微反应器在自由基聚合反应中的应用

  微反应器因其良好的混合和传热性能近年来开始应用到聚合反应中，并表现出巨大潜力。

  反应器在自由基聚合、离子聚合和逐步聚合中的应用中相比于传统的釜式反应器，微反应器可以更好地调节聚合产物分子量和分子量分布、控制共聚组成和分子结构。

  在强放热聚合反应中，利用微反应器可以获得窄分子量分布的聚合产物；在扩散控制的聚合反应中，利用微反应器可以大大缩短反应所需时间。

  今天首先给大家介绍自由基聚合，后续会介绍离子聚合和逐步聚合在微反应器中的应用。

  聚合温度对自由基聚合所得产物的分子量和分子量分布有很大影响。因此，对反应体系温度的控制是控制产品质量的关键因素。

  大部分自由基聚合是较强的放热反应，且反应速度较快。在传统的釜式反应器中，反应器传热和传质能力的不足往往导致反应体系内温度分布不均，从而影响产物的分子量分布。

  在放热较强的自由基聚合中，使用传热能力强的微反应器可以显著改善反应结果。

  Iwasaki 等用T 形微混合器和内径分别为250μm 和500 μm 的微管式反应器组成微反应器系统进行了一系列丙烯酸酯单体的自由基聚合。釜式反应器中丙烯酸丁酯的聚合反应产物分子量分布指数（PDI）高达10 以上，而相同的反应时间和产率下微混合器中反应产物的PDI 可控制在3.5 以下，证明微反应器可以有效地控制自由基聚合产物的分子量分布。

  在此基础之上，Iwasaki 等用8个微反应器组合搭建了小试规模的甲基丙烯酸甲酯自由基聚合装置，进行了微反应器放大的研究，结果证明该装置可以长时间稳定运行，展示了利用微反应器进行工业化生产的前景。

  Serra 等对不同构型的微反应器中进行的自由基聚合进行了数值模拟，从理论上展示了微反应器对自由基聚合反应的控制作用。

  摘自文献：化工进展 2012年第31卷第2期 P.259-267