聚甲基丙烯酸甲酯的生產原理?
作者:化工綜合網發布時間:2023-03-04分類:聚合物瀏覽:579
一、聚甲基丙烯酸甲酯的生產原理?
原理本體聚合——有機玻璃的制造 1. 實驗目的 了解本體聚合的特點,掌握本體聚合的實施方法,并觀察整個聚合過程中體系粘度的變化過程。 2. 實驗原理 本體聚合是不加其它介質,只有單體本身在引發劑或光、熱等作用下進行的聚合,又稱塊狀聚合。本體聚合的產物純度高、工序及后處理簡單,但隨著聚合的進行,轉化率提高,體系粘度增加,聚合熱難以散發,系統的散熱是關鍵。
同時由于粘度增加,長鏈游離基末端被包埋,擴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所謂自動加速現象或凝膠效應,這些輕則造成體系局部過熱,使聚合物分子量分布變寬,從而影響產品的機械強度;重則體系溫度失控,引起爆聚。
為克服這一缺點,現一般采用兩段聚合:
第一階段保持較低轉化率,這一階段體系粘度較低,散熱尚無困難,可在較大的反應器中進行;
第二階段轉化率和粘度較大,可進行薄層聚合或在特殊設計的反應器內聚合。 本實驗是以甲基丙烯酯甲酯(MMA)進行本體聚合,生產有機玻璃平板。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)由于有龐大的側基存在,為無定形固體,具有高度透明性,比重小,有一定的耐沖擊強度與良好的低溫性能,是航空工業與光學儀器制造工業的重要原料。
以 MMA 進行本體聚合時為了解決散熱,避免自動加速作用而引起的爆聚現象,以及單體轉化為聚合物時由于比重不同而引起的體積收縮問題,工業上采用高溫預聚合,預聚至約 10% 轉化率的粘稠漿液,然后澆模,分段升溫聚合,在低溫下進一步聚合,安全渡過危險期,最后脫模制得有機玻璃平板。
二、如何生產丙烯酸甲酯
丙烯甲酯生產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行水解,水解后的丙烯酰胺硫酸鹽再與甲醇進行反應得到丙烯酸甲酯。用丙烯腈水化法生產的丙烯酸甲酯,每噸產品消耗丙烯腈(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生成丙烯酸甲酯。用丙烯直接氧化法生產丙烯酸甲酯,每噸產品消耗丙烯(95%)544kg。
3.乙烯酮法
乙烯酮與甲醛以三氟化硼為催化劑進行縮合,再用甲醇急冷,同時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,待反應一段時間后,冷卻。用皂化法計算產率(用堿液中和剩余丙烯酸,再加入定量KOH溶液進行皂化,然后用標準HCl溶液滴定過量的KOH,計算出酯收率)。同時對酯進行分離,將反應液蒸餾,收集65~95℃餾分得粗產物。用5%NaCO3溶液洗至中性,用飽和NaCl溶液洗滌2次,再用無水NaSO4干燥后蒸餾,收集72~74℃餾分,即得產品。
5.改良雷珀法
改良的雷珀法為羅姆哈斯法和道巴底斯法。前者主要用氣態一氧化碳來代替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。反應的溶劑為醇。反應溫度為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、氯化銅為促進劑,在200~225℃和8.11~10.13MPa下進行反應。反應器頂部未反應的乙炔氣體經洗去丙烯酸后循環使用,反應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。以乙炔計丙烯酸收率約90%,以一氧化碳計收率約85%,然后丙烯酸在硫酸或離子交換樹脂介質中與甲醇進行酯化,即得丙烯酸甲酯。如在生產丁酯以上的高級酯時用酸性催化劑進行連續酯化;生產丙烯酸乙酯時,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(實驗室法)
隨著丙烯酸酯需要量的增加,以及丙烯價格的下降,近來很多廠家都用價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實現工業化。
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化合物,又稱MMA,簡稱甲甲酯。是一種重要的化工原料,是生產透明塑料聚甲基丙烯酸甲酯(有機玻璃,PMMA)的單體。易燃,有強刺激性氣味,有中等毒性,應避免長期接觸。
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