懸濁重合

高分子化学において、懸濁重合は、機械的撹拌を用いてモノマーまたはモノマー混合物を水などの液相で混合し、モノマーが重合してポリマーの球を形成する不均一ラジカル重合プロセスである。^[2]モノマー液滴（サイズは10〜1000μm程度）は液相に懸濁している。個々のモノマー液滴は、バルク重合を受けていると考えることができる。これらの液滴の外側の液相は、熱伝導を改善し、温度上昇を和らげるのに役立つ。

懸濁重合用の液相を選択する際には、一般に、低粘度、高熱伝導性、および粘度の温度変化が低いことが好まれます。懸濁重合が他のタイプの重合法に比べて優れている点は、モノマーの沸騰なしに高い重合度を達成できることです。このプロセス中、これらのモノマー液滴が互いにくっついて溶液がクリーミングする可能性があります。これを防ぐために、混合物を注意深く撹拌するか、保護コロイドを追加することがよくあります。最も一般的な懸濁剤の1つはポリビニルアルコール（PVA）です。 ^[3]通常、バルク重合とは異なり、モノマーの変換は完了しており、これで使用される開始剤はモノマー可溶性です。

このプロセスは、広く使用されているプラ​​スチックであるポリ塩化ビニル（PVC）、ポリスチレン、発泡ポリスチレン、高衝撃性ポリスチレンなどのスチレン樹脂、ポリ（スチレンアクリロニトリル）、ポリ（メチルメタクリレート）など、多くの市販樹脂の製造に使用されています。^[4]

懸濁重合は、得られる粒子の形態によって2つの主なタイプに分けられます。ビーズ重合では、ポリマーはモノマーに溶解するため、滑らかで半透明のビーズが得られます。粉末重合では、ポリマーはモノマーに溶解しないため、得られるビーズは多孔質で不規則になります。^{[5]ポリマーの形態は、液体マトリックスに溶解しない不活性液体であるモノマー}希釈剤を添加することで変更できます。希釈剤はモノマーに対するポリマーの溶解度を変え、得られるポリマーの多孔性をある程度制御します。^[6]

結果として得られるポリマー ビーズのサイズは、100 nm から 5 mm の範囲になります。サイズは、攪拌速度、モノマーの体積分率、使用する安定剤の濃度と種類、およびさまざまなコンポーネントの粘度によって制御されます。経験的に導き出された次の式は、これらの相互作用の一部を要約したものです。

${\displaystyle {\bar {d}}=k{D_{v}\cdot R\cdot \nu _{m}\cdot \epsilon \over D_{s}\cdot N\cdot \nu _{l}\cdot C_{s}}}$

dは平均粒子サイズ、kには反応容器の設計に関連するパラメータが含まれ、D _vは反応容器の直径、D _sは攪拌機の直径、Rはモノマーと液体マトリックスの体積比、Nは攪拌速度、ν _mとν _lはそれぞれモノマー相と液体マトリックスの粘度、εは2相の界面張力、C _sは安定剤の濃度です。粒子サイズを制御する最も一般的な方法は、攪拌速度を変えることです。^[6]

• 分散重合
• ラジカル重合
• ポリマー
• 重合
• 段階的重合
• 乳化重合
• 高吸水性ポリマー