聚合物合成工藝學(xué)復(fù)習(xí)樣本

1、-（1）聚合物合成工藝學(xué)復(fù)習(xí)提綱1.根據(jù)下列高聚物或原料名稱的英文縮寫 寫出其中文名稱聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚異丁烯（PIB）、聚苯乙烯（PS）、聚氯 乙烯（PVC）聚偏氯乙烯（PVDC）、聚氟乙烯（PVF）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚三氟氯乙 烯（PCTFE）聚丙烯酸（PAA）、聚丙烯酰胺（PAM）、聚丙烯酸甲酯（PMA）、聚丙烯臘（PAN） 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚醋酸乙烯酯（PVAc）、聚乙烯醇（PVA）、 聚丁二烯（PB）、聚異戊二烯（PIP）、聚氯丁二烯（PCP）、聚酯（PET）、 聚碳酸酯（PC）苯乙烯-丙烯臘（SAN）、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯（SMMA）、苯乙烯

2、-馬來酸酐 （SMA）丙烯臘-丁二烯-苯乙烯（ABS）、聚酰胺（PA）、聚甲醛（POM）、聚苯醚 （PPO）、聚砜（PSF）、聚苯硫醚（PPS）、聚酰亞胺（PI）、聚芳酯（PAR）乳液聚合的特點(diǎn)、乳液聚合機(jī)理及動力學(xué)、乳液聚合中乳化劑的主要作用 及破乳方法。特點(diǎn)：聚合速度快，分子量高；以水為介質(zhì)，成本低。反應(yīng)體系粘度小，穩(wěn)定 性優(yōu)良，反應(yīng)熱易導(dǎo)出?？蛇B續(xù)操作；乳液制品能夠直接作為涂料和粘合劑。 粉料顆粒小，適合于某些特殊使用場合；由于使用乳化劑，聚合物不純。后處 理復(fù)雜，成本高機(jī)理：分散階段（聚合前段）乳膠粒生成階段（聚合I段） 乳膠粒長大階 段（聚合II段）聚合完成階段（聚合III段）換言之

3、，整個聚合體系中，平均 有一半乳膠粒中有自由基，發(fā)生聚合反應(yīng)；另一半乳膠粒中則沒有自由基，不 發(fā)生聚合反應(yīng)。膠乳顆粒的生成過程能夠分成膠乳顆粒成核和顆粒增長兩個階段, 實(shí)際上兩階段能夠同時發(fā)生，即在第一個顆粒成核后立即增長，同時有新的核 心生成。+動力學(xué)：R =k M R=k （M n-）N/NP P PP PPARp 一單位體積連續(xù)相中的聚合速度M p一聚合物膠乳顆粒中發(fā)生反應(yīng)時的單體濃度Rp一每升連續(xù)相中的自由基濃度N一顆粒數(shù)濃度n-一每個膠乳顆粒（相同大?。┲写嬖诘淖杂苫骄鶖?shù)目乳化劑作用：使單體在乳狀液中穩(wěn)定，使單體在膠束中增溶；使聚合生成的聚 合物膠乳粒子穩(wěn)定；增加聚合物的溶解性；對

4、引發(fā)聚合反應(yīng)起到催化作用，因 而可能由于參與化學(xué)反應(yīng)而存在于所得聚合物中。破乳方法：加入電解質(zhì)、改變pH值的破乳、冷凍破乳、機(jī)械破乳。具體有1.加幾滴飽和硫酸鈉溶液到樣品中，并輕輕攪動水相；2.加少量無水硫 酸鈉晶體到樣品中，并輕輕攪動水相；3加少量乙醇、異丙醇、丁醇或辛醇； 4用一根清潔的銅線，在末端圈一個平的環(huán)，將其放入乳化層，輕輕地上下移 動1-2 min； 5讓乳化液和有機(jī)相經(jīng)過玻璃棉（應(yīng)注意玻璃棉污染的消除）；6 離心破乳。此法比較有效，但離心體積有限；自由基聚合機(jī)理及動力學(xué)機(jī)理：自由基聚合時引發(fā)劑I先形成活性種R，R打開單體M的n鍵， 與之加成，形成單體活性種，而后進(jìn)一步不斷與單體

5、加成，促使鏈增長。最后， 增長著的活性鏈?zhǔn)セ钚?，鏈終止。動力學(xué)：三個假定：等活性理論、聚合度很大聚合總速率等于鏈增長速率、” 穩(wěn)態(tài)”假定。聚合速率于引發(fā)劑濃度平方根、單體濃度一次方成正比。典型聚合物的聚合方法（多種），特別典型的掌握詳細(xì)合成方法以及流程聚合方法：自由基聚合、本體聚合、懸浮聚合、溶液聚合、乳液聚合、 陽離子聚合、陰離子聚合、配位聚合、縮聚。丁基橡膠的生產(chǎn)工藝過程1）將粗異丁烯和氯甲烷分別在脫水塔和精餾塔進(jìn) 行脫水和精制以后，與異戊二烯在混合槽中按一定的比例混合。2）混合液在冷 卻器里冷至-100C，然后送入反應(yīng)器。3）同時配制好催化劑溶液并冷卻。4） 聚合反應(yīng)在-98C左右進(jìn)行

6、，幾乎瞬時完成。聚合物在氯甲烷中沉淀形成顆粒狀 漿液。5）聚合后的淤漿液從反應(yīng)器中溢流出來進(jìn)入盛有熱水的閃蒸罐，在此蒸 發(fā)氯甲烷和未反應(yīng)單體。6）橡膠的水淤漿液用泵達(dá)到擠出干燥系統(tǒng)，干燥后包 裝為成品。7）閃蒸罐出來的蒸氣經(jīng)活性氧化鋁干燥、分餾后送到進(jìn)料和催化劑 配制系統(tǒng)循環(huán)使用。體形縮聚的特點(diǎn)、首要控制指標(biāo)特點(diǎn)；在體型縮聚中，當(dāng)反應(yīng)程度達(dá)到某一值時，體系中會突然出現(xiàn)凝膠。凝 膠就是相對分子質(zhì)量無限大的聚合物，形態(tài)似溶脹的高分子。凝膠的出現(xiàn)意味著 乙階聚合物或丙階聚合物的形成。控制指標(biāo)是凝膠點(diǎn)界面縮聚的特點(diǎn)（1）界面縮聚是一種不平衡縮聚反應(yīng)。小分子副產(chǎn)物可被溶劑中某一物質(zhì)所消 耗吸收。（2）界

7、面縮聚反應(yīng)速率受單體擴(kuò)散速率控制。（3）單體為高反應(yīng)活性, 聚合物在界面迅速生成，其分子量與總的反應(yīng)程度無關(guān)。（4）對單體純度與功 能基等摩爾比要求不嚴(yán)。（5）反應(yīng)溫度低，可避免因高溫而導(dǎo)致的副反應(yīng)，有 利于高熔點(diǎn)耐熱聚合物的合成。（6）需要大量溶劑，產(chǎn)品不易精制。自由基、陰陽離子聚合體系的典型引發(fā)劑自由基聚合：過氧化物類：通式為：R-O-O-H或R-O-O-R過氧化二烷基（或 芳基）：R-O-O-R烷基（或芳基）過氧化氫：R-O-O-H 過酸酯、過氧化碳酸二酯、 過氧化磺酸酯、過氧化二苯甲酰（BPO）。偶氮化合物類：偶氮二異丁臘（AIBN） 偶氮二（2-異丙基）丁腈氧化還原引發(fā)體系：過氧化氫

8、-亞鐵鹽氧化-還原體系 過硫酸鹽-亞硫酸鹽氧化 -還原體系，體系pH降低。過硫酸鹽-Fe+2氧化-還原體系，體系pH降低。過氧 化二苯甲酰-二甲苯胺引發(fā)體系，引發(fā)效率較差。陰離子引發(fā)劑：堿金屬，堿金屬和堿土金屬的有機(jī)化合物，三級胺等堿類，給 電子體或親核試劑。陽離子引發(fā)劑：質(zhì)子酸和lewis酸，穩(wěn)定的有機(jī)正離子鹽類聚合反應(yīng)器、攪拌器等反應(yīng)設(shè)備反應(yīng)器有：管式聚合反應(yīng)器、塔式聚合反應(yīng)器、釜式聚合反應(yīng)器、螺旋擠 出機(jī)式反應(yīng)器、板框式反應(yīng)器等。排熱方式：管式聚合反應(yīng)器:主要依靠在套管 內(nèi)流動的冷卻質(zhì)排除反應(yīng)熱。釜式聚合反應(yīng)器：排熱方式是多樣的，主要的有: 夾套冷卻；夾套附加內(nèi)冷管冷卻；內(nèi)冷管冷卻；反應(yīng)

9、物料釜外循環(huán)冷卻；回流 冷凝器冷卻；反應(yīng)物料部分閃蒸；反應(yīng)介質(zhì)預(yù)冷。攪拌器：平槳式、旋槳式、渦輪式、錨式、螺帶式。9.閃蒸、氣提、精餾等分離和干燥設(shè)備與適用情形聚合物分離過程及設(shè)備：脫揮發(fā)分分離過程及設(shè)備：揮發(fā)分的脫除和回收在 工業(yè)上主要有兩種方法，即閃蒸法和汽提法。所謂閃蒸就是在減壓的情況下除去 物料中的揮發(fā)性組分過程。閃蒸法脫除單體即是將處于聚合壓力的聚合物溶液 （或常壓下的聚合物溶液），經(jīng)過降低壓力和提高溫度改變體系平衡關(guān)系，使溶 于溶液中的單體析出。汽提法系將聚合物膠液用專門的噴射器分散于帶機(jī)械攪拌 并以直接蒸汽為加熱介質(zhì)的內(nèi)盛熱水的汽提器中。閃蒸釜、汽提塔 凝聚分離過程及設(shè)備：一是經(jīng)

10、過脫揮發(fā)分進(jìn)行濃縮的方法（類似于單體的脫 除）.適用于低沸點(diǎn)溶劑的脫除。例如溶液丁苯膠的生產(chǎn)，聚合后膠液經(jīng)閃蒸單 元蒸出部分溶劑，使膠液濃度增高至25%；二是經(jīng)過機(jī)械離心力作用，使聚合 物沉淀、分層，進(jìn)而與溶劑分離的物理方法；三是在聚合物膠液體系中加入凝 聚劉、沉淀劑等使固體聚合物從膠液中析出的化學(xué)凝聚力法。凝聚釜 離心分離過程及設(shè)備：離心分離是在液相非均勻體系中，利用離心力來達(dá)到液 液分離，液固分離的方法，通稱為離心分離。分為離心沉降和離心過濾。離心機(jī) 是在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓中，藉慣性離心力的作用，過濾、澄清懸浮液，或?qū)煞N 輕重不同、互不溶解的液體分離的設(shè)備。碟片式離心機(jī)聚合物干燥設(shè)備：原理：

11、主要是以熱風(fēng)經(jīng)過濕物料的表面，達(dá)到干燥的目的。（1）廂式干燥器（盤架式干燥器）（2）氣流式干燥器（3）流化床干燥器（沸 騰床干燥器）（4）噴霧干燥器高分子合成材料的基本原料石油、天然氣、煤炭、自然界中的植物，農(nóng)副產(chǎn)品。分離過程的評判標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品是否最大限度地回收了，并保證了質(zhì)量；原料、中間體、溶劑及有價值的副產(chǎn)物是否最大限度地得到了回收、利用；后處理步驟，無論工藝還是設(shè)備是否足夠簡化；三廢量是否達(dá)到最小。質(zhì)量的控制主要因素有聚合反應(yīng)溫度的升高，所得聚合物的平均分子量降低；引發(fā)劑濃 度的平方根與平均聚合度成反比；單體濃度與平均聚合度成正比；鏈轉(zhuǎn)移劑控 制分子量或調(diào)節(jié)分子量大小的作用。熔融縮聚中加快反應(yīng)速度和提高縮聚物的分子量的方法加快反應(yīng)速度：加入適當(dāng)?shù)拇呋瘎?，聚酯生產(chǎn)過程中如果用二元酸或者二元醇 直接縮合可用質(zhì)子酸或路易士酸作催化劑，堿性催化劑主要用于高溫酯化反應(yīng), 酯交換反應(yīng)合成聚酯用弱堿鹽作為催化劑提高分子量的方法：加入分子量調(diào)節(jié)劑和粘度穩(wěn)定劑，熱和光穩(wěn)定劑如聚酯中 需要加入適量的一元酸控制分子量，并根據(jù)用量高低進(jìn)行調(diào)節(jié)，分子量調(diào)節(jié)劑 還起到粘度穩(wěn)定劑的作用。為了防止熱分解和日光中紫外線的作用而降解，因此 需要加入熱穩(wěn)定劑和光穩(wěn)定劑如二油醇酯、三丁醇酯、三辛醇酯等?？s聚反應(yīng)中盡量保證r=1?需要加入一元官能團(tuán)的分子量調(diào)節(jié)劑，如果是