聚合中期,C达 10~ 20%以上的阶段。Rp逐渐增加,出现自动加速现象,也称加速阶段。自动加速现象(Auto-acceleration Effect):外界因素(如T、[I])不变,仅由于体系本身引起的加速现象。显然,当k p /k t1/2 的增大不足以抵消[M]和[I]的减小时,聚合速率呈下降的趋势。
对于均相聚合体系, 只有双基终止的聚合反应才有可能出现自动加速现象。因为,单基终止时,k t的下降幅度与kp相当。k p/k t1/2 有可能不增反减,且随转化率的增加[M]和[I]的减小,故聚合速率通常呈下降的趋势。此时,仍有可能存在着链自由基的扩散控制(即凝胶效应)。对 非均相沉淀聚合,其链自由基的扩散控制严重, 可能有单基终止反应;但其链增长反应有相当一部分在均相体系中发生,因而k t的下降幅度仍远比k p大,k p/k t1/2 增大,会出现明显的自动加速现象。随着聚合转化率的继续提高,k p也大幅度下降,k p /k t1/2 综合值减小,则聚合速率下降,最后会降低到不能再继续聚合的程度,转化率达到一极限值。该极限转化率的大小与聚合温度有关。温度越高,极限转化率越大。
随转化率的增加,体系的粘度增大,双基终止,速率因 链自由基的扩散困难 而减小,k t↓。C→40~
50%时,k t↓可达上百倍,活性链寿命则延长十多倍;而此时体系粘度还不足以严重妨碍单体扩散,k p
变动不大,使k p /k t1/2 增加了近7~8倍,自动加速显著,分子量也迅速增加。自动加速现象因体系粘度引起的,又称凝胶效应(Gel Effect)。
自动加速由凝胶效应而引起。但凝胶效应的起点不一定就是自动加速的起点 ,凝胶效应(链自由基的扩散控制)有可能自聚合反应一开始就存在。
后果:
在自加速过程中若大量反应热不及时散发,有爆聚危险。
采取措施:
1.降低体系粘度:如溶液聚合
2.强化传热:如MMA本体聚合制造有机玻璃,高温预聚、薄层聚合、高温熟化。
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