高分子合成材料課件

高分子合成材料是一種新型的化學(xué)材料，它的出現(xiàn)改變了人類制只能依賴和應(yīng)用從礦物、動(dòng)植物中得到的金屬、木材、棉、毛、橡膠等天然材料的狀況，為人類的生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展開(kāi)拓了廣闊的道路。高分子合成材料高分子合成材料是一種新型的化學(xué)材料，它的出現(xiàn)改1十九世紀(jì)中葉，人們開(kāi)始對(duì)天然高分子進(jìn)行改造以改變其性質(zhì)。二十世紀(jì)初期，開(kāi)始少量生產(chǎn)合成塑料和合成橡膠，并用作原料來(lái)生產(chǎn)絕緣材料、輪胎等。但生產(chǎn)發(fā)展較慢。三十年代中期，由于高分子鏈結(jié)構(gòu)理論的確立，以及對(duì)一些有機(jī)反應(yīng)過(guò)程的進(jìn)一步研究，使生產(chǎn)方法簡(jiǎn)化，生產(chǎn)效率提高，高分子品種的生產(chǎn)，才如迅速地發(fā)展起來(lái)。十九世紀(jì)中葉，人們開(kāi)始對(duì)天然高分子進(jìn)行改造以改變其性質(zhì)。2為什么高分子合成工業(yè)發(fā)展得那樣迅速呢？為什么高分子合成工業(yè)發(fā)展得那樣迅速呢？3第一，它具有許多優(yōu)良的性質(zhì)，應(yīng)用范圍非常廣泛。一般來(lái)說(shuō)，有密度小、強(qiáng)度高、彈性好、可塑性好、絕緣性好和耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。基于這些，高分子合成材料在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、醫(yī)療衛(wèi)生、及日常生活等方面都有極其廣泛的應(yīng)用。第二，它的原料豐富，加工容易，生產(chǎn)量大。石油、天然氣、煤等都是高分子合成材料的原料。在生產(chǎn)過(guò)程中，要經(jīng)過(guò)單體合成、精制與聚合等幾道工序，可進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)。要制成成品，也遠(yuǎn)比加工金屬或其它材料簡(jiǎn)單的多。第一，它具有許多優(yōu)良的性質(zhì)，應(yīng)用范圍非常廣泛。一般來(lái)說(shuō)，有密4

在我國(guó)，高分子合成工業(yè)的歷史雖然比較短，但發(fā)展是很快的。我國(guó)石油、天然氣和煤的儲(chǔ)量都很豐富，這為合成材料工業(yè)的發(fā)展提供了有利的條件。目前，我國(guó)已經(jīng)建設(shè)了并且正在新建一批現(xiàn)代化的大型石油化工聯(lián)合企業(yè)。我國(guó)的發(fā)展在我國(guó)，高分子合成工業(yè)的歷史雖然比較短5第5章高分子材料合成5.1通用高分子材料的分類、特性及用途5.2合成聚合物的原料5.3聚合物生產(chǎn)過(guò)程5.4高分子材料典型生產(chǎn)工藝5.5功能高分子材料5.6高分子材料的發(fā)展前景第5章高分子材料合成5.1通用高分子材料的分類、特性及用6通常使用的高分子合成材料主要有塑料、合成纖維下面依次作一些簡(jiǎn)要介紹以及合成橡膠三大類5.1通用高分子材料的分類、特性及用途通常使用的高分子合成材料主要有塑料、合成纖維下面依次作一些簡(jiǎn)7

塑料是一類可塑性材料，主要成分是合成樹(shù)脂，可用來(lái)生產(chǎn)塑料。塑料制品的原料除合成樹(shù)脂外，一般添加一些增塑劑、穩(wěn)定劑等。在一定溫度、壓強(qiáng)下，擠壓、注射、澆鑄、吹塑等工序，加工成型。塑料塑料是一類可塑性材料，主要成分是合成樹(shù)脂，可8根據(jù)受熱時(shí)性質(zhì)，可分為兩大類

熱塑性塑料

受熱軟化，可以塑制成一定的形狀，冷卻后變硬，再加熱仍可軟化，再冷卻后又會(huì)變硬。

熱固性塑料

初次受熱時(shí)變軟，可以塑制成一定的形狀，但硬化定型以后，再加熱就不會(huì)再軟化。塑料分類根據(jù)受熱時(shí)性質(zhì)，可分為兩大類塑料分類9聚乙烯單體：

CH2CH2幾種主要的塑料及它們的性能和用途性能：絕緣性好，耐腐蝕、耐寒，無(wú)毒 耐熱性差，透明性差，易老化用途：制包裝材料、日常用品、 絕緣材料、管道、保護(hù)衣等聚乙烯幾種主要的塑料及它們的性能和用途性能：絕緣性好，耐腐蝕10聚丙烯單體：CH3CHCH3幾種主要的塑料及它們的性能和用途性能：機(jī)械強(qiáng)度高，絕緣性好，耐腐蝕、質(zhì)輕無(wú)毒 耐油性差，低溫發(fā)脆，易老化用途：制薄膜、日常用品、 管道、包裝材料等聚丙烯幾種主要的塑料及它們的性能和用途性能：機(jī)械強(qiáng)度高，絕緣11聚氯乙烯單體：

CH2CHCl幾種主要的塑料及它們的性能和用途性能：絕緣性好，耐腐蝕、耐磨，耐有機(jī)溶劑，抗水性好 穩(wěn)定性差，遇冷變硬，透氣性差分類：硬、軟、泡沫用途：制日常用品、絕緣材料、管道、 保護(hù)衣、建筑材料等聚氯乙烯幾種主要的塑料及它們的性能和用途性能：絕緣性好，耐腐12聚苯乙烯單體：

C6H5CHCH2幾種主要的塑料及它們的性能和用途性能：絕緣性好，耐腐蝕、耐水， 無(wú)毒，透光性好 耐溶劑性差，遇冷變硬，遇熱變軟分類：硬、軟、泡沫用途：制日常用品、絕緣材料 離子交換樹(shù)脂等聚苯乙烯幾種主要的塑料及它們的性能和用途性能：絕緣性好，耐腐13聚四氟乙烯單體：

CF2CF2幾種主要的塑料及它們的性能和用途性能：絕緣性好，耐腐蝕、耐水， 耐高溫、低溫，耐溶劑性好 加工困難分類：硬、軟、泡沫用途：制耐腐蝕和耐高低溫制品聚四氟乙烯幾種主要的塑料及它們的性能和用途性能：絕緣性好，耐14聚甲基丙烯酸甲酯（有機(jī)玻璃）

單體：

CH2CCOOH3幾種主要的塑料及它們的性能和用途性能：透光性好、質(zhì)輕 耐水、耐酸、堿、抗霉，易加工

耐磨性差、能溶于有機(jī)溶劑用途：制耐腐蝕和耐高低溫制品CH3聚甲基丙烯酸甲酯（有機(jī)玻璃）幾種主要的塑料及它們的性能和用途15塑料(polymers)和樹(shù)脂(resin)是不同的兩個(gè)概念，樹(shù)脂分為天然樹(shù)脂和合成樹(shù)脂。合成樹(shù)脂(syntheticresin)是人工合成的某些性能與天然樹(shù)脂相似的高分子聚合物，是塑料的主要原料。人們常說(shuō)的塑料制品是由塑料粒子添加諸如填料、增塑劑、穩(wěn)定劑和顏料等輔助材料，經(jīng)均勻混合和壓模所得的成品?，F(xiàn)在，用作塑料的聚合物品種已多達(dá)300余種，其中產(chǎn)量最大的是聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯四種，它們占塑料總產(chǎn)量的70%以上。塑料(polymers)和樹(shù)脂(resin)是不同的16合成纖維

合成纖維是以石油、天然氣、煤和農(nóng)副產(chǎn)品為原料制成單體，京聚和反映制成。

它從二十世紀(jì)三十年代開(kāi)始生產(chǎn)，發(fā)展極為迅速，目前大規(guī)模省柴的已有三、四十種。合成纖維合成纖維是以石油、天然氣、煤和農(nóng)副產(chǎn)17合成纖維的主要特點(diǎn)

合成纖維的強(qiáng)度大、彈性好、耐磨、耐腐蝕、不會(huì)發(fā)霉、不怕蟲蛀、不縮水。但是它的吸濕性、透氣性差，為了改善這個(gè)弊病，常用一種或幾種合成纖維與人造纖維制成混紡織物。合成纖維的主要特點(diǎn)合成纖維的強(qiáng)度大、彈性好、18幾種主要的合成纖維及它們的性能和用途聚對(duì)二甲酸乙二甲醇酯俗稱：滌綸或的確良性能：抗折皺性強(qiáng)、彈性、耐光性 耐酸性、耐磨性好 不耐濃堿，染色性較差用途：制衣料織品、絕緣材料 繩索、人造血管等幾種主要的合成纖維及它們的性能和用途聚對(duì)二甲酸乙二甲醇酯性能19幾種主要的合成纖維及它們的性能和用途聚己內(nèi)酰胺俗稱：錦綸單體：性能：強(qiáng)度高、彈性、耐堿性、 耐磨性、染色性好 不耐濃酸，耐光性差用途：制衣料織品、漁網(wǎng)、降落傘、 繩索、輪胎簾子線等HN(CH2)5CO幾種主要的合成纖維及它們的性能和用途聚己內(nèi)酰胺性能：強(qiáng)度高、20幾種主要的合成纖維及它們的性能和用途聚丙烯腈俗稱：腈綸單體：性能：耐光性、彈性、耐酸性、 保暖性好 不易染色，耐堿性差用途：制衣料織品、工業(yè)用布、 毛毯、幕布等CH2CHCN幾種主要的合成纖維及它們的性能和用途聚丙烯腈性能：耐光性、彈21合成橡膠

合成橡膠是有分子量較小的二烯烴或烯烴作為單體聚合而成的。它在某些性能上比較突出，如有的耐高溫、耐低溫，有的耐油，有的有很好的氣密性，等等。它是制造工業(yè)制品和醫(yī)療器械所必需的材料。合成橡膠合成橡膠是有分子量較小的二烯烴或烯烴22幾種主要的合成橡膠及它們的性能丁苯橡膠結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：CH2CHCHCH2CH2CHn性能：熱穩(wěn)定性、電絕緣性 和抗老化性好幾種主要的合成橡膠及它們的性能丁苯橡膠性能：熱穩(wěn)定性、電絕緣23幾種主要的合成橡膠及它們的性能順丁橡膠結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：CH2CHCHCH2

n性能：彈性好、耐低溫、耐熱 粘結(jié)性差幾種主要的合成橡膠及它們的性能順丁橡膠性能：彈性好、耐低溫、24幾種主要的合成橡膠及它們的性能氯丁橡膠結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：CH2CHCCH2

n性能：耐日光、耐磨、耐老化 耐酸、耐堿、耐油性好 耐寒性差Cl幾種主要的合成橡膠及它們的性能氯丁橡膠性能：耐日光、耐磨、耐25幾種主要的合成橡膠及它們的性能丁腈橡膠結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：CH2CHCHCH2CH2CHn性能：抗老化性和耐油性好、耐高溫 彈性和耐寒性差CN幾種主要的合成橡膠及它們的性能丁腈橡膠性能：抗老化性和耐油性26幾種主要的合成橡膠及它們的性能聚硫橡膠結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：CH2CH2S4

n性能：耐油性和抗老化性好、耐化學(xué)腐蝕

彈性較差幾種主要的合成橡膠及它們的性能聚硫橡膠性能：耐油性和抗老化性27幾種主要的合成橡膠及它們的性能硅橡膠結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：SiO

n性能：耐低溫、耐高溫抗老化性和臭氧性好、絕緣性好 機(jī)械性能差、耐化學(xué)腐蝕差CH2CH3幾種主要的合成橡膠及它們的性能硅橡膠性能：耐低溫、耐高溫CH28幾種主要的合成橡膠及它們的性能異戊橡膠（合成天然橡膠）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：CH2CH2n性能：與天然橡膠相似 粘結(jié)性良好CH3HCC幾種主要的合成橡膠及它們的性能異戊橡膠（合成天然橡膠）性能：29其他合成材料

除了以上介紹的三大合成材料外，涂料、粘合劑、離子交換樹(shù)脂等也是經(jīng)常應(yīng)用的合成材料。其他合成材料除了以上介紹的三大合成材料外，30及其發(fā)展高分子合成材料的應(yīng)用

目前，合成材料在醫(yī)藥、物質(zhì)提純、污水處理、能量轉(zhuǎn)化、貴金屬回收等許多方面都有獨(dú)特的應(yīng)用?？傊铣刹牧系膽?yīng)用范圍正在逐漸擴(kuò)展，它必將對(duì)人們的生產(chǎn)和生活產(chǎn)生越來(lái)越大的影響。及其發(fā)展高分子合成材料的應(yīng)用目前，合成材料在31基本原料：石油、天然氣、煤炭等為原材料。聚合反應(yīng)的主要原料為單體（如烯烴）和溶劑（如苯、甲苯），另外還有一些助劑。合成高分子的生產(chǎn)中要求單體的純度達(dá)到99%，有害雜質(zhì)不僅影響聚合和分子量，也影響引發(fā)劑和催化劑的活性。為了防止單體在儲(chǔ)存時(shí)發(fā)生自聚，需要加入一定的阻聚劑，大多數(shù)單體是有機(jī)化合物，有毒，易燃，易爆，要注意安全問(wèn)題。

5.2合成聚合物的原料合成聚合物的原料基本原料：石油、天然氣、煤炭等為原材料。5.2合成聚合物的32聚合物單體是組成高分子的單元結(jié)構(gòu)，大多數(shù)單體為烯烴、二烯烴和芳烴。所用的單體主要來(lái)自煤炭、石油、農(nóng)副產(chǎn)品，要求原料來(lái)源豐富，成本低，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，對(duì)環(huán)境污染小，各種原料能綜合利用，且經(jīng)濟(jì)合理。目前世界上大多是利用石油為原料生產(chǎn)高分子材料，我國(guó)也是如此。聚合物單體聚合物單體是組成高分子的單元結(jié)構(gòu)，大多數(shù)單體為烯烴、二烯烴和33以石油和天然氣為基礎(chǔ)合成單體、聚合物的路線丁二烯苯丙烯乙烯甲苯石油和天然氣二甲苯橡膠纖維塑料涂料粘合劑離子交換樹(shù)脂以石油和天然氣為基礎(chǔ)合成單體、聚合物的路線丁二烯苯丙烯乙烯甲34有些單體可以用熱、光、輻射等能源來(lái)直接引發(fā)聚合，其中苯乙烯熱聚合已工業(yè)化。大多數(shù)單體的聚合反應(yīng)需要引發(fā)劑的存在實(shí)現(xiàn)，引發(fā)劑其用量很少。引發(fā)劑種類過(guò)氧化物偶氮化合物氧化—還原引發(fā)體系油溶性水溶性引發(fā)劑和催化劑有些單體可以用熱、光、輻射等能源來(lái)直接引發(fā)聚合，其中苯乙烯熱35(a)根據(jù)聚合方法選擇適當(dāng)溶解性能的水溶性或油溶性的引發(fā)劑。(b)根據(jù)聚合操作方式和反應(yīng)溫度選擇適當(dāng)分解速度的引發(fā)劑。引發(fā)劑的選擇(c)根據(jù)分解速度常數(shù)選擇引發(fā)劑。(d)根據(jù)分解活化能Ed選擇引發(fā)劑。(e)根據(jù)引發(fā)劑的半衰期選擇引發(fā)劑。(a)根據(jù)聚合方法選擇適當(dāng)溶解性能的水溶性或油溶性的引發(fā)劑。36催化劑陽(yáng)離子催化劑陰離子催化劑配位絡(luò)合物催化劑Ziegler-Natta催化劑（主要）氧化鉻-載體(phillips)催化劑過(guò)渡金屬有機(jī)化合物-載體催化劑種類催化劑陽(yáng)離子催化劑陰離子催化劑配位絡(luò)合物催化劑Ziegler375.3聚合物生產(chǎn)過(guò)程(1)原料準(zhǔn)備與精制過(guò)程：包括單體、溶劑、去離子水等原料的貯存、洗滌、精制、干燥、調(diào)整濃度等過(guò)程相設(shè)備。(2)催化劑(引發(fā)劑)配制過(guò)程：包括聚合用催化劑、引發(fā)劑和助劑的制造、溶解、貯存、調(diào)整濃度等過(guò)程與設(shè)備。(3)聚合反應(yīng)過(guò)程：包括聚合和以聚合釜為中心的有關(guān)熱交換設(shè)備及反應(yīng)物料輸送過(guò)程與設(shè)備。5.3聚合物生產(chǎn)過(guò)程(1)原料準(zhǔn)備與精制過(guò)程：包括單體、溶38(4)分離過(guò)程：包括未反應(yīng)單體的回收、脫除溶劑、催化劑，脫除低聚物等過(guò)程與設(shè)備。(5)聚合物后處理過(guò)程：包括聚合物的輸送、干燥、造粒、均勻化、貯存、包裝等過(guò)程與設(shè)備。(6)回收過(guò)程：主要是未反應(yīng)單體和溶劑的回收與精制過(guò)程及設(shè)備。此外三廢處理和公用工程如供電、供氣、供水等設(shè)備。(4)分離過(guò)程：包括未反應(yīng)單體的回收、脫除溶劑、催化劑，脫除39聚合物制造工藝過(guò)程舉例聚合物制造工藝過(guò)程舉例40聚合反應(yīng)過(guò)程高分子化合物的平均分子量、分子量分布以及其結(jié)構(gòu)對(duì)高分子合成材料的物理機(jī)械性能產(chǎn)生重大影響，并且生產(chǎn)出來(lái)的成品不易進(jìn)行精制提純，因此對(duì)聚合工藝條件和設(shè)備的要求很嚴(yán)格：(a)要求單體高純度，所有分散介質(zhì)(水、有機(jī)溶劑)和助劑的純度都有嚴(yán)格要求。(b)反應(yīng)條件的波動(dòng)與變化，將影響產(chǎn)品的平均分子量與分子量分布，需要采用高度自動(dòng)化控制。(c)對(duì)十大多數(shù)合成樹(shù)脂的聚合生產(chǎn)設(shè)備，在材質(zhì)方而要求不污染聚合物。聚合反應(yīng)過(guò)程高分子化合物的平均分子量、分子量分布以及其結(jié)構(gòu)對(duì)41

自由基聚合實(shí)施方法所用原材料及產(chǎn)品形態(tài)自由基聚合方法：本體聚合、乳液聚合、懸浮聚合、溶液聚合自由基聚合實(shí)施方法所用原材料及產(chǎn)品形態(tài)自由基聚合方法：本體42離子聚合及配位聚合實(shí)施方法主要有本體聚合、溶液聚合兩種方法。在溶液聚合方法中，如果所得聚合物在反應(yīng)溫度下不溶于反應(yīng)介質(zhì)中而稱為淤漿聚合。離子聚合及配位聚合實(shí)施方法所用原材料和產(chǎn)品形態(tài)離子聚合及配位聚合實(shí)施方法主要有本體聚合、溶液聚合兩種方法。43聚合物在聚合反應(yīng)器中分批生產(chǎn)的，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到要求的轉(zhuǎn)化率時(shí)，將聚合物從聚合反應(yīng)器中卸出。進(jìn)料→反應(yīng)→出料→清理a.不易實(shí)現(xiàn)操作過(guò)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。b.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)。c.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)。間歇聚合間歇聚合的特點(diǎn)：聚合物在聚合反應(yīng)器中分批生產(chǎn)的，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到要求的轉(zhuǎn)化率時(shí)，將44單體和引發(fā)劑（催化劑）等連續(xù)進(jìn)入聚合反應(yīng)器，反應(yīng)得到的聚合物連續(xù)不斷地流出聚合反應(yīng)器。目前只有懸浮聚合方法尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)。連續(xù)聚合a.聚合反應(yīng)條件是穩(wěn)定的，容易實(shí)現(xiàn)操作過(guò)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。b.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。c.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)。連續(xù)聚合特點(diǎn)：?jiǎn)误w和引發(fā)劑（催化劑）等連續(xù)進(jìn)入聚合反應(yīng)器，反應(yīng)得到的聚合物45進(jìn)行聚合反應(yīng)的設(shè)備叫做聚合反應(yīng)器。根據(jù)聚合反應(yīng)器的形狀主要分為管式、塔式和釜式聚合反應(yīng)器，此外尚有特殊形式的聚合反應(yīng)器例如螺旋擠出機(jī)式反應(yīng)器、板框式反應(yīng)器等。攪拌聚合釜的結(jié)構(gòu)示意圖聚合反應(yīng)器進(jìn)行聚合反應(yīng)的設(shè)備叫做聚合反應(yīng)器。根據(jù)聚合反應(yīng)器的形狀主要分46聚合反應(yīng)是放熱反應(yīng)，生產(chǎn)過(guò)程為控制產(chǎn)品平均分子量，要求反應(yīng)體系溫度變化小。各種單體的聚合熱（千卡/克分子）如何有效的排除聚合反應(yīng)熱，保持反應(yīng)溫度聚合反應(yīng)是放熱反應(yīng)，生產(chǎn)過(guò)程為控制產(chǎn)品平均分子量，要求反應(yīng)體47釜式聚合反應(yīng)器的排熱方式主要有：①夾套冷卻；②夾套附加內(nèi)冷管冷卻，③內(nèi)冷管冷卻；④反應(yīng)物料釜外循環(huán)冷卻，⑤回流冷凝器冷卻；⑥反應(yīng)物料部分閃蒸，⑦反應(yīng)介質(zhì)預(yù)冷。釜式聚合反應(yīng)器的排熱方式主要有：①夾套冷卻；②夾套附加內(nèi)冷管48反應(yīng)物料在反應(yīng)初期都是易流動(dòng)液體狀態(tài)或氣體。高分子合成工業(yè)中聚合反應(yīng)器中的物料形態(tài)可歸納為：(a)高粘度熔體(均相)—熔融縮聚、本體聚合。(b)高粘度溶液(均相)—自由基溶液聚合、離子及配位溶液聚合、溶液縮聚。(c)固體微粒-液體分散體系(非均相)——自由基懸浮聚合、離子及配位溶液聚合、溶液縮聚。(d)膠體分散液(非均相)——自由基乳液聚合。(e)粉狀固體(非均相)——自由基本體聚合、離子配位本體聚合。(f)固體制品(本體澆鑄聚合)。反應(yīng)物料在反應(yīng)初期都是易流動(dòng)液體狀態(tài)或氣體。高分子合成工業(yè)中49為使釜式聚合反應(yīng)器中的傳質(zhì)、傳熱過(guò)程正常進(jìn)行，聚合釜中必須安裝攪拌器。攪拌器螺帶式螺軸式槳式渦輪式推進(jìn)器式錨式渦輪式平槳式和錨式螺帶式粘度為使釜式聚合反應(yīng)器中的傳質(zhì)、傳熱過(guò)程正常進(jìn)行，聚合釜中必須安50

分離過(guò)程聚合反應(yīng)得到的物料，多數(shù)情況下含有未反應(yīng)的單休、催化劑殘?jiān)?、反?yīng)介質(zhì)(水或有機(jī)溶劑)等。從聚合物中分離未反應(yīng)的單體還具有消除環(huán)境污染的意義。(b)乳液聚合得到的濃乳液或溶液聚合得到的聚合物溶液如果直接用作涂料、粘合劑，也不需要經(jīng)過(guò)分離過(guò)程。(a)本體聚合與熔融縮聚得到的高粘度熔體不含有反應(yīng)介質(zhì)，如果單體幾乎全部轉(zhuǎn)化為聚合物，通常不需要經(jīng)過(guò)分離過(guò)程。如果要求生產(chǎn)高純度聚合物，應(yīng)當(dāng)采用真空脫除單體法。分離過(guò)程聚合反應(yīng)得到的物料，多數(shù)情況下含有未反應(yīng)的單休、催51(c)自由基懸浮聚合得到固體珠狀樹(shù)脂在水中的分散體系?？赡芎猩倭糠磻?yīng)單體和分散劑。脫除未反應(yīng)單體用閃蒸(迅速減壓)的方法，對(duì)于沸點(diǎn)較高的單體則進(jìn)行水蒸汽蒸餾，使單體與水共沸以脫除。(d)離子聚合與配位聚合反應(yīng)得到的如果是固體聚合物在有機(jī)溶劑中的淤漿液，但是通常含有較多的未反應(yīng)單體和催化劑殘?jiān)?。因此要首先進(jìn)行閃蒸以脫除未反應(yīng)單體。如果催化劑是低效的，則應(yīng)當(dāng)進(jìn)行脫除。用醇破壞金屬有機(jī)化合物，然后用水洗滌以溶解金屬鹽和鹵化物。(c)自由基懸浮聚合得到固體珠狀樹(shù)脂在水中的分散體系?？赡芎?2(e)自由基溶液聚合或離子和配位聚合得到的高粘度溶液合成樹(shù)脂加入非溶劑中粉狀固體析出纖維狀產(chǎn)品合成橡膠噴入沸騰的熱水中同時(shí)進(jìn)行強(qiáng)烈攪拌以直徑l0-20mm的膠粒析出(f)膠體分散體系的固體顆粒不能用過(guò)濾，而采用噴霧干燥方法。(e)自由基溶液聚合或離子和配位聚合得到的高粘度溶液合成樹(shù)脂53聚合物后處理過(guò)程聚合物后處理過(guò)程54(a)工業(yè)采用的合成樹(shù)脂干燥主要是氣流干燥和沸騰干燥。當(dāng)合成樹(shù)脂含水時(shí)，通常用熱空氣作為載熱體進(jìn)行干燥；當(dāng)含有機(jī)溶劑時(shí)，則用加熱的氮?dú)飧稍铩?b)添加穩(wěn)定劑(熱、光穩(wěn)定劑)、潤(rùn)滑劑、著色劑等組分。(c)在密煉機(jī)中或?qū)Ｓ没鞜挋C(jī)中進(jìn)行混煉使添加劑與樹(shù)脂充分混合。然后送入擠塑機(jī)中擠出為條狀固體物，再經(jīng)切粒機(jī)切成一定形狀和大小的粒狀塑料。合成樹(shù)脂后處理過(guò)程(d)進(jìn)行均勻化混合后包裝作為商品出廠。(a)工業(yè)采用的合成樹(shù)脂干燥主要是氣流干燥和沸騰干燥。當(dāng)合成55氣流、沸騰干燥流程氣流、沸騰干燥流程56合成橡膠后處理過(guò)程(a)采用箱式干燥機(jī)或擠壓膨脹干燥機(jī)進(jìn)行干燥。(b)充分干燥并冷卻后壓制25kg大塊，包裝為商品。合成橡膠后處理過(guò)程(a)采用箱式干燥機(jī)或擠壓膨脹干燥機(jī)進(jìn)行干575.4高分子材料典型生產(chǎn)工藝聚乙烯單體：

CH2=CH2分子式：

-[CH2-CH2]n-性能：絕緣性好，耐腐蝕、耐寒，無(wú)毒 耐熱性差，透明性差，易老化用途：制包裝材料、日常用品、 絕緣材料、管道、保護(hù)衣等5.4高分子材料典型生產(chǎn)工藝聚乙烯單體：CH2=CH2分58高壓法低密度聚乙烯（LDPE）相對(duì)分子質(zhì)量：10萬(wàn)-50萬(wàn)乙烯聚乙烯壓縮反應(yīng)器P、T引發(fā)劑聚乙烯高壓法聚乙烯壓縮反應(yīng)器P、T引發(fā)劑聚乙烯59高分子合成材料ppt課件60低壓法高密度聚乙烯（HDPE）相對(duì)分子質(zhì)量：10萬(wàn)-50萬(wàn)聚合壓力：5MPa以下催化劑：Ziegler催化劑HDPE呈乳白色半透明的蠟狀固體,是一種結(jié)晶度高、非極性的熱塑性樹(shù)脂與LDPE比較,有較高的耐溫、耐油性、耐蒸汽滲透性及抗環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂性,電絕緣性和抗沖擊性及耐寒性都很好。聚乙烯低壓法聚乙烯61

將乙烯與脂肪烴溶劑混合,生產(chǎn)的聚合物懸浮于溶劑中,生產(chǎn)過(guò)程中壓力、溫度較低,漿液聚合是生產(chǎn)HDPE主要方法。淤漿法1-1#反應(yīng)器;2-2#反應(yīng)器;3-后反應(yīng)器;4-離心分離器;5-流化床干燥器;6-粉末處理器;7-膜回收系統(tǒng);8-溶劑精制、單體回收系統(tǒng);9-擠壓造粒將乙烯與脂肪烴溶劑混合,生產(chǎn)的聚合物懸浮于溶劑中,生產(chǎn)62淤漿法釜式反應(yīng)器連續(xù)聚合工藝的特點(diǎn)是:操作壓力和操作溫度低;雙釜反應(yīng)器可通過(guò)采用并聯(lián)及串聯(lián)不同的形式生產(chǎn)單峰及雙峰產(chǎn)品;工藝操作彈性高,產(chǎn)品牌號(hào)轉(zhuǎn)換快,對(duì)原料純度要求不高;共聚單體采用丙烯,1-丁烯;采用已烷作溶劑,回收單元簡(jiǎn)單。淤漿法釜式反應(yīng)器連續(xù)聚合工藝的特點(diǎn)是:63

氣相聚合法工藝典型代表為DOW化學(xué)公司的Univation技術(shù)和INNOS公司的Innovene技術(shù)Univation技術(shù)工藝采用低壓氣相流化床反應(yīng)器,采用zPn催化劑及鉻系催化劑,凈化的原料注入反應(yīng)器,在催化劑貯作用下產(chǎn)生聚合反應(yīng)。氣相聚合法1-循環(huán)冷卻器;2-循環(huán)壓縮機(jī);3-反應(yīng)器;4-產(chǎn)品吹氣倉(cāng);5-產(chǎn)品脫倉(cāng);6-排放氣壓縮機(jī)Univation工藝流程簡(jiǎn)圖氣相聚合法工藝典型代表為DOW化學(xué)公司的Univatio64氣相流化床聚合反應(yīng)工藝的特點(diǎn)是:操作壓力低,溫度低;可生產(chǎn)全密度聚乙烯;催化劑體系包括鈦系、鉻系;茂金屬催化劑;對(duì)原料純度要求高,所有原料均要精制;不需用溶劑,能耗低,維修和運(yùn)行費(fèi)用低。氣相流化床聚合反應(yīng)工藝的特點(diǎn)是:65溶液聚合法將乙烯溶解于溶劑中,反應(yīng)生成的聚合物溶解于溶劑中,典型代表為NOVA公司的Sclairtech工藝,DOW化學(xué)公司的DOW工藝和DSM公司的Compact工藝。溶液聚合法

Sclairtech工藝流程簡(jiǎn)圖溶液聚合法將乙烯溶解于溶劑中,反應(yīng)生成的聚合物溶解于溶劑中,66溶液聚合反應(yīng)工藝的特點(diǎn)是:原料要求較低,不需要特殊的精制;反應(yīng)器停留時(shí)間短,聚合反應(yīng)速度快產(chǎn)品切換快;采用溶劑,反應(yīng)穩(wěn)定,反應(yīng)器不結(jié)垢;裝置開(kāi)停工易于操作;轉(zhuǎn)化率高,乙烯的單程轉(zhuǎn)化率為95%,總利用率為98.5%。未反應(yīng)的乙烯返回到乙烯裝置精制溶液聚合反應(yīng)工藝的特點(diǎn)是:673種HDPE技術(shù)比較漿液法工藝生產(chǎn)HDPE成熟,產(chǎn)品性能優(yōu)異,雙峰PE產(chǎn)品具有良好的力學(xué)性能,便于加工,在薄膜、管道、吹塑成型、注射成型、電線電纜等領(lǐng)域均有廣泛的用途,可以做出PE高強(qiáng)度級(jí)別的管材牌號(hào),但此方法工藝流程長(zhǎng),有溶劑回收單元,還產(chǎn)生部分低聚物蠟。溶液法工藝生產(chǎn)的HDPE生產(chǎn)流程較長(zhǎng),高溫高壓,生產(chǎn)產(chǎn)品及投資方面均不具有優(yōu)勢(shì);氣相法工藝生產(chǎn)的HDPE產(chǎn)品在高強(qiáng)度薄膜和通訊電纜料方面有一定特色,投資方面具有優(yōu)勢(shì);3種HDPE技術(shù)比較68單體：丁二烯陰離子調(diào)節(jié)聚合反應(yīng)主要用于輪胎工業(yè)聚丁二烯橡膠（BR）單體：丁二烯聚丁二烯橡膠（BR）69聚酰胺纖維（PA）苯、甲苯己內(nèi)酰胺聚酰胺6尼龍6或錦綸6單體：氨基酸、內(nèi)酰胺二元酸與二元氨的縮聚物聚酰胺纖維（PA）苯、甲苯己內(nèi)酰胺聚酰胺6單體：氨基酸、內(nèi)酰70功能高分子的概念：功能高分子材料，簡(jiǎn)稱功能高分子（FunctionalPolymer），是指那些可用于工業(yè)和技術(shù)中的具有物理和化學(xué)功能如光、電、磁、聲、熱等特性的高分子材料。例如感光高分子、導(dǎo)電高分子、光電轉(zhuǎn)換高分子、醫(yī)用高分子、高分子催化劑等。5.5功能高分子材料功能高分子的概念：功能高分子材料，簡(jiǎn)稱功能高分子（Funct71感光性高分子（PhotosensitivePolymer）感光性高分子是指吸收了光能后能在分子內(nèi)或分子間產(chǎn)生化學(xué)、物理變化的一類功能高分子材料。這種變化發(fā)生后，材料將輸出其特有的功能。目前開(kāi)發(fā)比較成熟、有實(shí)用價(jià)值的光致抗蝕材料和光致誘蝕材料，產(chǎn)品包括光刻膠、光固化粘合劑、感光油墨、感光涂料等。感光性高分子（PhotosensitivePolyme72感光性高分子（PhotosensitivePolymer）具有感光基團(tuán)的高分子及其合成方法在有機(jī)化學(xué)中，許多基團(tuán)具有光學(xué)活性，其中以肉桂酰基最為著名，此外，重氮基、疊氮基都可引入高分子形成感光性高分子。(1)聚乙烯醇肉桂酸酯及其類似高分子：肉桂酸在光照下，雙鍵能夠發(fā)生2+2環(huán)合反應(yīng)，反應(yīng)式如下：感光性高分子（PhotosensitivePolymer）73(2)聚乙烯芐叉苯乙酮：可通過(guò)以下合成路線制備：具有感光基團(tuán)的高分子及其合成方法(2)聚乙烯芐叉苯乙酮：可通過(guò)以下合成路線制備：具有感光基74

(3)含α-苯基馬來(lái)酰亞胺基的感光性高分子：具有感光基團(tuán)的高分子及其合成方法(3)含α-苯基馬來(lái)酰亞胺基的感光性高分子：具有感光基團(tuán)75(4)疊氮型感光樹(shù)脂：具有感光基團(tuán)的高分子及其合成方法(4)疊氮型感光樹(shù)脂：具有感光基團(tuán)的高分子及其合成方法76導(dǎo)電高分子（ConductingPolymer）（1）室溫電導(dǎo)率范圍大：導(dǎo)電高分子室溫電導(dǎo)率可在絕緣體-半導(dǎo)體-金屬態(tài)范圍內(nèi)（10-9S/cm~105S/cm）變化。（2）摻雜/脫摻雜的過(guò)程完全可逆：導(dǎo)電高分子不僅可以摻雜，而且還可以脫摻雜，這是導(dǎo)電高分子獨(dú)特的性能之一。導(dǎo)電高分子可成為二次電池的理想電極材料，從而可能實(shí)現(xiàn)全塑固體電池。又是目前快速切換的隱身技術(shù)的首選材料。還可以利用這一特性制造選擇性高、靈敏度高和重復(fù)性好的氣體或生物傳感器。（3）氧化/還原過(guò)程完全可逆：導(dǎo)電高分子的摻雜實(shí)質(zhì)是氧化/還原反應(yīng)，而且氧化/還原反應(yīng)是完全可逆的。在摻雜/脫摻雜的過(guò)程中伴隨著完全可逆的顏色變化。因此，導(dǎo)電高分子這一特性可能實(shí)現(xiàn)電致變色或光致變色。這不僅在信息存儲(chǔ)、顯示上有應(yīng)用前景，而且也可用于軍事目標(biāo)的偽裝和隱身技術(shù)上。導(dǎo)電高分子（ConductingPolymer）（177導(dǎo)電高分子（ConductingPolymer）光導(dǎo)電高分子（photoconductivepolymer）所謂光導(dǎo)電，是指物質(zhì)在受到光照時(shí)，其電子電導(dǎo)載流子數(shù)目比其熱平衡狀態(tài)時(shí)多的現(xiàn)象。換言之，當(dāng)物質(zhì)受到光激發(fā)后產(chǎn)生電子、空穴等載流子，它們?cè)谕怆妶?chǎng)作用下移動(dòng)而產(chǎn)生電流，導(dǎo)電率增大。這種現(xiàn)象稱之為光導(dǎo)電。由光的激發(fā)而產(chǎn)生的電流稱為光電流。重要的光導(dǎo)電聚合物有五類：（1）線型π共軛聚合物；（2）平面型π共軛聚合物；（3）側(cè)鏈或主鏈中含有多環(huán)芳烴的聚合物；（4）側(cè)鏈或主鏈中含有雜環(huán)基團(tuán)的聚合物；（5）高分子電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物。導(dǎo)電高分子（ConductingPolymer）光導(dǎo)電高分78生物醫(yī)用高分子（BiomedicalPolymer）醫(yī)用高分子的分類按材料的來(lái)源不同，醫(yī)用高分子分為：（1）天然醫(yī)用高分子材料，如膠原、明膠、絲蛋白、角質(zhì)蛋白、纖維素、甲殼素及其衍生物等。（2）人工合成醫(yī)用高分子材料，如聚氨酯、硅橡膠、聚酯等。主要集中在藥物控制緩釋系統(tǒng)和組織工程材料方面的應(yīng)用。生物醫(yī)用高分子（BiomedicalPolymer）醫(yī)用高79

高分子分離膜(polymericmembraneforseparation)

與膜分離技術(shù)（membraneseparationtechnology）（1）膜的分類：隨著新型功能膜的開(kāi)發(fā)，日本著名高分子學(xué)者清水剛夫?qū)⒛ぐ垂δ芊譃椋悍蛛x功能膜（包括氣體分離膜、液體分離膜、離子交換膜、化學(xué)功能膜）；能量轉(zhuǎn)化功能膜（包括濃差能量轉(zhuǎn)化膜、光能轉(zhuǎn)化膜、機(jī)械能轉(zhuǎn)化膜、電能轉(zhuǎn)化膜、導(dǎo)電膜）；生物功能膜（包括探感膜、生物反應(yīng)器、醫(yī)用膜）等。高分子分離膜(polymericmembranefor80高分子分離膜(polymericmembraneforseparation)

與膜分離技術(shù)（membraneseparationtechnology）（2）膜材料：高分子膜材料有纖維素酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚砜類、磺化聚砜、聚芳香雜環(huán)類（聚苯并咪唑、聚苯并咪唑酮、聚吡嗪酰胺、聚酰亞胺、磺化聚苯醚）、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酯、聚丙烯腈、聚丙烯酰胺、聚偏氯乙烯、聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷等。高分子分離膜(polymericmembranefor81高分子分離膜(polymericmembraneforseparation)

與膜分離技術(shù)（membraneseparationtechnology）（3）典型的分離膜技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域：典型的膜分離技術(shù)有微濾膜（MF）、超濾膜（UF）、反滲透膜（RO）、納濾膜（NF）、滲透膜（D）、電滲透膜（ED）、液膜（LM）、滲透蒸發(fā)膜（PV）、氣體分離膜。分離膜技術(shù)主要應(yīng)用于以下領(lǐng)域：1應(yīng)用于化工生產(chǎn)中：如液體和氣體混合物的分離。2應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)中：廢水處理。3應(yīng)用于海水和苦咸水的淡化、軟化。4應(yīng)用于電子工業(yè)中。5應(yīng)用于生物技術(shù)及醫(yī)藥食品生產(chǎn)中。高分子分離膜(polymericmembranefor825.6高分子材料的發(fā)展前景高分子合成材料發(fā)展至今，已構(gòu)成了一個(gè)完整的工業(yè)體系。其品種多、技術(shù)成熟、生產(chǎn)效率高、成本低、用途廣泛，是人類生產(chǎn)、生活必不可少的重要材料。隨著現(xiàn)代科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，對(duì)高分子材料不斷提出更高、更新的要求。一方面對(duì)通用高分子進(jìn)行改性，提高綜合性能，另一方面又要開(kāi)發(fā)出新品種、新材料，使高分子材料不斷向著高技術(shù)、高性能、高效益的新型、特種、功能性高分子領(lǐng)域發(fā)展。5.6高分子材料的發(fā)展前景高分子合成材料發(fā)展至83通用高分子生產(chǎn)品種改進(jìn)單體生產(chǎn)工藝，降低成本開(kāi)發(fā)高效新型催化劑，改進(jìn)局和方法和工藝以聚合物為基材的復(fù)合材料高分子改性共聚改性共混改性互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物化學(xué)反應(yīng)改性兩種以上單體兩種以上聚合物通用高分子生產(chǎn)品種改進(jìn)單體生產(chǎn)工藝，降低成本以聚合