Synteettiset hartsit ovat suurimolekyylisiä yhdisteitä, jotka tuotetaan yhdistämällä pienimolekyyliset raaka-aineet-monomeerit (kuten eteeni, propeeni, vinyylikloridi jne.) makromolekyyleihin polymerisaation kautta. Yleisesti käytettyjä teollisia polymerointimenetelmiä ovat irtolastipolymeerisaatio, suspensiopolymerointi, emulsiopolymeerisaatio, liuospolymerointi, lietteen polymerointi, kaasufaasipolymerointi ja niin edelleen. Synteettisten hartsien tuotantoon on runsaasti raaka-aineiden lähteitä. Alkuaikoina tärkeimmät tuotteet olivat kivihiilitervatuotteet ja kalsiumkarbidi kalsiumkarbidi, mutta nyt käytetään pääasiassa öljyä ja maakaasutuotteita, kuten eteeniä, propeenia, bentseeniä, formaldehydiä ja ureaa.
Irtolasti polymerointi
Irtolastipolymerointi on monomeerien polymerointiprosessi käynnistäjän tai lämmön, valon ja säteilyn vaikutuksesta lisäämättä muita väliaineita. Ominaisuus on, että tuote on puhdas, ei vaadi monimutkaista erottelua ja puhdistusta, toiminta on suhteellisen yksinkertaista ja tuotantolaitteiden käyttöaste on korkea. Se voi tuottaa suoraan laadukkaita tuotteita, kuten putkia ja levyjä, joten sitä kutsutaan myös lohkopolymeroimiseksi. Haittana on, että materiaalin viskositeetti kasvaa jatkuvasti polymerointireaktion etenemisen myötä, sekoittaminen ja lämmönsiirto ovat vaikeita, eikä reaktorin lämpötilaa ole helppo hallita. Irtopolymerointia käytetään usein polyakryylimetyyliakrylaatin (yleisesti tunnettu nimellä pleksilasi), polystyreenin, pienitiheyksisen polyeteenin, polypropeenin, polyesterin ja polyamidihartsien valmistuksessa.
Suspension polymerointi
Suspension polymerointi viittaa polymerointiprosessiin, jossa monomeerit dispergoidaan pisaroiksi mekaanisen sekoittamisen tai ravistamisen ja dispergointiaineiden vaikutuksesta, jotka yleensä suspendoidaan veteen, joten sitä kutsutaan myös helmipolymeroimiseksi. Ominaisuudet ovat: reaktorissa on suuri määrä vettä, materiaalin viskositeetti on alhainen, ja lämpöä on helppo siirtää ja hallita; polymeroinnin jälkeen sen tarvitsee vain käydä läpi yksinkertainen erottelu, pesu, kuivaus ja muut prosessit hartsituotteen saamiseksi, jota voidaan käyttää suoraan muovaukseen ja käsittelyyn; tuote on suhteellisen puhdas, yhdenmukainen. Haittana on, että reaktorin tuotantokapasiteetti ja tuotteen puhtaus eivät ole yhtä hyviä kuin irtolastipolymerointimenetelmä, eikä jatkuvaa menetelmää voida käyttää tuotantoon. Suspension polymerointia käytetään laajalti teollisuudessa.
Emulsion polymerointi
Emulsiopolymeroinnilla tarkoitetaan polymerointia, jossa monomeerit muodostavat emulsion vedessä mekaanisen sekoittamisen tai ravistelun alla emulgointiaineen avulla. Emulsiopolymerointireaktiotuote on lateksi, jota voidaan käyttää suoraan, tai lateksi voidaan tuhota pesun, kuivauksen ja muiden jälkikäsittelyprosessien jälkeen jauheen tai neulan kaltaisten polymeerien saamiseksi. Emulsiopolymerointi voi saada polymeerejä, joilla on suuremmat molekyylipainot suuremmilla reaktionopeuksilla. Materiaalien viskositeetti on alhainen, lämmönsiirto ja sekoittaminen on helppoa, tuotantoa on helppo hallita ja jäljellä olevat monomeerit on helppo poistaa. Emulsiopolymeroinnin haittana on, että polymerointiprosessiin lisätty emulgointiaine vaikuttaa tuotteen suorituskykyyn. Kiinteän polymeerin saamiseksi kulutus kulkee hyytymisprosessin, erottamisen, pesun ja niin edelleen prosessin läpi. Reaktorin tuotantokapasiteetti on pienempi kuin irtotavarapolymeerimenetelmän tuotantokapasiteetti.
Liuoksen polymerointi
Liuoksen polymerointi suoritetaan liuottimen läsnä ollessa, ja valitun liuottimen on liuotettava sekä monomeeri että polymeeri. Polymerointiprosessin aikana järjestelmä on yhtenäinen viskoosi liuos, ja polymerointijärjestelmä on aina homogeenisessa vaiheessa, jossa on pitkä jatkuva käyttöaika ja helppo käyttö. Järjestelmän viskositeetti on kuitenkin suhteellisen korkea. Etuna on, että homogeenista reaktiota on helpompi hallita, ja myös molekyylipainoa ja sen jakautumista voidaan hallita asianmukaisesti. Liuoksen polymerointijärjestelmä on kuitenkin viskoosi, mikä aiheuttaa vaikeuksia ja epätasaista lämpöä ja massansiirtoa.
Lietteen polymerointi
Lietteen polymeroinnissa itse liuotinta tai monomeeria käytetään dispersioaineena. Tuloksena oleva polymeeri on liukenematon dispersioväliaineeseen, mutta se dispergoidaan hiukkasten muodossa lietteen muodossa. Jotkut aikaisemmat asiakirjat ovat osoittaneet sen heterogeenisen liuoksen polymeroimiseksi. Tällaiselle polymerisaatiolle on ominaista järjestelmän alhainen viskositeetti, helppo sekoittaminen, helppo lämmönpoisto ja suurempi monomeeripitoisuus voidaan käyttää yksikkölaitteiden tuottavuuden parantamiseen. Tällä hetkellä tätä menetelmää voidaan käyttää korkean tiheyden polyeteenin ja polypropeenin valmistukseen.
Kaasufaasi polymerointi
Kaasufaasipolymeroinnissa kaasufaasimonomeeri ja katalyytti tuodaan reaktoriin määritetyn määrän mukaan syntetisoitavaksi yhdessä vaiheessa kuivan polymeerin saamiseksi. Kaasufaasipolymeroinnin edellytyksenä on, että katalyytin valikoivuuden ja saannon on oltava riittävän korkea, eikä saadun tuotteen tarvitse poistaa jäljellä olevaa katalyyttiä, mikä voi lyhentää prosessia huomattavasti. Ziegler-katalyyttien myötä, joissa on korkean aktiivisuuden kantajia, kaasufaasipolymeroinnista on toistaiseksi tullut valtavirta polyeteenin tai polypropeenin valmistuksessa. Lisäksi sitä voidaan käyttää laajalti polymerointiin vapaalla radikaalimekanismilla.
