Nhựa tổng hợp là các hợp chất phân tử cao, được sản xuất bằng cách kết hợp các nguyên liệu phân tử thấp (như ethylene, propylene, vinyl clorua, v.v.) vào các đại phân tử thông qua trùng hợp. Các phương pháp trùng hợp công nghiệp thường được sử dụng bao gồm trùng hợp số lượng lớn, trùng hợp treo, trùng hợp nhũ tương, trùng hợp dung dịch, trùng hợp bùn, trùng hợp pha khí, v.v. Có nguồn nguyên liệu dồi dào để sản xuất nhựa tổng hợp. Trong những ngày đầu, các sản phẩm hắc ín than và canxi cacbua canxi cacbua là những sản phẩm chính, nhưng bây giờ các sản phẩm dầu và khí tự nhiên chủ yếu được sử dụng, chẳng hạn như ethylene, propylene, benzen, formaldehyde và urê.
Trùng hợp số lượng lớn
Trùng hợp số lượng lớn là quá trình trùng hợp của monome dưới tác động của người khởi xướng hoặc nhiệt, ánh sáng và bức xạ mà không cần thêm các phương tiện truyền thông khác. Đặc điểm là sản phẩm tinh khiết, không đòi hỏi sự tách biệt và thanh lọc phức tạp, hoạt động tương đối đơn giản và tỷ lệ sử dụng thiết bị sản xuất cao. Nó có thể trực tiếp sản xuất các sản phẩm chất lượng như ống và tấm, vì vậy nó còn được gọi là trùng hợp khối. Nhược điểm là độ nhớt của vật liệu tăng liên tục theo tiến trình của phản ứng trùng hợp, trộn và truyền nhiệt rất khó khăn và nhiệt độ của lò phản ứng không dễ kiểm soát. Trùng hợp số lượng lớn thường được sử dụng trong sản xuất polyacrylic methyl acrylate (thường được gọi là plexiglass), polystyrene, polyethylene mật độ thấp, polypropylene, polyester và nhựa polyamide.
Trùng hợp hệ thống treo
Trùng hợp treo đề cập đến quá trình trùng hợp trong đó các monome được phân tán thành các giọt dưới tác động của các tác nhân khuấy hoặc lắc và phân tán cơ học, thường lơ lửng trong nước, vì vậy nó còn được gọi là trùng hợp hạt. Các đặc điểm là: có một lượng lớn nước trong lò phản ứng, độ nhớt của vật liệu thấp, và rất dễ dàng để truyền và kiểm soát nhiệt; sau khi trùng hợp, nó chỉ cần trải qua quá trình tách, giặt, sấy đơn giản và các quy trình khác để có được một sản phẩm nhựa, có thể được sử dụng trực tiếp để đúc và chế biến; sản phẩm tương đối tinh khiết, đồng nhất. Nhược điểm là năng lực sản xuất lò phản ứng và độ tinh khiết của sản phẩm không tốt như phương pháp trùng hợp số lượng lớn và phương pháp liên tục không thể được sử dụng để sản xuất. Trùng hợp hệ thống treo được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp.
Trùng hợp nhũ tương
Trùng hợp nhũ tương đề cập đến trùng hợp trong đó monome tạo thành nhũ tương trong nước dưới khuấy cơ học hoặc lắc với sự trợ giúp của chất nhũ hóa. Sản phẩm phản ứng trùng hợp nhũ tương là latex, có thể được sử dụng trực tiếp, hoặc mủ có thể bị phá hủy, sau khi rửa, sấy khô và các quy trình sau xử lý khác, để có được bột hoặc polyme giống như kim. Trùng hợp nhũ tương có thể thu được polyme có trọng lượng phân tử cao hơn ở tốc độ phản ứng cao hơn. Độ nhớt của vật liệu thấp, truyền nhiệt và trộn dễ dàng, sản xuất dễ kiểm soát và monome còn lại dễ dàng loại bỏ. Nhược điểm của trùng hợp nhũ tương là chất nhũ tương được thêm vào trong quá trình trùng hợp ảnh hưởng đến hiệu suất của sản phẩm. Để có được polymer rắn, việc tiêu thụ trải qua quá trình đông máu, tách, rửa, v.v. Năng lực sản xuất của lò phản ứng thấp hơn so với phương pháp trùng hợp số lượng lớn.
Trùng hợp dung dịch
Trùng hợp dung dịch được thực hiện với sự hiện diện của dung môi, và dung môi được chọn phải hòa tan cả monome và polymer. Trong quá trình trùng hợp, hệ thống là một dung dịch nhớt thống nhất, và hệ thống trùng hợp luôn ở trong một giai đoạn đồng nhất, với thời gian hoạt động liên tục dài và hoạt động dễ dàng. Tuy nhiên, độ nhớt của hệ thống tương đối cao. Ưu điểm là phản ứng đồng nhất dễ kiểm soát hơn, và trọng lượng phân tử và sự phân bố của nó cũng có thể được kiểm soát một cách thích hợp. Tuy nhiên, hệ thống trùng hợp dung dịch là nhớt, gây khó khăn và nhiệt không đồng đều và chuyển khối lượng.
Trùng hợp bùn
Trong trùng hợp bùn, dung môi hoặc monomer chính nó được sử dụng như một môi trường phân tán. Polymer kết quả là không hòa tan trong môi trường phân tán, nhưng được phân tán dưới dạng các hạt dưới dạng bùn. Một số tài liệu trước đó đã quy cho nó là do trùng hợp dung dịch không đồng nhất. Loại trùng hợp này được đặc trưng bởi độ nhớt thấp của hệ thống, dễ khuấy, tản nhiệt dễ dàng và nồng độ monomer cao hơn có thể được sử dụng để cải thiện năng suất của thiết bị đơn vị. Hiện tại, phương pháp này có thể được sử dụng để sản xuất polyethylene mật độ cao và polypropylene.
Trùng hợp pha khí
Trong quá trình trùng hợp pha khí, monome pha khí và chất xúc tác được đưa vào lò phản ứng theo lượng quy định để tổng hợp trong một bước để có được polymer khô. Điều kiện tiên quyết để trùng hợp pha khí là độ chọn lọc và năng suất chất xúc tác phải đủ cao và sản phẩm thu được không cần phải loại bỏ chất xúc tác còn lại, có thể rút ngắn đáng kể quá trình. Với sự ra đời của các chất xúc tác Ziegler với các chất mang hoạt động cao, trùng hợp pha khí cho đến nay đã trở thành chủ đạo trong sản xuất polyethylene hoặc polypropylene. Ngoài ra, nó cũng có thể được sử dụng rộng rãi để trùng hợp theo cơ chế gốc tự do.
