚合中的應用中相比于傳統(tǒng)的釜式反應器,微反應器可以更好地調節(jié)聚合產物分子量和分子量分布、控制共聚組成和分子結構。
在強放熱聚合反應中,利用微反應器可以獲得窄分子量分布的聚合產物;在擴散控制的聚合反應中,利用微反應器可以大大縮短反應所需時間。
今天首先給大家介紹自由基聚合,后續(xù)會介紹離子聚合和逐步聚合在微反應器中的應用。
聚合溫度對自由基聚合所得產物的分子量和分子量分布有很大影響。因此,對反應體系溫度的控制是控制產品質量的關鍵因素。
大部分自由基聚合是較強的放熱反應,且反應速度較快。在傳統(tǒng)的釜式反應器中,反應器傳熱和傳質能力的不足往往導致反應體系內溫度分布不均,從而影響產物的分子量分布。
在放熱較強的自由基聚合中,使用傳熱能力強的微反應器可以顯著改善反應結果。
Iwasaki 等用T 形微混合器和內徑分別為250μm 和500 μm 的微管式反應器組成微反應器系統(tǒng)進行了一系列丙烯酸酯單體的自由基聚合。釜式反應器中丙烯酸丁酯的聚合反應產物分子量分布指數(shù)(PDI)高達10 以上,而相同的反應時間和產率下微混合器中反應產物的PDI 可控制在3.5 以下,證明微反應器可以有效地控制自由基聚合產物的分子量分布。
在此基礎之上,Iwasaki 等用8個微反應器組合搭建了小試規(guī)模的甲基丙烯酸甲酯自由基聚合裝置,進行了微反應器放大的研究,結果證明該裝置可以長時間穩(wěn)定運行,展示了利用微反應器進行工業(yè)化生產的前景。
Serra 等對不同構型的微反應器中進行的自由基聚合進行了數(shù)值模擬,從理論上展示了微反應器對自由基聚合反應的控制作用。
摘自文獻:化工進展 2012年第31卷第2期 P.259-267
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