Polistirenehuwa polimeru użat ħafna b'ħafna oqsma ta 'applikazzjoni, bħal materjali tal-ippakkjar, materjali elettroniċi, materjali tal-bini, eċċ. Matul l-aħħar nofs seklu, ġew żviluppati diversi metodi biex jissintetizzaw il-Polystyrene, u dan l-artikolu se jiffoka fuq l-introduzzjoni ta 'bosta minn dawn il-metodi. Is-sinteżi tal-Polystyrene normalment tadotta metodi bħal polimerizzazzjoni radikali ħielsa, polimerizzazzjoni katjonika, skambju joniku, eċċ. Dan li ġej huwa metodu ta 'sinteżi għal Polystyrene:
1. Metodu ta 'polimerizzazzjoni radikali ħielsa:
Il-metodu ta 'polimerizzazzjoni radikali ħielsa tal-polistirene huwa wieħed mill-metodi ta' sinteżi l-aktar użati. Il-prinċipju ta 'dan il-metodu huwa li tuża ż-żieda ta' inizjaturi radikali ħielsa bħal perossidu ta 'l-idroġenu fis-soluzzjoni biex tiġġenera reazzjoni radikali ħielsa ta' monomeru ta 'styrene, u mbagħad ir-radikali ħielsa polimerizzaw kontinwament, fl-aħħar mill-aħħar jiffurmaw polimeru msejjaħ Polystyrene. Matul dan il-proċess, huwa meħtieġ li l-monomeru tal-istirene jinħall f'solvent adattat u jiġi kkontrollat it-temperatura u l-ħin tar-reazzjoni biex jinkiseb l-effett ta 'polimerizzazzjoni mixtieq. Huwa wieħed mill-metodi ta 'produzzjoni ewlenin tiegħu. Dan il-metodu jinkludi l-passi li ġejjin.
1.1. Preparazzjoni tal-materja prima:
L-ewwelnett, huwa meħtieġ li titħejja l-materja prima meħtieġa għall-produzzjoni tal-polistirene. Għall-polimerizzazzjoni radikali ħielsa, is-styrene normalment jintuża bħala l-monomeru, u l-perossidu tal-benzoyl (BPO) jintuża bħala l-inizjatur tar-radikali ħielsa. Il-kwalità tal-BPO tvarja minn 2 fil-mija sa 3 fil-mija.
1.2. Preparazzjoni tat-tank tar-reazzjoni:
Ir-reazzjoni ta 'polimerizzazzjoni teħtieġ l-użu ta' tank ta 'reazzjoni, u meta tħejji t-tank ta' reazzjoni, huwa meħtieġ li titqies il-kwantità ta 'reaġenti u l-kapaċità tat-tank ta' reazzjoni. It-tankijiet ta 'reazzjoni huma ġeneralment magħmula minn materjali bħall-istainless steel, plastik rinfurzat bil-fibra tal-ħġieġ (GRP), jew polyethylene biex jifilħu reazzjonijiet kimiċi u kundizzjonijiet ta' pressjoni għolja.
1.3. Trattament minn qabel tat-tank tar-reazzjoni:
It-tank tar-reazzjoni jeħtieġ li jgħaddi minn trattament minn qabel biex jiżgura li ma jkun hemm l-ebda trab jew impuritajiet ġewwa t-tank, u jista 'jiflaħ il-pressjoni għolja tal-parametri tal-proċess. L-istrixxa tat-tisħin tinsab madwar 15 fil-mija mill-qiegħ tat-tank, li jista 'jissaħħan bl-elettriku. Il-qiegħ tal-ħawwad għandu jkun parallel mal-qiegħ tat-tank tar-reazzjoni biex iżżomm temperatura uniformi u kundizzjonijiet tat-taħwid.
1.4. għalf reattiv:
L-istirene u l-BPO jiddaħħlu fit-tank tar-reazzjoni skont il-baġit u jeħtieġ li jiżdiedu kwantitattivament. Fl-istess ħin, solvent ta 'reazzjoni jeħtieġ li jiġi miżjud mat-tank tar-reazzjoni - biex ittejjeb il-fluwidità tar-reazzjoni, tnaqqas il-viskożità, u tevita titjir. Solventi ta 'reazzjoni komunement użati jinkludu etan, toluene, jew dichloromethane.
1.5. Proċess ta' reazzjoni:
Issiġilla t-tank tar-reazzjoni u saħħan sa ċertu temperatura, ġeneralment bejn 120 u 150 grad Celsius, biex tibda r-reazzjoni. Matul il-proċess ta 'reazzjoni, BPO jqajjem polimerizzazzjoni radikali ħielsa, li jistgħu jgħaddu minn tkabbir tal-katina u jiffurmaw molekuli polimeru. Ir-reazzjoni timxi 'l quddiem minn solidu għal likwidu subkritiku u mbagħad għal polimeri viskużi.
1.6. Tmiem tar-reazzjoni:
Meta r-reazzjoni tilħaq ċertu livell, jeħtieġ li tintemm. B'mod ġenerali, fl-aħħar tar-reazzjoni, huwa meħtieġ li tkessaħ it-tank tar-reazzjoni biex tikkonverti l-polimeru minn pejst għal blokka solida, u mbagħad neħħi l-blokka tal-polistirene abjad mit-tank tar-reazzjoni.
1.7. Immaniġġjar tal-prodotti:
Il-blokki tal-polistirene miksuba jeħtieġ li jiġu pproċessati u manifatturati, ġeneralment billi tħin il-blokki tal-polimeru f'partiċelli, tagħżel morfoloġija xierqa tal-partiċelli, estrazzjoni ta 'impuritajiet bħal monomeri li ma rreaġixxewx u żejt lubrikanti, u tespandi l-ġisem biex tikseb plastiks tal-polistirene disponibbli kummerċjalment.
Fil-qosor, il-polimerizzazzjoni radikali ħielsa tal-polistirene tintuża ħafna fl-industrija, u huwa meħtieġ li tingħata attenzjoni għal kundizzjonijiet operattivi bħat-temperatura ta 'reazzjoni u tmigħ preċiż biex tiġi żgurata l-produzzjoni ta' prodotti polimeri ta 'kwalità għolja.
2. Metodu ta 'polimerizzazzjoni katjonika:
Il-polimerizzazzjoni katjonika hija metodu ieħor użat b'mod komuni għas-sintetizzazzjoni tal-Polystyrene. Ir-raġuni għaliex dan il-metodu jissejjaħ polimerizzazzjoni katjonika hija li juża kompost joniku iċċarġjat b'mod pożittiv bħala katalizzatur biex jippolimerizza l-istirene. Il-vantaġġ ta 'dan il-metodu huwa li l-polimeru sintetizzat għandu piż molekulari uniformi u distribuzzjoni dejqa tal-piż molekulari, għalhekk ħafna drabi jintuża biex jipprepara polimeri preċipitati b'piż molekulari għoli u distribuzzjoni dejqa tal-piż molekulari. L-ewwel ġie ppreparat permezz ta 'polimerizzazzjoni radikali ħielsa. Bid-domanda dejjem tikber għall-prestazzjoni tal-polimeru, il-polimerizzazzjoni katjonika saret gradwalment metodu użat b'mod komuni għall-preparazzjoni tal-Polystyrene. Il-polimerizzazzjoni katjonika hija metodu kontrollabbli u effiċjenti għall-preparazzjoni ta 'polimeri ta' Polystyrene ta 'kwalità għolja. Matul il-proċess ta 'preparazzjoni, huwa meħtieġ li jiġu kkontrollati parametri bħal kundizzjonijiet ta' reazzjoni u rata ta 'żieda ta' monomeru biex tiġi żgurata l-kwalità tal-prodott.
Dawn li ġejjin huma l-passi dettaljati għall-preparazzjoni tal-Polystyrene bil-metodu ta 'polimerizzazzjoni katjonika.
(1) Preparazzjoni tal-kompożizzjoni tas-sistema ta 'reazzjoni:
Is-sistema ta 'reazzjoni għall-preparazzjoni tal-Polystyrene ġeneralment tikkonsisti fi tliet komponenti: monomeru, inizjatur, u aġent tas-soluzzjoni. Il-monomeru ġeneralment ikun stirene, l-inizjatur jista 'jkun sulfat tal-ammonju (NH4HSO4) jew persulfat tal-ammonju ((NH4) 2S2O8), u s-solvent jista' jkun ilma jew solventi organiċi (bħal toluene jew xylene). Sabiex jiġi żgurat taħlit uniformi tas-sistema ta 'reazzjoni, huwa ġeneralment meħtieġ li dawn il-komponenti jitħalltu indaqs qabel ir-reazzjoni.
(2) Pretrattament tas-sistema ta' reazzjoni:
Qabel aktar reazzjoni, huwa meħtieġ li s-sistema ta 'reazzjoni tiġi ttrattata minn qabel. L-ewwelnett, ir-reattur u l-evaporatur li jdur għandhom jitnaddfu sewwa biex tiġi evitata l-preżenza ta 'xi impuritajiet. It-tieni nett, is-sistema ta 'reazzjoni teħtieġ li titlaħlaħ bin-nitroġenu biex tneħħi l-ossiġnu, sabiex tevita li l-ossiġnu jinterferixxi mal-attività tal-inizjatur.
(3) Żieda tal-inizjatur:
Ladarba s-sistema ta' reazzjoni tkun lesta, jista' jiġi miżjud inizjatur. Għas-sulfat ta 'l-ammonju, ġeneralment ikun meħtieġ li tinħall fl-ilma minn qabel u mbagħad żidha mas-sistema ta' reazzjoni. Għall-persulfate tal-ammonju, ġeneralment jiġi dekompost f'jonji tal-persulfat u joni tal-ammonju, u mbagħad miżjud mas-sistema ta 'reazzjoni.
(4) Żieda ta' monomeri:
Meta l-inizjatur ikun diġà preżenti fis-sistema ta 'reazzjoni, iż-żieda ta' monomeri tista 'tibda. Il-veloċità taż-żieda tal-monomeri għandha tkun bil-mod ħafna, ġeneralment f'intervalli ta' 2-3 sigħat. Jekk il-monomeru jiżdied malajr wisq, dan iwassal għal reazzjoni ta 'polimerizzazzjoni mhux ikkontrollata u finalment iwassal għal polimerizzazzjoni eċċessiva tal-prodott, li tista' taffettwa l-proprjetajiet tal-prodott.
(5) Progress u kontroll tar-reazzjoni:
Matul ir-reazzjoni ta 'polimerizzazzjoni, ġeneralment ikun meħtieġ li jiġu kkontrollati parametri bħat-temperatura tar-reazzjoni, it-tul, u r-rata ta' żieda ta 'monomeru biex tiġi żgurata l-kwalità tal-prodott. Meta s-sulfat ta 'l-ammonju jintuża bħala inizjatur, it-temperatura tar-reazzjoni ġeneralment tvarja minn 80 sa 100 grad C u l-ħin jista' jdum għal diversi sigħat. Meta l-persulfat tal-ammonju jintuża bħala inizjatur, it-temperatura normalment tiżdied għal bejn 110-130 grad C.
(6) Separazzjoni, purifikazzjoni, u ttestjar tal-prodotti:
Wara li titlesta r-reazzjoni, is-solvent fis-soluzzjoni jista 'jitneħħa bl-użu ta' evaporatur li jdur biex jinkiseb Polystyrene li jitfejjaq. Fl-aħħarnett, il-prodott jista 'jiġi ppurifikat permezz ta' passi bħal trattament bl-aċidu u filtrazzjoni tal-karbonju attivat. Il-prodotti separati u purifikati jistgħu jgħaddu minn testijiet fiżiċi u kimiċi biex jiddeterminaw il-kwalità u l-proprjetajiet strutturali tagħhom.
3. Metodu ta 'skambju joniku:
Il-metodu ta 'skambju joniku huwa metodu ieħor użat komunement għas-sintetizzazzjoni tal-Polystyrene. Fil-metodu ta 'skambju joniku, polimeru bi gruppi funzjonali anjoniċi jintuża biex jiskambja katjoni biex jiffurmaw Polystyrene. Il-metodu ta 'skambju joniku huwa metodu veloċi, effiċjenti u kost-effettiv għas-sintetizzazzjoni tal-Polystyrene, li rċieva attenzjoni u użu mifruxa.
Il-metodu ta 'skambju ta' joni tal-polistirene huwa teknika ta 'skambju ta' joni użata b'mod komuni biex tneħħi jew tarrikkixxi jone speċifiku minn soluzzjoni. Dan il-metodu jikseb separazzjoni u purifikazzjoni billi jassorbi joni mill-filtrat permezz ta 'siti ta' skambju joniku fil-polimeru. F'dan l-artikolu, aħna ser nipprovdu introduzzjoni dettaljata għall-prinċipju, passi ta 'implimentazzjoni, u xi metodi ta' applikazzjoni tal-metodu ta 'skambju ta' joni tal-polistirene.
Prinċipju:
Il-metodu ta 'skambju joniku tal-polistirene huwa bbażat fuq żewġ prinċipji: teorija elettrokimika u adsorbiment.
Teorija elettrokimika: Is-siti ta 'skambju f'komponenti ta' skambju joniku tal-polistirene jeżistu fil-forma ta 'jonji, li jġorru piżijiet joniċi u jistgħu jikkawżaw attrazzjoni elettrostatika jew repulsjoni ta' joni fl-elettrolit. Din l-interazzjoni elettrostatika tista 'tassorbi l-istess tip ta' joni flimkien jew tiskambja joni korrispondenti ma 'xulxin.
Adsorbiment: L-assorbiment huwa l-pedament tal-metodu ta 'skambju joniku tal-polistirene. Hemm numru kbir ta 'siti ta' skambju fil-komponenti ta 'skambju joniku tal-polistirene, li jistgħu jipprovdu effetti ta' adsorbiment fiżiċi u kimiċi korrispondenti. Skont l-effett ta 'assorbiment korrispondenti, il-komponenti tal-iskambju tal-jone tal-polistirene jistgħu jassorbu b'mod selettiv joni mqabbla, u b'hekk jiksbu effetti ta' separazzjoni u arrikkiment.
Passi ta' implimentazzjoni:
Il-passi ta 'implimentazzjoni tal-metodu ta' skambju joniku tal-polistirene jistgħu jinqasmu fil-passi importanti li ġejjin:
(1) Trattament minn qabel: Il-kolonna l-ġdida tal-iskambju tal-joni tal-polistirene għandha tiġi ttrattata minn qabel qabel l-użu biex tneħħi kwalunkwe solidi sospiżi u impuritajiet u tikseb prestazzjoni ottimali. Il-metodi ta 'trattament minn qabel jinkludu ħasil bl-ilma, ħasil bl-aċidu, u ħasil alkali
(2) Trattament minn qabel tal-kampjun: Iffiltra jew naddaf is-soluzzjoni tal-kampjun biex tneħħi solidi sospiżi solidi u impuritajiet. Jekk meħtieġ, il-kalibrazzjoni tal-pH u ż-żieda tal-buffer jistgħu jitwettqu wkoll.
(3) Ipproċessar tal-kampjun: Is-soluzzjoni tal-kampjun tista 'tiġi pproċessata permezz ta' kolonna ta 'skambju joniku tal-polistirene bl-użu ta' fluss tal-gravità jew pressjoni għolja. Il-joni fil-kolonna tal-iskambju tal-jone tal-polistirene se jiskambjaw mal-joni fis-soluzzjoni, u l-joni fis-soluzzjoni se jitneħħew, filwaqt li l-joni fil-fażi solida jiġu arrikkit.
(4) Ħasil: Il-fażi solida ttrattata għandha tinħasel biex tiġġedded is-siti tal-iskambju u tneħħi l-jonji żejda. Il-valur tal-pH tas-soluzzjoni tal-ħasil huwa ġeneralment l-istess bħall-valur tal-pH iddisinjat għall-kolonni tal-iskambju tal-joni tal-polimeru.
(5) Desorbiment: Ioni li diġà ġew adsorbiti f'kolonni ta 'skambju joniku polimeru jeħtieġ li jiġu desorbiti, ġeneralment bl-użu ta' konċentrazzjonijiet ta 'elettroliti aktar b'saħħithom u/jew aktar solventi polari. Pereżempju, soluzzjonijiet ta 'elettroliti b'saħħithom bħal soluzzjoni ta' klorur tas-sodju u soluzzjoni ta 'klorur ta' l-ammonju jistgħu jintużaw għal operazzjonijiet ta 'desorbiment.
(6) Riġenerazzjoni: Ir-riġenerazzjoni ta 'kolonni ta' skambju joniku tal-polistirene tiddependi fuq it-tip ta 'materjal ta' skambju użat u normalment tista 'tinkiseb permezz ta' diversi tipi differenti ta 'metodi ta' trattament. Pereżempju, soluzzjonijiet ta 'aċidu jew alkalini ta' konċentrazzjoni għolja jistgħu jintużaw għat-trattament biex terġa 'tiġi stabbilita l-kapaċità ta' assorbiment ta 'tali kolonni ta' skambju joniku. Naturalment, kimiċi stimulanti qawwija m'għandhomx jintużaw biex tiġi evitata ħsara lill-materjali solidi.
Metodu ta' applikazzjoni:
Il-metodu ta 'skambju joniku tal-polistirene huwa użat ħafna fl-oqsma tal-ambjent, il-bijoloġija u l-farmaċewtiċi. Pereżempju, jista 'jintuża għas-separazzjoni u l-purifikazzjoni ta' joni pur jew imħallat, Bijoseparazzjoni u purifikazzjoni multa, u purifikazzjoni tal-preparazzjoni fl-industrija farmaċewtika. L-ambitu tal-applikazzjoni speċifika jinkludi:
(1) Separazzjoni u arrikkiment tal-joni
(2) It-tneħħija jew l-arrikkiment tal-ġeni jew il-proteini
(3) Polimeri Ijoniċi li jisseparaw
(4) Il-modifika tas-soluzzjoni u t-titjib tal-istabbiltà tal-formulazzjonijiet
(5) Użat għat-trattament tal-ilma tal-proċess industrijali
Fil-qosor, il-metodu ta 'skambju ta' joni tal-polistirene huwa teknoloġija importanti użata ħafna fil-laboratorji u s-siti industrijali. Diġà introduċejna l-passi ta 'implimentazzjoni ta' dan il-metodu fid-dettall. Nittamaw li dan l-artikolu jista 'jipprovdi lill-qarrejja fehim u gwida aktar profonda, u jippromwovi aktar l-iżvilupp u l-applikazzjoni tat-teknoloġija tal-iskambju tal-jone tal-polistirene.
Dan ta 'hawn fuq huwa l-metodu ta' sinteżi prinċipali għall-Polystyrene. Dawn il-metodi għandhom vantaġġi u żvantaġġi korrispondenti, u l-metodu speċifiku li għandu jintuża għandu jintgħażel abbażi tal-ħtiġijiet attwali tal-applikazzjoni.