聚合物合成工藝學(xué)提綱

1、聚合物合成工藝學(xué)提綱教材：高聚物合成工藝學(xué)-趙德仁第一章1、請(qǐng)簡(jiǎn)述高聚物生產(chǎn)的主要過程答：（1）原料準(zhǔn)備與精制過程（2）催化劑（引發(fā)劑）配制過程：（3）聚合反應(yīng)過程：（4）分離過程：（5）聚合物后處理過程：（6 ）回收過程此外三廢處理和公用工程如供電、供氣、供水等設(shè)備。2、比較連續(xù)生產(chǎn)和間歇生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)（教材P11）答：間歇聚合的特點(diǎn)：不易實(shí)現(xiàn)操作過程的全部自動(dòng)化，每一批產(chǎn)品的規(guī)格難以控制嚴(yán)格一致。反應(yīng)器單位容積單位時(shí)間內(nèi)的生產(chǎn)能力受到影響，不適于大規(guī)模生產(chǎn)。優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)條件易控制，便于改變工藝條件。所以靈活性大，適于小批量生產(chǎn)，容易改變品種和牌號(hào)。連續(xù)聚合特點(diǎn)：聚合反應(yīng)條件是穩(wěn)定的，容易實(shí)現(xiàn)

2、操作過程的全部自動(dòng)化，機(jī)械化，所得產(chǎn)品的質(zhì)量規(guī)格穩(wěn)定。設(shè)備密閉，減少污染，適合大規(guī)模生產(chǎn)，勞動(dòng)生產(chǎn)率高，成本較低。缺點(diǎn)：不宜經(jīng)常改變產(chǎn)品牌號(hào)，所以不便小批量生產(chǎn)。第二章1、請(qǐng)概述生產(chǎn)單體的原料路線，并比較各自的特點(diǎn)答：生產(chǎn)單體的原料路線：石油化工路線、煤炭路線和其它原料路線1）石油化工路線：原油經(jīng)石油煉制得到汽油、石腦油、煤油、柴油等餾分和煉廠氣，用它們作原料進(jìn)行高 溫裂解，得到的裂解氣經(jīng)分離得到乙丙烯、丁烯、丁二烯等，生產(chǎn)的液體烴經(jīng)加氫后催化重整使之轉(zhuǎn)化為 芳烴，經(jīng)萃取分離可得到苯、甲苯、二甲苯等芳烴化合物。然后可將它們直接用作單體或進(jìn)一步或進(jìn)一步 經(jīng)化學(xué)加工以生產(chǎn)出一系列單體。石油化工路線

3、是當(dāng)前最重要的單體合成路線。2）.煤炭路線煤炭經(jīng)煉焦生成煤氣、氨、煤焦油和焦炭。由煤焦油經(jīng)分離可得到苯、甲苯、苯酚等。焦炭與石灰石 在電爐中高溫反應(yīng)得到電石，電石與水反應(yīng)生成乙炔，由乙炔可以合成一系列乙烯基單體或其他有機(jī)化工 原料。50年代以前高聚物單體的合成路線主要是乙炔路線，也是煤炭路線，后來(lái)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槭突ぢ肪€。 目前我國(guó)正處在向石油化工路線轉(zhuǎn)變的過程中。3）.其他原料路線主要是以農(nóng)副產(chǎn)品或木材工業(yè)副產(chǎn)品為基本原料，直接用作單體或經(jīng)化學(xué)加工為單體。本路線原料部 充足、成本較高，但它是在充分利用自然資源，變廢為寶的基礎(chǔ)上小量生產(chǎn)某些單體，其出發(fā)點(diǎn)還是可取 的。以木材或棉短絨等天然高分子化

4、學(xué)加工可得到纖維素塑料與人造纖維2、簡(jiǎn)述石油化工路線裂解生產(chǎn)乙烯單體的過程，并由乙烯單體可以得到那些聚合物產(chǎn)品？（教材P24-25、 P26、 P31）答：1）石油化工路線裂解生產(chǎn)乙烯單體的過程：輕油在水蒸汽存在下，于750-820C高溫?zé)崃呀鉃榈图?jí)烯 烴、二烯烴。為減少副反應(yīng)，提高烯烴收率，液態(tài)烴在高溫裂解區(qū)的停留時(shí)間僅0.2-0.5秒。水蒸汽稀釋目 的在于減少烴類分壓，抑制副反應(yīng)并減輕結(jié)焦速度。精制過程：用3-15%NaOH溶液洗滌裂解氣脫除酸性氣體（CO2、H2S等九炔烴（乙炔和甲基乙炔）一般 用鈀催化劑進(jìn)行選擇性加氫轉(zhuǎn)化為烯烴。大部分水蒸汽在氣體壓縮過程中已除去，少量的水則用分子篩進(jìn)

5、行干燥。分離過程：裂解氣除含低級(jí)烯烴、烷烴外，還有H2。它們?cè)诔叵率菤怏w，分離提純困難，必須用深度冷 凍分離法（深冷分離法）處理，將裂解氣冷凍到-100C左右，使除H2和CH4以外的低級(jí)烴全部冷凝液化，再 用精餾方法分離。2）聚合物產(chǎn)品：聚乙烯，乙丙橡膠，聚氯乙烯，維綸樹脂，聚苯乙烯，ABS樹脂，丁苯橡膠，聚氧乙烯， 滌綸樹脂等。第三章1、高壓聚乙烯生產(chǎn)過程中聚合溫度、壓力和停留時(shí)間對(duì)LDPE的大分子結(jié)構(gòu)、分子量及其分布、密度等有 何影響？1）： a.壓力十、熔融指數(shù)I、壓力f、乙烯分子間距離縮短，相當(dāng)于增加了乙烯的濃度，增加了游離基 與乙烯分子碰撞的機(jī)會(huì)。壓力f單體容積處理量f，產(chǎn)量f壓力

6、f，密度f(wàn)，短支鏈I，增加10MPa，密度增加0.0007g/cm3壓力f，長(zhǎng)支鏈I壓力f，利于均相反應(yīng)，乙烯傳熱改善。2）： a.溫度f(wàn)，反應(yīng)速度f(wàn)，b.溫度f(wàn)，鏈增長(zhǎng)速度比鏈轉(zhuǎn)移速度慢得多，鏈轉(zhuǎn)移增加。溫度f(wàn)，已生成的大分子裂解，平均分子量降低。溫度每增加22C，則MFI增加10倍，反之亦同。溫度f(wàn)，長(zhǎng)鏈支化增加，加工性能，光學(xué)性能下降。溫度f(wàn)，鏈轉(zhuǎn)移比鏈增長(zhǎng)增加得更快，分子內(nèi)鏈轉(zhuǎn)移增加，短鏈支化增加，密度減小，在恒壓下， 每增加10C則降低密度0.0016g/cm3。反應(yīng)溫度的高低還直接影響到聚合系統(tǒng)的相態(tài)。溫度降低，相容性程度降低。3)：乙烯轉(zhuǎn)化率越高、聚乙烯的停留時(shí)間越長(zhǎng)，則長(zhǎng)鏈支化

7、越多。聚合物分子量分布幅度越大，產(chǎn)品加工 性能越差。2、請(qǐng)簡(jiǎn)述高壓聚乙烯氣相本體法聚合工藝流程圖1乙烯高壓聚合生產(chǎn)流程圖1-一次壓縮機(jī)；3-二次壓縮機(jī)；4(a)-釜式聚合反應(yīng)器；7-高壓分離器；9(a)-低壓分離器；9(b)-擠出切粒機(jī)； 10-干燥器；11-密煉機(jī)；12-混合機(jī)；13-混合物造粒機(jī)；答：高壓法是在100200MPa和160300oC下，以微量氧為引發(fā)劑的自由基本體聚合。因此高壓法合 成的聚乙烯結(jié)晶度低(50%79%)，密度低(0.910.93 g/cmO，故稱為低密度聚乙烯(LDPE)。主要用于 制造薄膜制品、注射、吹塑制品及電線的絕緣包層。乙烯經(jīng)過1進(jìn)行第一次壓縮，后經(jīng)過3

8、進(jìn)行第二次壓縮，進(jìn)入反應(yīng)器，反應(yīng)器可以釜式反應(yīng)器(4(a), 也可以是管式反應(yīng)器(4 (b)，在高壓法的條件下進(jìn)行聚合反應(yīng)，產(chǎn)品經(jīng)過高壓分離器分離7，比較小分 子再通向第二次壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮循環(huán)，大分子部分通向低壓分離器9,較小的分子通向第一次壓縮機(jī)，其 他的通向干燥器用熱空氣進(jìn)行干燥，然后經(jīng)過密煉機(jī)進(jìn)行增加其密度，再進(jìn)過混合機(jī)混合后成型造粒。3、在懸浮聚合過程中如何防止液滴之間和顆粒之間的黏合而結(jié)塊？答：懸浮聚合過程中為了防止液滴之間和顆粒之間的黏合而結(jié)塊，水相中必須加有分散劑又稱懸浮劑，同 時(shí)對(duì)聚合過程中的攪拌速度、懸浮劑用量、水油比等加以控制。4、乳化劑在乳液聚中主要作用是什么？ 答：乳化

9、劑在乳液聚中主要作用是：增溶作用、乳化和分散穩(wěn)定作用.5、在聚合生產(chǎn)工藝中如何控制產(chǎn)品的分子量？舉例說(shuō)明常用的分子量調(diào)節(jié)劑。（教材P46-47）答：聚合生產(chǎn)工藝中控制產(chǎn)品的分子量：是向單體進(jìn)行鏈轉(zhuǎn)移外，多數(shù)情況下是在高純度單體條件下，加 入適當(dāng)?shù)囊子诎l(fā)生鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)的物質(zhì)。利用鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)控制產(chǎn)品的平均分子量，甚至還可以用來(lái)控制產(chǎn)品 的分子構(gòu)型，消除那些不希望產(chǎn)生的支鏈和交聯(lián)結(jié)構(gòu)，從而得到便于成型加工的聚合物。例如在高壓法生 產(chǎn)低密度聚乙烯過程中用丙烷、丙烯或氫氣作為鏈轉(zhuǎn)移劑，以控制聚乙烯分子量。生產(chǎn)丁苯橡膠時(shí)加入硫 醇作為鏈轉(zhuǎn)移劑以控制丁苯橡膠的平均分子量。這時(shí)鏈轉(zhuǎn)移劑起了控制分子量的作用，或調(diào)

10、節(jié)分子量大小 的作用。因此習(xí)慣上稱為分子量調(diào)節(jié)劑、分子量控制劑或改性劑2）利用鏈轉(zhuǎn)移調(diào)節(jié)分子量。6、腈綸生產(chǎn)過程中加第二單體和第三單體可改善纖維哪方面的性能？答：加入第二單體的作用及目的：加入510%wt的丙烯酸甲酯，醋酸乙烯酯等作為第2單體，可以削弱聚丙烯腈中的分子間力，消除脆性， 改善其彈性和紡絲時(shí)的抽伸性能，也有利于染料向纖維內(nèi)部滲透，從而提高染色性能。實(shí)質(zhì)：破壞分子內(nèi)或分子間氫鍵加入第三單體的作用及目的：加入第三單體的目的是向纖維中引入一定數(shù)量的親染料基團(tuán)，提高纖維對(duì)相應(yīng)染料的結(jié)合力，使纖維染色 深，色澤鮮艷且堅(jiān)牢度好。7、簡(jiǎn)述自由基溶液聚合生產(chǎn)中溶劑對(duì)聚合反應(yīng)的影響。（教材P57-58）答：1）：溶劑作為傳熱介質(zhì)使體系具有較低的粘度，便于聚合熱的消散和溫度控制，局部過熱的危險(xiǎn)減小。 同時(shí)溶劑的回流和局部沸騰也有利于溫度的控制。:易于控制產(chǎn)品的分子量，并減少交聯(lián)作用。:便于除去聚合體系中殘留