高分子化學(xué)-緒論課件

聚合物合成工藝學(xué)高分子材料科學(xué)授課人：王正平◆

高分子合成工業(yè)概述◆

高分子合成材料的品種和特性◆

高分子化合物生產(chǎn)過(guò)程◆

生產(chǎn)流程評(píng)價(jià)和新工藝、新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)◆

合成工業(yè)的三廢處理與安全◆

廢舊材料的回收利用第一章緒論1.高分子合成材料

塑料可以代替大量鋼材、有色金屬、木材等；合成纖維比天然纖維(棉花、羊毛、蠶絲等)

更為牢固耐久。一、高分子合成工業(yè)概述天然高分子材料高分子合成材料1000噸天然橡膠300萬(wàn)株橡膠樹(shù)5000名農(nóng)業(yè)工人三萬(wàn)畝地1000噸合成橡膠10名工人10畝地

人類(lèi)社會(huì)早期就開(kāi)始了對(duì)天然高分子材料的利用，包括蠶絲、羊毛、皮革、棉花、木材及天然橡膠等。2.高分子合成材料發(fā)展簡(jiǎn)史★19世紀(jì)40年代，美國(guó)人發(fā)明了天然橡膠的硫化；★

20世紀(jì)60年代，以纖維素為原料獲得了賽璐珞塑料；★20世紀(jì)80年代末期用蛋白質(zhì)-乳酪素為原料獲得了乳酪素塑料。被稱(chēng)為半合成材料?！?/p>

1925-1935年，逐漸明確了有關(guān)高分子化合物的基本概念，誕生了“高分子化學(xué)”這一新興學(xué)科。反過(guò)來(lái)，它又有力地促進(jìn)了高分子化合物的工業(yè)生產(chǎn)；★

50年代，發(fā)現(xiàn)了由有機(jī)金屬化合物和過(guò)渡金屬化合物組成的催化劑體系，可以容易地使烯烴、二烯烴聚合為性能優(yōu)良的高聚物，同時(shí)由于石油化學(xué)工業(yè)的建立與發(fā)展，高分子合成材料的產(chǎn)量激增；★

1994年，全世界三大合成材料的產(chǎn)量超過(guò)1.4×104萬(wàn)噸，按體積計(jì)算超過(guò)鋼鐵。材料科學(xué)的高速發(fā)展與高新技術(shù)的廣泛采用使高分子材料合成工業(yè)進(jìn)入一個(gè)嶄新的時(shí)期。21世紀(jì)展望合成橡膠合成纖維

合成樹(shù)脂及塑料3.我國(guó)高分子材料合成工業(yè)現(xiàn)狀★新中國(guó)成立后，我國(guó)的高分子材料合成工業(yè)從無(wú)到有、從小到大，發(fā)展至今已形成一個(gè)完整的工業(yè)體系?！锬壳?，各類(lèi)材料生產(chǎn)配套、產(chǎn)品品種基本齊全，已廣泛用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和生活的各個(gè)領(lǐng)域。相繼建成若干大型石油化工基地如燕山、蘭州、吉林、大慶、齊魯、金山、儀征、高橋、遼陽(yáng)等。合成高分子材料的主要過(guò)程合成高分子材料的主要過(guò)程6.高分子合成材料成型加工★高分子產(chǎn)品形態(tài)可能是液態(tài)低聚物、堅(jiān)韌的固態(tài)高聚物或彈性體。必須經(jīng)過(guò)成型加工才能得到有用的材料及其制品?！锼芰嫌珊铣蓸?shù)脂和添加劑（包括穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑刑、著色劑、增塑劑、填料以及根據(jù)不同用途而加入的防靜電劑、防霉劑、紫外線吸收劑等）?！锼芰铣尚椭匾挠校鹤⑺艹尚?、擠塑成型、吹塑成型、模壓成型等。除模塑制品外，還有薄膜、人造革、泡沫塑料等。合成橡膠制造橡膠制品時(shí)加入的添加物通常稱(chēng)為配合劑，包括硫化劑、硫化促進(jìn)劑、助促進(jìn)劑、防老劑、軟化劑、增強(qiáng)劑、填充劑、著色劑等。增強(qiáng)劑與填充劑用量較大（20％）。合成橡膠1.塑料二、高分子合成材料的品種和特性★塑料是以合成樹(shù)脂為基本成分，它是在加工過(guò)程中可塑制成一定形狀，而產(chǎn)品最后能保持形狀不變的材料?！锼哂匈|(zhì)輕、絕緣、耐腐蝕、美觀、制品形式多樣化等優(yōu)點(diǎn)。其主要缺點(diǎn)是絕大多數(shù)塑料制品易燃燒，在長(zhǎng)期使用過(guò)程中發(fā)生老化現(xiàn)象?！锔鶕?jù)受熱后的情況，塑料可分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩大類(lèi)。前者可反復(fù)受熱軟化或融化，后者經(jīng)固化成型后，再受熱則不能熔化，強(qiáng)熱則分解?！锔鶕?jù)生產(chǎn)量與使用情況可以分為通用塑料和工程塑料。

工程塑料是指被用做工業(yè)零件或外殼材料的工業(yè)用塑料，是強(qiáng)度、耐沖擊性、耐熱性、硬度及抗老化性均優(yōu)的塑料。

日本業(yè)界將它定義為“可以做為構(gòu)造用及機(jī)械零件用的高性能塑料，耐熱性在100℃以上，主要運(yùn)用在工業(yè)上”。

2.合成橡膠★合成橡膠是用比學(xué)合成方法生產(chǎn)的高彈性體。經(jīng)硫化加工可制成各種橡膠制品?！锬承┖铣上鹉z具有較天然橡膠為優(yōu)良的耐熱、耐磨、耐老化、耐腐蝕或耐油等性能。缺點(diǎn)是發(fā)生老化現(xiàn)象?！锔鶕?jù)產(chǎn)量和使用情況合成橡膠可分為通用合成橡膠與特種合成橡膠兩大類(lèi)?！锖铣上鹉z是由人工合成的高彈性聚合物。也稱(chēng)合成彈性體，是三大合成材料之一?！锵鹉z是制造飛機(jī)、軍艦、汽車(chē)、拖拉機(jī)、收割機(jī)、水利排灌機(jī)械、醫(yī)療器械等所必需的材料?！锖铣上鹉z與天然橡膠均是高彈性的高分子材料，一般均需經(jīng)過(guò)硫化和加工之后，才具有實(shí)用性和使用價(jià)值?！锖铣上鹉z在20世紀(jì)初開(kāi)始生產(chǎn)，從40年代起得到了迅速的發(fā)展。

★特種合成橡膠指具有特殊性能和特殊用途的一種橡膠，主要有鹵化合成橡膠（鹵化丁基橡膠、氯化聚乙烯橡膠、氯醇橡膠）、硅橡膠、稀土橡膠、丙烯酸酯橡膠、氟橡膠、聚氨酯橡膠等，★應(yīng)用領(lǐng)域有汽車(chē)、航空航天、石油鉆探、電子電器等?！?010年中國(guó)特種合成橡膠總消費(fèi)約100萬(wàn)噸，市場(chǎng)將保持20%以上的增長(zhǎng)?！罹€型結(jié)構(gòu)的高分子量合成樹(shù)脂，經(jīng)過(guò)適當(dāng)方法紡絲得到的纖維稱(chēng)為合成纖維?！钆c天然纖維相比較強(qiáng)度高、耐摩擦、放蛀、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)?！钊秉c(diǎn)是不易著色，未經(jīng)處理時(shí)易產(chǎn)生靜電，多數(shù)合成纖維的吸濕性差。因此制成的衣物易污染，不吸汗，透氣性差。

2.合成纖維聚合官能度數(shù)目與合成材料的關(guān)系三、高分子化合物生產(chǎn)過(guò)程高分子合成生產(chǎn)過(guò)程高分子合成生產(chǎn)過(guò)程大體上可分為以下幾個(gè)工序:(1)原料準(zhǔn)備與精制過(guò)程;(2)催化劑(引發(fā)劑)配制過(guò)程;(3)聚合反應(yīng)過(guò)程；(6)回收過(guò)程(4)分離過(guò)程；(5)聚合物后處理過(guò)程

此外三廢處理和公用工程如供電、供氣、供水等設(shè)備。1.生產(chǎn)流程評(píng)價(jià)

現(xiàn)代化的大規(guī)模生產(chǎn)裝置基本是連續(xù)生產(chǎn)；連續(xù)生產(chǎn)的生產(chǎn)流程對(duì)于生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備的要求較高；間歇生產(chǎn)方式中某一工序發(fā)生故障對(duì)于整個(gè)生裝置的影響小。四、生產(chǎn)流程評(píng)價(jià)和新工藝、新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)高分子化合物生產(chǎn)流程評(píng)價(jià)原料路線的考查2產(chǎn)品性能的考查1能量消耗與利用的考查3生產(chǎn)技術(shù)水平的考查4要從以下各方面進(jìn)行考查高分子化合物生產(chǎn)流程的評(píng)價(jià)2.聚合方法的選擇★高分子化合物工業(yè)生產(chǎn)中同一種聚合物可以用幾種不同的聚合方法進(jìn)行生產(chǎn)?！锞酆戏椒ǖ倪x擇取決于聚合物性質(zhì)?！锵嗤阅艿漠a(chǎn)品，產(chǎn)品質(zhì)量好，設(shè)備投資少，生產(chǎn)成本低的方法將得到發(fā)展。其它方法則逐漸被淘汰。例如：聚氯乙烯樹(shù)脂的生產(chǎn)工藝

原始顆粒粒徑只有1微米左右，適于生產(chǎn)聚乙烯糊。乳液聚合方法懸浮聚合方法本體聚合方法溶液聚合方法同一種生產(chǎn)方法由于引發(fā)劑成催化劑的改進(jìn)可以大大縮短聚合反應(yīng)時(shí)間或簡(jiǎn)化生產(chǎn)過(guò)程，從而增加產(chǎn)量，降低成本。3.生產(chǎn)工藝的改革★以高密度聚乙烯的生產(chǎn)為例，早期用的催化劑效率低，每克催化劑僅可得聚乙烯數(shù)千克，生產(chǎn)工藝復(fù)雜?！锔咝Т呋瘎┟靠舜呋瘎┛傻镁垡蚁┳罡哒呱踔吝_(dá)到幾百萬(wàn)克，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工序?！锝鼇?lái)又開(kāi)發(fā)了乙烯氣相聚合的方法，進(jìn)一步革除了溶劑，更加簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工序。

高密度聚乙烯生產(chǎn)過(guò)程比較開(kāi)發(fā)高分子合成材料新產(chǎn)品大致步驟4.新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)第一次評(píng)價(jià)第二次評(píng)價(jià)通用塑料：25-250kg通用橡膠：100-1000kg合成纖維：500-2000kg五、高分子合成工業(yè)的三廢處理與安全1.三廢來(lái)源和處理廢水聚合物分離和洗滌操作排放的廢水和清洗設(shè)備產(chǎn)生的廢水廢渣（粉塵）

聚合后樹(shù)脂干燥過(guò)程廢氣

氣態(tài)和易揮發(fā)單體積有機(jī)溶劑或單體合成過(guò)程使用的氣體2.生產(chǎn)安全高分子合成工廠中最易發(fā)生的安全事故是引發(fā)劑、催化劑、易燃單體、有機(jī)溶劑引起的燃燒與爆炸事故?？扇?xì)怏w、液體的蒸氣或有機(jī)固體與空氣混合時(shí)，當(dāng)達(dá)到一定的濃度范圍，遇火花就會(huì)引起激烈爆炸。例如乙烯的爆炸極限是2.7％(下限)和34.0％(上限)。高分子合成工業(yè)所用的化學(xué)品、單體、溶劑、聚合用助劑、加工助劑等，有些已知為劇毒品、致癌物質(zhì)、具腐蝕性、可長(zhǎng)期積累中毒等。制約因素：高分子制品廢棄后對(duì)環(huán)境的污染

在人類(lèi)歷史上，幾乎沒(méi)有什么科學(xué)技術(shù)象高分子科學(xué)這樣對(duì)人類(lèi)社會(huì)做出如此巨大的貢獻(xiàn)。六、廢舊高分子材料的回收利用

延長(zhǎng)使用壽命：減少?gòu)U棄

回收利用：低性能應(yīng)用；降解自然降解：自然分解回歸自然解決途徑1.塑料的貢獻(xiàn)與白色污染★從上世紀(jì)六十年代開(kāi)始，塑料(主要指聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯)進(jìn)入廣泛實(shí)用階段?！镉捎谒芰暇哂泻芏鄡?yōu)點(diǎn)：取材容易，價(jià)格低廉，加工方便，質(zhì)地輕巧，因此塑料一問(wèn)世，便深受歡迎，它迅速滲入到社會(huì)生活的方方面面，塑料被制成碗、杯、袋、盆、桶、管等。創(chuàng)造了巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益?！锼芰媳涣袨?0世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，塑料的普及被譽(yù)為白色革命。白色污染★隨著塑料產(chǎn)量不斷增大，成本越來(lái)越低，我們用過(guò)的大量農(nóng)用薄膜、包裝用的塑料袋和一次性塑料餐具在使用后被拋棄在環(huán)境中，給景觀和環(huán)境帶來(lái)很大破壞。★由于塑料包裝物大多呈白色，它們?cè)斐傻沫h(huán)境污染被稱(chēng)為白色污染。

2.廢舊塑料回收(1)作為材料再生循環(huán)利用;(2)作為能源回收利用;(3)作為化學(xué)品循環(huán)利用。A.解聚、水解等方法降解為單體、低分子量化合物。B.裂解為燃料油品。3.廢舊橡膠回收在使用后需要有足夠的紫外光作用。地膜僅其曝光面能降解，而壓土部分難以降解。光降解速度受到地理、環(huán)境、氣候等因素的制約。光降解塑料不足生物降解塑料不足加入天然高分子物質(zhì)，影響塑料的物理機(jī)械性能。全生物降解高分子材料制造困難，價(jià)格昂貴。一定要接觸土壤，在一定溫濕度條件下才能加快解降。將兩種材料各取所長(zhǎng)，互相彌補(bǔ)。4.光與生物雙降解塑料光/生物降解地膜刀叉勺、吸管等各種購(gòu)物袋深圳綠維公司生產(chǎn)的光降解、光/生物雙降解塑料制品簡(jiǎn)述高分子化合物的生產(chǎn)過(guò)程。（教材P7-8