Kunstharze sind hoch-molekulare Verbindungen, die hergestellt werden, indem nieder-rohstoffe-Monomere (wie Ethylen, Propylen, Vinylchlorid usw.) durch Polymerisation zu Makromolekülen kombiniert werden. Üblicherweise verwendete industrielle Polymerisationsverfahren umfassen Massenpolymerisation, Suspensionspolymerisation, Emulsionspolymerisation, Lösungspolymerisation, Aufschlämmungspolymerisation, Gasphasenpolymerisation und so weiter. Rohstoffquellen für die Herstellung von Kunstharzen sind reichlich vorhanden. In den Anfängen waren Kohlenteerprodukte und Calciumcarbid Calciumcarbid die Hauptprodukte, aber heute werden hauptsächlich Öl- und Erdgasprodukte wie Ethylen, Propylen, Benzol, Formaldehyd und Harnstoff verwendet.
Massenpolymerisation
Massepolymerisation ist der Polymerisationsprozess von Monomeren unter Einwirkung von Initiator oder Wärme, Licht und Strahlung ohne Zugabe anderer Medien. Das Merkmal ist, dass das Produkt rein ist, keine komplizierte Trennung und Reinigung erfordert, der Betrieb relativ einfach ist und die Auslastung der Produktionsausrüstung hoch ist. Es können direkt Qualitätsprodukte wie Rohre und Platten hergestellt werden, daher wird es auch als Blockpolymerisation bezeichnet. Nachteilig ist, dass die Viskosität des Materials mit fortschreitender Polymerisationsreaktion kontinuierlich ansteigt, Mischen und Wärmeübertragung schwierig sind und die Temperatur des Reaktors nicht gut zu kontrollieren ist. Massenpolymerisation wird häufig bei der Herstellung von Polyacrylmethylacrylat (allgemein als Plexiglas bekannt), Polystyrol, Polyethylen -niedriger Dichte, Polypropylen, Polyester und Polyamidharzen verwendet.
Suspensionspolymerisation
Unter Suspensionspolymerisation versteht man den Polymerisationsprozess, bei dem die Monomere unter Einwirkung von mechanischem Rühren oder Schütteln und Dispergiermitteln, meist suspendiert in Wasser, zu Tröpfchen dispergiert werden, daher auch Perlpolymerisation genannt. Die Eigenschaften sind: Es gibt eine große Menge Wasser im Reaktor, die Viskosität des Materials ist niedrig und es ist einfach, Wärme zu übertragen und zu kontrollieren; nach der Polymerisation muss es nur einfache Trenn-, Wasch-, Trocknungs- und andere Prozesse durchlaufen, um ein Harzprodukt zu erhalten, das direkt zum Formen und Verarbeiten verwendet werden kann; Das Produkt ist relativ rein, einheitlich. Der Nachteil besteht darin, dass die Produktionskapazität des Reaktors und die Produktreinheit nicht so gut sind wie beim Massepolymerisationsverfahren und das kontinuierliche Verfahren nicht für die Produktion verwendet werden kann. Die Suspensionspolymerisation ist in der Industrie weit verbreitet.
Emulsionspolymerisation
Unter Emulsionspolymerisation versteht man eine Polymerisation, bei der Monomere in Wasser unter mechanischem Rühren oder Schütteln mit Hilfe eines Emulgators eine Emulsion bilden. Das Reaktionsprodukt der Emulsionspolymerisation ist Latex, das direkt verwendet werden kann, oder das Latex kann nach dem Waschen, Trocknen und anderen Nach-behandlungsverfahren zerstört werden, um pulver- oder nadelartige Polymere zu erhalten. Durch Emulsionspolymerisation können Polymere mit höheren Molekulargewichten bei höheren Reaktionsgeschwindigkeiten erhalten werden. Die Viskosität der Materialien ist niedrig, die Wärmeübertragung und das Mischen sind einfach, die Produktion ist einfach zu kontrollieren und Restmonomere sind einfach zu entfernen. Der Nachteil der Emulsionspolymerisation besteht darin, dass der im Polymerisationsprozess zugesetzte Emulgator die Leistung des Produkts beeinträchtigt. Um das feste Polymer zu erhalten, durchläuft der Verbrauch den Prozess der Koagulation, Trennung, Wäsche und so weiter. Die Produktionskapazität des Reaktors ist geringer als die des Massenpolymerisationsverfahrens.
Lösungspolymerisation
Die Lösungspolymerisation wird in Gegenwart eines Lösungsmittels durchgeführt, und das ausgewählte Lösungsmittel muss sowohl das Monomer als auch das Polymer lösen. Während des Polymerisationsverfahrens ist das System eine gleichförmige viskose Lösung, und das Polymerisationssystem befindet sich immer in einer homogenen Phase mit einer langen kontinuierlichen Betriebsdauer und einem einfachen Betrieb. Allerdings ist die Viskosität des Systems relativ hoch. Der Vorteil besteht darin, dass die homogene Reaktion besser kontrollierbar ist und auch das Molekulargewicht und seine Verteilung entsprechend kontrolliert werden können. Das Lösungspolymerisationssystem ist jedoch viskos, was zu Schwierigkeiten und ungleichmäßiger Wärme- und Stoffübertragung führt.
Aufschlämmungspolymerisation
Bei der Aufschlämmungspolymerisation wird ein Lösungsmittel oder Monomer selbst als Dispersionsmedium verwendet. Das resultierende Polymer ist in dem Dispersionsmedium unlöslich, wird aber in Form von Teilchen in Form einer Aufschlämmung dispergiert. Einige frühere Dokumente haben es der heterogenen Lösungspolymerisation zugeschrieben. Diese Art der Polymerisation ist gekennzeichnet durch niedrige Viskosität des Systems, leichtes Rühren, leichte Wärmeableitung und eine höhere Monomerkonzentration kann verwendet werden, um die Produktivität der Anlage zu verbessern. Derzeit kann dieses Verfahren zur Herstellung von hoch--Polyethylen und -Polypropylen verwendet werden.
Gasphasenpolymerisation
Bei der Gasphasenpolymerisation werden das Gasphasenmonomer und der Katalysator in den Reaktor gemäß der angegebenen Menge eingeführt, um in einem Schritt zu synthetisieren, um das trockene Polymer zu erhalten. Die Voraussetzung für die Gasphasenpolymerisation ist, dass die Katalysatorselektivität und -ausbeute hoch genug sein müssen und das erhaltene Produkt nicht den restlichen Katalysator entfernen muss, was den Prozess stark verkürzen kann. Mit dem Aufkommen von Ziegler-Katalysatoren mit hochaktiven Trägern ist die Gasphasenpolymerisation bisher zum Mainstream bei der Herstellung von Polyethylen oder Polypropylen geworden. Darüber hinaus kann es auch in großem Umfang zur Polymerisation nach dem Mechanismus freier Radikale verwendet werden.