微反應器在自由基聚合反應中的應用

  微反應器因其良好的混合和傳熱性能近年來開始應用到聚合反應中，并表現出巨大潛力。

  反應器在自由基聚合、離子聚合和逐步聚合中的應用中相比于傳統的釜式反應器，微反應器可以更好地調節聚合產物分子量和分子量分布、控制共聚組成和分子結構。

  在強放熱聚合反應中，利用微反應器可以獲得窄分子量分布的聚合產物；在擴散控制的聚合反應中，利用微反應器可以大大縮短反應所需時間。

  今天首先給大家介紹自由基聚合，后續會介紹離子聚合和逐步聚合在微反應器中的應用。

  聚合溫度對自由基聚合所得產物的分子量和分子量分布有很大影響。因此，對反應體系溫度的控制是控制產品質量的關鍵因素。

  大部分自由基聚合是較強的放熱反應，且反應速度較快。在傳統的釜式反應器中，反應器傳熱和傳質能力的不足往往導致反應體系內溫度分布不均，從而影響產物的分子量分布。

  在放熱較強的自由基聚合中，使用傳熱能力強的微反應器可以顯著改善反應結果。

  Iwasaki 等用T 形微混合器和內徑分別為250μm 和500 μm 的微管式反應器組成微反應器系統進行了一系列丙烯酸酯單體的自由基聚合。釜式反應器中丙烯酸丁酯的聚合反應產物分子量分布指數（PDI）高達10 以上，而相同的反應時間和產率下微混合器中反應產物的PDI 可控制在3.5 以下，證明微反應器可以有效地控制自由基聚合產物的分子量分布。

  在此基礎之上，Iwasaki 等用8個微反應器組合搭建了小試規模的甲基丙烯酸甲酯自由基聚合裝置，進行了微反應器放大的研究，結果證明該裝置可以長時間穩定運行，展示了利用微反應器進行工業化生產的前景。

  Serra 等對不同構型的微反應器中進行的自由基聚合進行了數值模擬，從理論上展示了微反應器對自由基聚合反應的控制作用。

  摘自文獻：化工進展 2012年第31卷第2期 P.259-267