聚甲基丙烯酸甲酯的生產(chǎn)原理?
作者:化工綜合網(wǎng)發(fā)布時(shí)間:2023-03-04分類:聚合物瀏覽:565
一、聚甲基丙烯酸甲酯的生產(chǎn)原理?
原理本體聚合——有機(jī)玻璃的制造 1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解本體聚合的特點(diǎn),掌握本體聚合的實(shí)施方法,并觀察整個(gè)聚合過程中體系粘度的變化過程。 2. 實(shí)驗(yàn)原理 本體聚合是不加其它介質(zhì),只有單體本身在引發(fā)劑或光、熱等作用下進(jìn)行的聚合,又稱塊狀聚合。本體聚合的產(chǎn)物純度高、工序及后處理簡(jiǎn)單,但隨著聚合的進(jìn)行,轉(zhuǎn)化率提高,體系粘度增加,聚合熱難以散發(fā),系統(tǒng)的散熱是關(guān)鍵。
同時(shí)由于粘度增加,長(zhǎng)鏈游離基末端被包埋,擴(kuò)散困難使游離基雙基終止速率大大降低,致使聚合速率急劇增加而出現(xiàn)所謂自動(dòng)加速現(xiàn)象或凝膠效應(yīng),這些輕則造成體系局部過熱,使聚合物分子量分布變寬,從而影響產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度;重則體系溫度失控,引起爆聚。
為克服這一缺點(diǎn),現(xiàn)一般采用兩段聚合:
第一階段保持較低轉(zhuǎn)化率,這一階段體系粘度較低,散熱尚無(wú)困難,可在較大的反應(yīng)器中進(jìn)行;
第二階段轉(zhuǎn)化率和粘度較大,可進(jìn)行薄層聚合或在特殊設(shè)計(jì)的反應(yīng)器內(nèi)聚合。 本實(shí)驗(yàn)是以甲基丙烯酯甲酯(MMA)進(jìn)行本體聚合,生產(chǎn)有機(jī)玻璃平板。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)由于有龐大的側(cè)基存在,為無(wú)定形固體,具有高度透明性,比重小,有一定的耐沖擊強(qiáng)度與良好的低溫性能,是航空工業(yè)與光學(xué)儀器制造工業(yè)的重要原料。
以 MMA 進(jìn)行本體聚合時(shí)為了解決散熱,避免自動(dòng)加速作用而引起的爆聚現(xiàn)象,以及單體轉(zhuǎn)化為聚合物時(shí)由于比重不同而引起的體積收縮問題,工業(yè)上采用高溫預(yù)聚合,預(yù)聚至約 10% 轉(zhuǎn)化率的粘稠漿液,然后澆模,分段升溫聚合,在低溫下進(jìn)一步聚合,安全渡過危險(xiǎn)期,最后脫模制得有機(jī)玻璃平板。
二、如何生產(chǎn)丙烯酸甲酯
丙烯甲酯生產(chǎn)方法主要用以下幾種:丙烯腈水解法、丙烯直接氧化法和乙烯酮法。
1.丙烯腈水解法
以丙烯腈為原料,在濃硫酸存在的情況下進(jìn)行水解,水解后的丙烯酰胺硫酸鹽再與甲醇進(jìn)行反應(yīng)得到丙烯酸甲酯。用丙烯腈水化法生產(chǎn)的丙烯酸甲酯,每噸產(chǎn)品消耗丙烯腈(98%)860kg、甲醇(95%)960kg、硫酸(93%)2000kg。
2.丙烯直接氧化法
以丙烯為原料,第一步氧化丙烯醛,再氧化成丙烯酸。丙烯酸再與甲醇反應(yīng)生成丙烯酸甲酯。用丙烯直接氧化法生產(chǎn)丙烯酸甲酯,每噸產(chǎn)品消耗丙烯(95%)544kg。
3.乙烯酮法
乙烯酮與甲醛以三氟化硼為催化劑進(jìn)行縮合,再用甲醇急冷,同時(shí)酯化生成丙烯酸甲酯。
4.丙烯酸與甲醇酯化法
將丙烯酸、甲醇、可膨脹石墨依次加入平底燒瓶中,加入丙烯酸與甲醇物質(zhì)的量比為1.15∶1。連接分水器、回流冷凝管,置于磁力加熱攪拌器上加熱攪拌,待反應(yīng)一段時(shí)間后,冷卻。用皂化法計(jì)算產(chǎn)率(用堿液中和剩余丙烯酸,再加入定量KOH溶液進(jìn)行皂化,然后用標(biāo)準(zhǔn)HCl溶液滴定過量的KOH,計(jì)算出酯收率)。同時(shí)對(duì)酯進(jìn)行分離,將反應(yīng)液蒸餾,收集65~95℃餾分得粗產(chǎn)物。用5%NaCO3溶液洗至中性,用飽和NaCl溶液洗滌2次,再用無(wú)水NaSO4干燥后蒸餾,收集72~74℃餾分,即得產(chǎn)品。
5.改良雷珀法
改良的雷珀法為羅姆哈斯法和道巴底斯法。前者主要用氣態(tài)一氧化碳來(lái)代替80%的羰基鎳中的一氧化碳;后者又稱高壓雷珀法,主要以四氫呋喃為溶劑。
①改良雷珀法。此法反應(yīng)開始后,一氧化碳與乙炔和醇生成丙烯酸酯,通入的一氧化碳代替羰基鎳中的一氧化碳,就可減少羰基鎳的再生與鎳的回收。反應(yīng)的溶劑為醇。反應(yīng)溫度為30~50℃,壓力為0.1~0.2MPa,乙炔與一氧化碳配比為(1.01~1.10):1(摩爾比),甲醇與總一氧化碳配比為(1.1~3)∶1(摩爾比)。酸量保持在羰基鎳的80%~99%(摩爾比),用以抑制氯代丙酸的生成。
②高壓雷珀法。以四氫呋喃為溶劑,以氯化鈀為催化劑、氯化銅為促進(jìn)劑,在200~225℃和8.11~10.13MPa下進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)器頂部未反應(yīng)的乙炔氣體經(jīng)洗去丙烯酸后循環(huán)使用,反應(yīng)器底部的丙烯酸與四氫呋喃溶液,蒸出四氫呋喃后即得丙烯酸。以乙炔計(jì)丙烯酸收率約90%,以一氧化碳計(jì)收率約85%,然后丙烯酸在硫酸或離子交換樹脂介質(zhì)中與甲醇進(jìn)行酯化,即得丙烯酸甲酯。如在生產(chǎn)丁酯以上的高級(jí)酯時(shí)用酸性催化劑進(jìn)行連續(xù)酯化;生產(chǎn)丙烯酸乙酯時(shí),用離子交換樹脂為催化劑,得到丙烯酸酯。
丙烯酸甲酯的合成有8中方法:
1.乙炔法(雷珀(Reppe)法)
2. 丙烯睛水解
3.烯酮法
4.乙撐氰醇法
5.丙烯氧化法
6.乙酸甲酯法
7.甲酸甲酯法
8.直接酯化法(實(shí)驗(yàn)室法)
隨著丙烯酸酯需要量的增加,以及丙烯價(jià)格的下降,近來(lái)很多廠家都用價(jià)格較低而且又適合于大型化得空氣氧化合成丙烯酸的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。
以丙烯作為原料的丙烯酸合成法有以下兩種:
一種是先將丙烯氧化成丙烯醛,再由丙烯醛氧化成丙烯酸的二步法;
另一種是丙烯經(jīng)一步空氣氧化直接合成丙烯酸的一步法。
三、不銹鋼金屬泵可輸送甲基丙烯酸甲酯嗎?
可以輸送。
甲基丙烯酸甲酯是一種有機(jī)化合物,又稱MMA,簡(jiǎn)稱甲甲酯。是一種重要的化工原料,是生產(chǎn)透明塑料聚甲基丙烯酸甲酯(有機(jī)玻璃,PMMA)的單體。易燃,有強(qiáng)刺激性氣味,有中等毒性,應(yīng)避免長(zhǎng)期接觸。
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