Przemysłowe metody otrzymywania związków wielkocząsteczkowych

Blokowa (w masie)

polimeryzacja łańcuchowa

polireakcja stopniowa

Rozupszczalnikowa

polimeryzacja łańcuchowa

polireakcja stopniowa

W dyspersjach: suspensyjna i emulsyjna

Na granicy faz

ciecz-ciecz

gaz ciecz

ciecz- ciało stałe

W procesie przetwórstwa

reaktywne wytłaczanie

RIM

Kryteria doboru metody

Właściwości i jakość produktu średnia masa molowa i jej rozkład, mechanizm, postać fizyczna,
wlaściwości fizyczne

Zastosowanie

Jakość wyrobu

Koszt reagenty, synteza, aparatura, energia, koszt środków pomocniczych, oczyszczanie, utylizacja odpadów,
regeneracja mediów, robocizna

Rodzaj przetwórstwa

Polimeryzacja w masie (polimeryzacja blokowa)

Polimeryzacja w masie może być prowadzona w stałej, ciekłej, lub gazowej fazie monomeru, w
obecności względnie bez dodatku inicjatora. W drugim przypadku czynnikiem inicjującym proces
jest podwyższona temperatura bądź też promieniowanie jonizujące. Najczęściej jednak
polimeryzację w masie przeprowadza się przez ogrzewanie ciekłego monomeru zawierającego
dodatek inicjatora.
W reaktorze polimeryzacji (tzw. polimeryzatorze) monomer z dodatkiem inicjatora doprowadza się
do takiej temperatury, w której polimeryzacja przebiega z zadowalającą szybkością. Zaletą tej
metody polimeryzacji jest możliwość otrzymywania bardzo czystych polimerów o dużej masie
cząsteczkowej, wadą natomiast są poważne trudności technologiczne związane z odprowadzaniem
ciepła reakcji. W miarę jej postępu reagująca mieszanina staje się, bowiem coraz bardziej lepkim
roztworem polimeru w monomerze (lub zawiesiną, jeśli polimer się nie rozpuszcza). Utrudnia to w
wielkim stopniu chłodzenie i regulację temperatury. Polimeryzacja blokowa znajduje m.in.
zastosowanie do wytwarzania:
- poliolefin
- polistyrenu
- PVC
- PMMA
- poliamidów
- poliestrów.
Odmianą typowej metody polimeryzacji w masie jest polimeryzacja w fazie gazowej. Polega ona na
zmieszaniu gazowego inicjatora z gazowym monomerem (w warunkach reakcji) oraz poddaniu
mieszaniny działaniu zwiększonego ciśnienia i podwyższonej temperatury. Powstające cząstki
polimeru wytrącają się w postaci stałej lub stopionej. Metodą tą otrzymuje się polietylen małej
gęstości

Polimeryzacja addycyjna w masie

Polimeryzacja addycyjna w masie

Układ homogeniczny:

monomer i polimer wzajemnie się
rozpuszczają

Układ heterogeniczny:

polimer wytrąca się w środowisku
reakcji

Zalety polimeryzacji addycyjnej w masie

1. Polimery zawierają niewiele zanieczyszczeń

2. Możliwość otrzymywania polimerów przezroczystych

3. Dobre wykorzystanie objętości reaktora (2x większe niż w metodzie suspensyjnej), duża
moc produkcyjna

4. Brak ścieków

5. Wymagana niewielka liczba operacji dodatkowych (wyeliminowanie odwadniania i
suszenia polimeru, regeneracji rozpuszczalników, demineralizacji wody itp.)

6. Możliwość zawracania monomeru bez oczyszczania

7. Prostota konserwacji i remontu, małe potrzeby części zamiennych

Wady polimeryzacji addycyjnej w masie

1. Duża lepkość środowiska reakcji

2. Problemy z mieszaniem

3. Trudności z odbiorem ciepła

4. Stosunkowo niska średnia masa molowa polimerów i wysoka polidyspersja

5. Rozbudowany węzeł rozdrabniania i zapylenie

6. Przy polimeryzacji blokowo-strąceniowej konieczność procesu periodycznego

Polimeryzacja addycyjna w rozpuszczalniku

Polimeryzacja w roztworze

Polimeryzacja przebiega w roztworze, w którym rozpuszcza się zarówno monomer, jak i
powstający polimer. Zaletą procesu jest możliwość zapewnienia dobrej wymiany ciepła reakcji,
niska lepkość dyspersji/roztwór, niewielkie zanieczyszczenie reaktorów. Wadą procesu
polimeryzacji w roztworze jest trudność wyodrębnienia polimeru, konieczność używania
łatwopalnych i często toksycznych rozpuszczalników, zanieczyszczenie produktu resztkami
rozpuszczalnika.
Odmianą polimeryzacji w roztworze jest polimeryzacja rozpuszczalnikowo-strąceniowa.
Powstający w tym procesie polimer nie rozpuszcza się w rozpuszczalniku (w przeciwieństwie do
monomeru), ale wytrąca się podczas przebiegu reakcji.
Przez dobór układu odpowiednich rozpuszczalników można regulować masę cząsteczkową
polimeru lub usuwać jego rozpuszczalne frakcje o małym stopniu polimeryzacji
Metoda tą otrzymuje się:
- poliakrylonitryl
- poli(alkohol winylowy)
- SBR
- BR
- EPDM

Polimeryzacja addycyjna w rozpuszczalniku

Układ homogeniczny:

monomer i polimer rozpuszczalne w
środowisku reakcji

polimer może być zastosowany w
postaci roztworu lub wydzielony przez
wytrącenie lub odparowanie
rozpuszczalnika

Układ heterogeniczny:

polimer wytrąca się w środowisku
reakcji w postaci proszku lub
zawiesiny

Zalety polimeryzacji addycyjnej w rozpuszczalniku

1. Możliwość zastosowania roztworu polimeru jako produktu końcowego (kleje i lakiery)

2. Polimer o bardzo równomiernej średniej masie molowej (mała polidyspersja),
szczególnie w przypadku układu heterogenicznego

3. Łatwy odbiór ciepła (w postaci ciepła parowania rozpuszczalnika)

4. Możliwość telomeryzacji

5. Mała lepkość układu

6. Możliwośc prowadzenia polireakcji wg wszystkich znanych mechanizmów

Wady polimeryzacji addycyjnej w rozpuszczalniku

1. Powstają polimery o stosunkowo niskiej średniej masie molowej (rośnie ze wzrostem
stężenia monomeru w roztworze)

2. Operowanie dużymi ilościami rozpuszczalników (usuwanie, regeneracja)

Polimeryzacja addycyjna w suspensji (perełkowa)

Polimeryzacja w zawiesinie (suspensyjna, perełkowa)

W procesie polimeryzacji w zawiesinie, zwanej także polimeryzacją suspensyjną lub
polimeryzacją perełkową, monomer z rozpuszczonym w nim uprzednio inicjatorem zostaje
rozproszony mechanicznie w wodzie w postaci bardzo drobnych kropelek. Zawiesinę utrwala
się
przez dodatek koloidów ochronnych. Polimeryzację inicjują katalizatory nadtlenkowe
rozpuszczalne w monomerze, ale nierozpuszczalne jednocześnie w wodnym środowisku reakcji.
Do
najczęściej stosowanych katalizatorów należą nadtlenek benzoilu lub dodecylu. Proces
polimeryzacji przebiega wewnątrz kropelek monomeru z utworzeniem perełek polimeru
(średnica
0,12,0 mm) (rys. 3). Reakcje te moznawiec traktowac w uproszczeniu jako zminiaturyzowany

proces polimeryzacji blokowej. Polimeryzacja w zawiesinie, podobnie jak i polimeryzacja w
masie,
umozliwia uzyskiwanie produktów o duzej masie czasteczkowej.
Przenoszenie ciepla od perelek do wody jest bardzo dobre i dzieki temu mozna je odprowadzic
przeponowym chlodzeniem polimeryzatora (plaszcz lub wezownice chlodzace). Jest to wielka
zaleta technologiczna procesów w suspensji i w emulsji w porównaniu z procesem w masie.
Po zakonczeniu polimeryzacji suspensyjnej odpedza sie z polimeru resztki nie
przereagowanego monomeru, przemywa polimer woda, odwirowuje go i suszy. Polimeryzacja
suspensyjna jest bardzo rozpowszechniona, zwlaszcza w produkcji
- poli(chlorku winylu) (PVC-S);
- polistyrenu (GPPS, HIPS, EPS);
- PMMA;
- PTFE.

Polimeryzacja addycyjna w suspensji (perełkowa)

Polimeryzacja przebiega w kroplach monomeru zdyspergowanego w niemieszającej się z
nim cieczy (najczęściej woda)

W wyniku polimeryzacji krople stają się cząstkami stałymi, granulkami, perełkami

Konieczne jest zastosowanie stabilizatorów suspensji (koloidów ochronnych) :

a) polimery rozpuszczalne w wodzie (PAW, skrobia, żelatyna, pochodne celulozy, sole
poli(kwasu akrylowego i metakrylowego),

b) klasyczne związki powierzchniowo czynne w stężeniu niższym niż krytyczne stężenie
tworzenia miceli

c) związki nierozpuszczalne w wodzie ani w fazie organicznej (sole wapniowe kwasów
tłuszczowych, fosforany, węglany i wodorotlenki magnezu i glinu, talk, krzemionka
koloidalna)

Stabilizatory suspensji stanowią ok. 1% masy reakcyjnej

Stosuje się inicjatory rodnikowe rozpuszczalne w monomerach;

centra aktywne wytwarzane są w każdej kropli,

duża liczba rodników obecnych w jednej kropli;

możliwe reakcje pomiędzy rosnącymi łańcuchami

Parametry wpływające na rozmiar kropli:

1. napięcie powierzchniowe na granicy faz

2. gęstość środowiska

3. objętość fazy rozpraszającej

4. parametry geometryczne reaktora i mieszadła

Nie mają wpływu:

1. stężenie stabilizatora

2. lepkość układu

Przebieg polimeryzacji addycyjnej w suspensji

1. Zainicjowanie reakcji

2. Przekształcenie kropli monomeru w cząstki polimerowo-monomerowe (konwersja
1-3%), wykształcenie warstwo polimeru na powerzchni kropli

3. Możliwa wymiana materiału pomiędzy cząskami (mogą się łączyć i rozdzielać)

4. Zakończenie możliwości wymiany masy pomiędzy cząstkami (konwersja 60-70%)

5. Końcowa polimeryzacja wewnątrz ustalonych ziaren

Zalety polimeryzacji addycyjnej w suspensji

1. Łatwy odbiór ciepła

2. Nie trzeba stosować łatwopalnych i toksycznych substancji organicznych

3. Niski poziom dodatków (stabilizatorów suspensji) w porównaniu z metodą
emulsyjną

Wady polimeryzacji addycyjnej w suspensji

1. Konieczność intensywnego mieszania

2. Duże zużycie energii

3. Specjalna konstrukcja reaktorów

Polimeryzacja addycyjna w emulsji

Polimeryzacja emulsyjna

Polimeryzacja emulsyjna jest podobna do perelkowej.
Rozproszenie monomeru w srodowisku wodnym (wytworzenie emulsji) uzyskuje sie w tym
procesie wskutek intensywnego mieszania, a stabilnosc emulsji przez dodanie emulgatorów.
Obecnosc emulgatora majacego wlasciwosci powierzchniowo czynne zapewnia trwalosc emulsji.
Emulgatorem sa mydla wytwarzajace tzw. micele, tj. naladowane elektrycznie czastki koloidowe
otoczone warstewkami zwiazanych z nimi czasteczek rozpuszczalnika (tu: wody).
Inicjatorami procesu polimeryzacji emulsyjnej sa zwiazki nadtlenkowe rozpuszczalne 'w wodzie, a
nie rozpuszczajace sie w monomerze
W przeciwienstwie do polimeryzacji perelkowej proces polimeryzacji emulsyjnej przebiega nie w
zdyspergowanych kropelkach monomeru, lecz w micelach emulgatora (rys. 4, 5). Podczas
polimeryzacji czasteczki monomeru dyfunduja z rozproszonych kropelek do micel, które
przeksztalcaja sie stopniowo w czastki polimeryczne. Po zakonczeniu reakcji otrzymuje sie
rozproszona w wodzie zawiesine kulistych czasteczek polimeru o srednicy ok. 0,1 mm, wodna
zawiesine polimeru w wodzie nazywa sie lateksem lub dyspersja.
Polimer wyodrebnia sie przez rozbryzgowe suszenie dyspersji w strumieniu goracego powietrza lub
w wyniku koagulacji lateksu.
Lateksy lub dyspersje moga równiez stanowic gotowy produkt handlowy, wtedy w technologii nie
wystepuje etap wydzielania
Zaleta procesu polimeryzacji emulsyjnej jest duza szybkosc reakcji oraz efektywne odprowadzenie
ciepla z jej srodowiska. Umozliwia on takze otrzymywanie polimerów o duzej masie czasteczkowej
i niewielkim stopniu polidyspersji.
Wada tego procesu jest natomiast niezadowalajaca czystosc produktu ze wzgledu na trudnosci
calkowitego usuniecia resztek emulgatora i innych dodatków.
Metoda polimeryzacji emulsyjnej jest stosowana do otrzymywania:
- poli(chlorku winylu).
- ABS
- PTFE
- kauczuków (SBR, NBR)
- lateksów
- PVA
- PMMA
- dyspersji polioctanowych i poliakrylanowych

Polimeryzacja addycyjna w emulsji

P. emulsyjna przebiega w micelach (skupiskach częsteczek związku powierzchniowo
czynnego) rozproszonych w fazie ciekłej, najczęściej wodzie

1 micela = 50-150 cząsteczek z.p.cz.

liczba micel w litrze 10

19

-10

21

średnica miceli 2-10 nm

Związki powierzchniowo czynne:

sole sodowe lub potasowe kwasów tłuszczowych (mydła)

Inicjatory rozpuszczalne w wodzie: nadsiarczany, wodorosiarczyny, nadtlenek
wodoru, redox

Monomery i Z.P.Cz. nierozpuszczalne w fazie wodnej

Polimeryzacja addycyjna w emulsji

micela

kropla monomeru

cząstka polimerowo-monomerowa

Przebieg polimeryzacji addycyjnej w emulsji

1. Inicjowanie reakcji

2. Etap I Nukleacja (tworzenie cząstek polimerowo-monomerowych), micele, do których
nie dotarły rodniki zanikają, liczba micel maleje do 10

16

-10

18

na litr

3. Etap II Stałe stężenie czątek polimerowo-monomerowych i stałe stężenie monomeru
w tych cząstkach, szybkość polimeryzacji stała, etap II kończy się zanikiem kropli
monomeru.

4. Etap III Stopniowe zużywanie monomeru w cząstkach prowadzące do zmniejszenia
szybkości polimeryzacji

Zalety polimeryzacji addycyjnej w emulsji

1. Bardzo duża szybkość polimeryzacji

2. Można otrzymywać polimery o bardzo wysokich masach molowych

3. Łatwy odbiór ciepła

4. Niska lepkość mieszaniny reakcyjnej

5. Lateksy można stosować bezpośrednio do produkcji farb, klejów itp.

6. Polimer można wydzielić przez koagulację

Wady polimeryzacji addycyjnej w emulsji

1. Produkt zanieczyszczony środkiem powierzchniowo czynnym

2. Konieczność operowania dużymi ilościami cieczy

3. Rozbudowany węzeł koagulacji

Polireakcja stopniowa (polikondenscja)

Podstawowe różnice w porównaniu z polireakcją addycyjną:

1. obecność małocząsteczkowego produktu ubocznego

2. koniczność ogrzewania mieszaniny reakcyjnej w większości
przypadków)

Polikondensacja (polimeryzacja kondensacyjna) polega na laczeniu sie wielu czasteczek
monomerów z jednoczesnym wydzieleniem prostego zwiazku maloczasteczkowego, np. wody,
amoniaku, chlorowodoru - jako ubocznego produktu reakcji.
Ze wzgledu na wydzielenie sie tych produktów ubocznych produkt polikondensacji (polikondensat)
ma inny sklad niz zwiazki wyjsciowe (monomery), tj. masa jego makroczasteczki nie jest suma mas
czasteczkowych monomerów.
Typowa reakcja polikondensacji jest na przyklad reakcja miedzy alkoholem dihydroksylowym i
kwasem dikarboksylowym (obydwa te zwiazki maja po dwie grupy funkcyjne):
W odróznieniu od polimeryzacji polikondensacja przebiega stopniowo i mozna ja przerwac w
dowolnym etapie.
Reakcje polikondensacji mozna prowadzic róznymi metodami. Najczesciej stosuje sie metode
polikondensacji w stopie lub w roztworze lub na granicy faz.

Polireakcja stopniowa w masie

Najbardziej uniwersalna z metod, najczęściej realizowana w skali
wielkotonażowej

(PET, PA66, PC, PAr, poliestry nienasycone, żywice alkidowe, PU)

Metoda polega na zmieszaniu ciekłych lub stopionych stałych monomerów i
ogrzewaniu w odpowiednio wysokiej temperaturze, zwykle w obecności
katalizatora.

Produkt małocząsteczkowy usuwa się przy zastosowaniu:

przepływu gazu obojętnego

obniżeniu ciśnienia

czynnika azeotropującego.

Polikondensacja w stopie

Polikondensacja w stopie polega na ogrzewaniu mieszaniny monomerów w obecnosci katalizatora,
którym sa zazwyczaj zasady lub kwasy.
Polikondensacje w stopie prowadzi sie w podwyzszonej temperaturze (200 300°C). Reagenty

(monomery) rozpuszczaja sie wzajemnie i tworza w tych warunkach stop. W celu zahamowania
niepozadanych reakcji ubocznych (np. utleniania) proces jest prowadzony czesto w atmosferze gazu
obojetnego, zwykle azotu. Powszechnie stosuje sie takze obnizone cisnienie. Takie warunki
ulatwiaja odprowadzanie maloczasteczkowych produktów polikondensacji, przez co zmniejsza sie
odwracalnosc reakcji. Typowym przykladem polikondensacji w stopie jest proces otrzymywania
poliamidów

Wady polireakcji stopniowej w masie

Problemy z usunięciem produktu małocząsteczkowego, konieczne duże rozwinięcie
powierzchni

Duża lepkość

Można stosować tylko monomery odporne termicznie

Powstający polimer musi być stabilny termicznie

Metoda nie może być stosowana w przypadku procesów silnie egzotermicznych

Zalety polireakcji stopniowej w masie

Maksymalne wykorzystanie pojemności reaktora

Mała liczba odpadow i ścieków

Możliwość bezpośredniego wykorzystania stopu do produkcji granulatu, włókien,
folii itp.

Można stosować proces w obecności obojętnego chemicznie wypełniacza
(kompozyty)

Ograniczona liczba peoduktów cyklicznych (duże stężenie)

Polireakcja stopniowa w rozpuszczalniku

Monomer i związek wielkocząsteczkowy muszą być rozpuszczalne w
rozpuszczalniku organicznym

Zwykle stosuje się monomery o dużej reaktywności, proces prowadzi się wtedy w
temperaturze pokojowej lub nieco wyższej; zbyt wysoka temperatura może
prowadzić do dezaktywacji grup końcowych lub reakcji ubocznych

Poliamidy aromatyczne, poliarylany, poli(arylosulfony), poli(sulfid fenylenu)

Możliwe jest dobranie takiego układu rozpuszczalnik-strącalnik, aby po osiągnięciu
założonej masy molowej polimer ulegał wytrąceniu ze środowiska reakcji

Polikondensacja w roztworze

Polikondensacja w roztworze moze przebiegac w nizszej temperaturze niz proces polikondensacji
w
stopie. Polega ona na rozpuszczeniu reagentów wraz z katalizatorem w odpowiednim
rozpuszczalniku i ogrzewaniu mieszaniny. Wada tej metody jest koniecznosc stalego usuwania
produktów ubocznych, a nastepnie wyodrebniania polimeru z roztworu. Produkty otrzymane ta
metoda maja duza mase czasteczkowa. Metoda polikondensacji w roztworze otrzymuje sie zywice
fenolowe i aminowe

Zalety polireakcji stopniowej w rozpuszczalniku

Można wytwarzać polimery o wysokiej temperaturze mięknienia i nietrwałe
termicznie

Sprawne odprowadzenie ciepła przez rozpuszczalnik

Możliwość usunięcia małocząsteczkowych frakcji polimerowych

Rozpuszczalnik może pełnić rolę katalizatora oraz wiązać produkt
małocząsteczkowy

Wady polireakcji stopniowej w rozpuszczalniku

Małe wykorzystanie pojemności reaktora

Duże ilości strącalników

Konieczność rozdzielania, oczyszczania układu rozpuszczalnik-strącalnik

Pwstają stechiometryczne ilości związków małocząsteczkowych (np.
chlorowodorki amin)

Polikondensacja na granicy faz

Polikondensacje na granicy faz prowadzi sie w dwufazowym ukladzie nie mieszajacych sie
wzajemnie cieczy, z których jedna jest z reguly woda, a druga rozpuszczalnik organiczny.
Jeden z
reagentów rozpuszcza sie w wodzie (faza wodna), a drugi w rozpuszczalniku organicznym
(faza
organiczna). Polikondensacja zachodzi z bardzo duza szybkoscia na granicy obydwu faz.
Maloczasteczkowe produkty uboczne przechodza do fazy wodnej i sa usuwane z
bezposredniego
srodowiska reakcji. Powstajacy polimer tworzy blonke na granicy faz i jest w sposób
ciagly
usuwany ze srodowiska reakcji lub przechodzi do fazy organicznej, gdzie ulega
rozpuszczeniu. Do
zalet procesu polikondensacji na granicy faz nalezy zaliczyc bardzo krótki czas reakcji,
uzyskiwanie produktów o bardzo duzej masie czasteczkowej oraz mozliwosc prowadzenia
reakcji
w temperaturze otoczenia. Przykladem zastosowania tej metody jest proces syntezy
poliweglanów.
Metoda polikondensacji na granicy faz mozna wytwarzac takze poliestry i poliamidy o
bardzo
duzych masach czasteczkowych.

Polireakcja stopniowa na granicy faz

Polireakcja stopniowa na granicy faz

poliwęglany

poliestry

poliamidy

polisulfoniany

polisulfony

poliarylany

Metoda charakteryzuje się dużą szybkością reakcji

Zalety metody:

osiąga się duże masy molowe polimerów

można stosować reagenty w niekoniecznie
równomolowych ilościach

niekoniecznie czyste substraty

prosta aparatura

polimer otrzymuje się w postaci roztworu lub proszku

Wady metody:

Konieczność operowania dużymi ilościami cieczy

najniższe wykorzystanie objętości reaktora

tworzenie się oligomerów cyklicznych w ilościach
większych niż w innych metodach

Polireakcja stopniowa na granicy faz

Reakcję można prowadzić w układach:

ciecz- ciecz

ciecz- faza gazowa

ciecz- ciało stałe

Proces przebiega zwykle wg mechanizmu dyfuzyjnego,

jedną z faz jest najczęściej woda

konieczne jest zastosowanie katalizatora przeniesienia międzyfazowego

Kataliza przeniesienia międzyfazowego (poliarylany)

O

O NBu

4

+

O

Cl

O

O

O

NBu

4

+Cl-

O

O NBu

4

+

NaCl

O

O Na

+

NBu

4

+Cl-

+

+

+

+

faza wodna

faza organiczna

Katalizatory przeniesienia międzyfazowego

O

O

O

O

O

O

O

N

O

O

N

O

O

O

O

O

O

n

O

O

O n

etery koronowe

kryptandy

kaliksareny

podandy

Kataliza przeniesienia międzyfazowego (poliarylany)
z wykorzystaniem eteru koronowego

O

O

O

Cl

O

O

O

Cl

O

O

Na

+

O

O Na

+

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

Na

+

O

O

O

O

O

O

Na

+

O

O

O

O

O

O

NaCl

+

+

+

+

faza wodna

faza organiczna

Polireakcja stopniowa na granicy faz ciecz gaz

Poliamidy

Cl

O

Cl

O

N

H

2

NH

2

amina w fazie wodnej

opary chlorku kwasowego wprowadzane barbotażowo

95

o

C, 0,1M stężenie monomeru w wodzie, wysokość słupa cieczy powyżej 50cm

polimer tworzący się otacza pęcherze w postaci błony lub tworzy drobny proszek

Metodę stosuje się do układów łatwo hydrolizujących

Reaktywne wytłaczanie

Proces prowadzony jest w wytłaczarkach ślimakowych zawierających elementy
ugniatająco mieszające, segmenty o różnych temperaturach, układy wentylujące, można
ustalić odpowiedni profil temperaturowy wzdłuż aparatu

Zalety:

Bardzo dobre mieszanie substratów (często o bardzo różnych lepkościach i gęstościach)

Dobra kontrola temperatury (i jej zróżnicowanie)

Dobra kontrola czasu

Ciągłość procesu

Metodą tą wykonuje się reakcje:

Polimeryzacji addycyjnej

Polikondensacji

Szczepienia

Wytwarzania kopolimerów międzyłańcuchowych

Łączenia lub rozgałęziania

Kontrolowanej degradacji

Wprowadzania grup funkcyjnych

RIM - reaction injection moulding

Proces polega na dokładnym dozowaniu w sposób ciągły substratów o małej lepkości,
bardzo szybkim wymieszaniu w głowicy i wtryśnięciu pod ciśnieniem do formy zamykanej
hydraulicznie lub mechanicznie

W formie zachodzi reakcja, polimer przyjmuje kształt formy (kształt użytkowy)

R-RIM reinforced RIM - do reagującej mieszaniny monomerów można dodawać
wypełniacz, np. włókno szklane

Zalety:

Otrzymanie produktu z tańszych monomerów bez kosztownego etapu otrzymywania
polimeru

Male ciśnienie przy wtrysku (w porównaniu z typowym przetwarzaniem wtryskowym
termoplastów), >>tańsze formy, np. z żywicy

Można wykonywać duże wyroby o skomplikowanych kształtach i przekrojach

Łatwa modyfikacja właściwości produktu ( inne proporcje monomerów lub inny skład)

Metoda najczęściej stosowana w produkcji poliuretanów (PU lite, pianki sztywne,
elastomery...)

Poliaddycja

Poliaddycja (polimeryzacja addycyjna) jest procesem laczenia sie czasteczek monomeru wskutek
przemieszczania (przeskoku) ruchliwego atomu wodoru. Powoduje to powstawanie reaktywnych
osrodków w monomerze i umozliwia laczenie sie jego czasteczek. W tym procesie nie nastepuje
wydzielanie sie malo czasteczkowych produktów ubocznych i dlatego podobnie jak w wyniku
polimeryzacji, powstaly polimer ma taki sam sklad chemiczny co reagenty. Typowym przykladem
poliaddycji jest reakcja otrzymywania tworzyw poliuretanowych i epoksydowych.

INSTALACJE SYNTEZY POLIMERÓW– AKTUALNE ROZWIAZANIA
TECHNOLOGICZNE

Na rysunku przedstawiono ogólny schemat instalacji syntezy polimerów. Nie sposób w jednym
schemacie uwzglednic specyfiki kazdej z rodzajów produkcji polimerów, nie mniej jednak w
kazdej
z rzeczywistych instalacji produkcyjnych mozna wyodrebnic
wiekszosc wezlów przedstawionych na rysunku. Wszystkie wezly i systemy rzeczywistych
instalacji sa ze soba wzajemnie polaczone, ze wzgledu na mnogosc i róznorodnosc tych
polaczen –
nie zostaly one zaznaczone na schemacie.
Wezel przygotowania monomerów
W sklad wezla moga wchodzic dzialy:
- syntezy monomerów
- przechowywania (magazynowania)
- dystrybucji monomerów
Wezel przygotowania srodków pomocniczych moze obejmowac takie dzialy:
- syntezy srodków pomocniczych
- przechowywania (magazynowania)
-dystrybucja
Wezel przygotowania mieszanin reakcyjnych sklada sie na ogól z ukladu mieszalników z
mieszadlami, do których doprowadzane sa monomery, srodki pomocnicze, woda lub
rozpuszczalnik, w niektórych rodzajach polireakcji wezel ten moze nie wystepowac.
Wezel syntezy – w polimeryzacji periodycznej pojedynczy reaktor, w polimeryzacji ciaglej
zestaw
(bateria) reaktorów, w których prowadzony jest proces syntezy (polireakcja). Charakterystyke
poszczególnych rodzajów polireakcji przedstawiono w podrozdziale 3.2.
Wezel obróbki finalnej polimeru – zazwyczaj produkt syntezy wymaga szeregu operacji,
które
nadaja produktowi wymagane wlasciwosci, operacjami takim moze byc np. wydzielanie
polimeru z
mieszaniny reakcyjnej oczyszczenie polimeru z nieprzereagowanych monomerów, suszenie,
granulacja, itp.
Wezel magazynowania dystrybucji gotowego produktu – charakter i wyposazenie tego
wezla
uzaleznione jest od postaci gotowego produktu (granulat, proszek, ciecz)
Instalacja spelniajaca wymogi BAT winna zawierac systemy odzysku i regeneracji surowców i
energii oraz systemy redukujace zanieczyszczenie srodowiska. Charakterystyka
poszczególnych
systemów jest uzalezniona od rodzaju produkcji.