抽提蒸馏过程中苯乙烯聚合机理的研究

1 苯乙烯的聚合机理

1.1 链引发阶段

由于苯乙烯本身的典型特性, 其聚合机理可以分为链引发、链增长以及链终止这三个阶段, 而作为其中的第一个阶段, 链引发的方式也分为两种:其一, 是热引发, 这种方式比较简单。其二是自由基引发。由于苯乙烯的特殊性, 在日常的保管及应用过程中, 会与空气有大量的接触, 在就造成苯乙烯与氧气发生反应, 从而生成一定量的过氧化物。这种情况下所产生的过氧化物性能活跃, 很容易产生二次变化。此外, 苯乙烯的生产工艺虽然已经很成熟, 但是在生产过程中, 由于受到技术条件的影响, 难免会与一些金属离子进行接触, 尤其是在接触到铁离子的时候, 很容易发生化学变化, 从而产生初级活性自由基。

1.2 链增长阶段

由于苯乙烯的特性, 会与单体自由基发生反应, 从而进一步反应产生活性中间体, 而这种活性中间体的最大特点就是具有较大的分子质量。此外, 单体与自由基的结合方式并不是唯一的, 按照相关的规律, 可以分为三种不同的形式:“头——尾”、“头——头”、“尾——尾”。这三种反应形式具有各自不同的特点, 在比例上的差异也比较大, 比如说“头——尾”这种连接方式, 占了全部比例中的96%以上, 而且, 这种连接方法正是我们所需要的。因为在这种状态之下, 状态比较稳定。另外两种形式总的比例不会超过4%, 而且结构极不稳定, 很容易发再次生变化。但是这两种形式下能级比较高, 这是“头——尾”这种形式所不能比拟的。同时苯乙烯链的最大特点就是比苯乙烯的放热量大, 其差值在2倍左右。

1.3 链终止阶段

链增长是反应过程中的必经阶段, 但是该阶段也具有其时限性, 不可能无限循环下去。所以, 当连增长到一定限度, 自由基就会发生一定程度上的变化, 从而进入到链终止阶段。但是在链终止阶段自由基的这种变化, 不具备唯一性。根据其变化形式的不同, 可以分为以下两种主要形式:

其一, 链终止反应。该反应由于方式的不同, 所以最终的结果也不相同。按照反应的类型可以分为偶合和歧化这两种反应终止形式。其中偶合终止的最终结果是形成共价键, 其性质趋向于稳定。而另一种方式则会造成其中一个链自由基会失去自身原子。而另一个自由基则同时拥有自身与对方的原子。其二, 是链转移反应。链转移反应与链终止反应的最大不同点在于, 链终止反应之后, 会趋向于稳定, 反应终止。但是链转移反应则不会停止。它会形成一种大分子, 而这种大分子具有一定的稳定性。但是在这一过程中, 还会生成其他自由基, 而新生成的自由基还会聚合其他苯乙烯, 从而进一步发生反应。

2 实验

GC~MS这一方法是当前分析苯乙烯聚合机理的最先进的方法之一, 在这一过程中, 要根据实际情况, 采用最为合理的方法来对其进行分析。同时, 在试验过程中, 要严格按照标准流程进行, 避免因违规操作对实验结果造成影响。对于实验过程中的各种数据变化, 进行实时记录, 并保证数据记录的客观性和准确性。

3 结果和讨论

3.1 苯乙烯低聚物结构分析

在分析过程中发现, 其峰值会随着时间的变化而不断变化, 而且没有规律性的比例关系, 并在这一过程中峰值会间隔性出现, 尤其是在20~50min之间, 峰值多次出现。同时, 实验还表明, 在20min以前, 两个峰值之间, 数值趋于平稳, 没有太大的变化。但是在20min之后, 即使是在两个峰值之间, 数据也会上下浮动, 很不稳定。在这一过程中, 再结合其他数据, 可以看出, 苯乙烯在受热之后会发生剧烈的反应。由此可以推断出, 低聚物的形成, 主要是由于苯乙烯在受热过程中发生反应, 从而形成了不同的自由基和苯基。此外, 还可以推断出, 抽提蒸馏过程中的温度变化, 对于苯乙烯的反应有很大程度上的影响, 温度越高, 苯乙烯的反应就越剧烈。

3.2 聚乙烯高聚物结构分析

在经过进一步的实验在之后, 数据表明, 聚合物的分子质量分布具有一定的规律性, 通常是集中分布在800~1600之间。并对于2800以上的范围进行反复的检验, 并没有发现相关的高聚合物。为了进一步对聚合物进行更加详细的分析, 通过对APPI结果中的聚合物的组峰进行进一步的解析, 在其中并没有发现氧离子的踪迹, 由此可以推断。在该试验过程中, 并没有氧离子参加反应, 可见氧化反应是不存在的。从而可以直接推断, 该反应主要是通过热引发过程产生的。

此外, 通过对实验中的各种数据的综合分析, 还可以推断出, 在抽提蒸馏过程中, 乙苯参与了聚乙烯的反应, 并在这个反应过程中, 形成了一些单体自由基。而这种单体自由基的特点之一, 就是稳定性较低。

4 结语

总而言之, 在抽提蒸馏过程中, 苯乙烯聚合机理存在两种方式, 在这两种方式中, 以热引发为主, 同时, 在苯乙烯聚合反应过程中, 乙苯会参与反应。

摘要：苯乙烯作为各种有机化工原料的重要组成部分, 其抽提工艺随着科技的发展逐渐进步, 在当前已经取得了相当显著的成绩。但是在这一过程中, 还有一些问题有待解决, 本文就抽提蒸馏过程中苯乙烯聚合机理这一问题进行深入的分析。

关键词：苯乙烯聚合,苯乙烯抽提,聚合机理

参考文献

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