聚合反应工程1.2教材
聚合反应工程基础(全套课件567P)
1.1.1 高分子化合物的分类和命名
2. 结构系统命名法：由（International Union of Pure and Applied
Chemistry, IUPAC）提出
I 26
1.1.2 高分子化合物的基本特点
H--NH(CH2)6NH--CO(CH2)4CO--OH
重复结构单元
结构单元
结构单元
n
例2：尼龙66 的重复单元与结构单元
----( CH2--CH=CH--CH 2 -)--(-CH --CH-)---2 y x
n
例3：丁苯橡胶 的重复结构单元与结构单元
I 24
1.1.2 高分子化合物的基本特点
实际上，分子量的大小并无明确的界限，一般
-- -- - --< 1,000 < - - - - - - < 10,000 < - - - - - < 1,000,000 < - - - - 低分子物 低/齐聚物 （Oligomer） 高聚物 (Polymer)
PS
PVC PTFE PAA PET
polystyrene
Polyvinyl chloride Polytetrafluoroethylene polyacrylic acid polyester
聚甲基丙烯酯 甲酯
聚醋酸乙烯 聚乙烯醇 聚丁二烯 聚丙烯腈
PMMA
PVAc PVA PB PAN
polymethylmet hacrylate
主要参考书目
1. 陈甘棠著，《聚合反应工程基础》，中国石化出版社，1991 2. 史子瑾主编，《聚合反应工程基础》，化学工业出版社， 1991 3. C.McGreavy(Ed),“Polymer Reactor Engineering”,Blackie
聚合反应工程基础_第四章
22
聚合反应工程
聚合反应速度分析 (间歇过程自由基均聚)
kd 引发剂引发 : I 2 R, rd 2kd [ I ] f ki R M P , ri ki [ R] [ M ] 1
链增长 : Pj M Pj 1 , rp k p [ M ] [ Pj ]
2013-10-7
4
聚合反应工程
本章主要内容
聚合反应速度的工程分析 连锁聚合反应的平均聚合度及聚合度分布 缩聚反应及非均相反应的工程分析 流动与混合对聚合度分布的影响
2013-10-7
5
聚合反应工程
聚合反应工程的目标
反应器流动模型 结合起来 建立统一的反应器模型 聚合反应动力学 预计所需质量和产量的聚合物。 现实情况： 高聚物流体一般是非牛顿流体，在流动过程还有物 态的变化。 对反应机理的认识； 对结构与性能的认识； 反应器影响反应结果的认识不深透。
平均分子量及聚合度分布可表征聚合物 性质,所以首先寻找,然后确定目标函数.
2013-10-7 12
聚合反应工程
自由基聚合反应动力学
• 自由基聚合微观动力学
研究聚合初期（通常转化率在5％～10％以下）聚合速率与 引发剂浓度、单体浓度、温度等参数间的定量关系。
说明：由于组成自由基聚合的三步主要基元反应： 链引发、链增长和链终止对总聚合速率均有所贡 献；链转移反应一般不影响聚合速率。 所以聚合反应总的动力学方程的建立过程为：首 先从自由基聚合反应的三个基元反应的动力学方 程推导出发，再依据等活性、长链和稳态三个基 本假设推导出总方程。
_
_
重均分子量 重均聚合度 重基分子量分布函数
2013-10-7
《聚合反应工程与设备》课程教学大纲
《聚合反应工程与设备》课程教学大纲英文名称：Polymerization Reaction Equipment课程类型：专业课课程要求：必修学时/学分：40/2.5适用专业：高分子材料与工程一、课程性质与任务聚合反应工程与设备课程是高分子材料与工程专业选修的专业课。
通过本课程的学习，掌握反应动力学和反应器设计与分析的知识和技能；掌握聚合反应工程分析方法，理解搅拌聚合釜内流体的流动与混合、传热；了解高聚物生产工艺设备的操作管理；掌握聚合反应器的特性及搅拌聚合釜放大设计方法。
培养和训练学生将所学过的基本理论和技能与聚合反应设备紧密结合在一起，形成有机地统一体，加强学生基础知识及专业基础知识在聚合物合成工程实践中的运用能力，从而提高学生分析和解决工程实践中的实际问题的能力。
同时对国内外聚合物生产设备和发展方向有所了解。
二、课程与其他课程的联系聚合反应工程与设备课程是高分子材料与工程专业的专业课，是在学生在学习了高等数学、物理化学、无机化学、有机化学、分析化学及化工原理等基础课程，掌握了高分子化学、高分子物理、聚合物近代仪器分析等专业基础知识之后，所学的关于聚合物合成的，具有工程实践指导意义的专业课。
学生在学习本课程之后，有助于对聚合物加工及应用的相关课程，如聚合物改性、聚合物加工原理及设备、高分子材料应用基础等课程内容的掌握和理解。
三、课程教学目标1．学习化学反应工程基础知识和基本理论知识，掌握化学反应动力学、化学反应器设计、反应器的热稳定性、停留时间分布等基本知识，了解化学反应工程研究的内容，具有分析、选用和设计化学反应器的能力；2．学习聚合反应工程分析的基础知识和基本理论知识，掌握聚合反应工程分析的方法、聚合反应器的选择及调控等基本知识，了解聚合反应工程研究的内容，具有分析、选用和设计聚合反应器的能力；3．掌握搅拌釜内流体的流动与混合对聚合物合成的影响及搅拌器设计基本知识，培养学生具有分析、选用和设计搅拌釜的能力；4．掌握聚合反应器的传热方式、计算方法及放大原理、方法，培养学生具有分析、放大聚合反应器的能力；5．培养学生的工程实践学习能力，使学生掌握典型聚合反应设备的选择、设计方法，获得实践技能的基本训练，具有运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料的能力；6．了解国内外聚合物生产设备和发展动向。
第一章 绪论 第二章 聚合物反应工程(2-1,2-2)
第一章 绪论
聚合反应工程研究的内容为： 1、进行聚合反应器的最佳设计 ； 2、进行聚合反应操作的最佳设计和控制；
第一章 绪论
本课程分为八章，由理论到实际，完成对聚合反 应工程内容讲授。 下面是各章节的目录
聚合物反应工程
第一章 第二章 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节
聚合物反应工程
第三章 第六节 第七节 第八节 第九节 第十节
聚合反应工程分析 均相自由基共聚 缩聚反应 非均相聚合反应 流动与混合对聚合物分布的影响 聚合过程的凋节与控制
聚合物反应工程
第四章 化工流变学基础
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
非牛顿流体 非牛顿流体的流变特性 非牛顿流体在圆管中层流流动的分析 非牛顿流体在圆管中湍流流动的分析 非牛顿流体流变性的测量
第一节 化学反应和反应器分类
平推流和理想混合流是为了分析方便而人为的加以 理想化的二种极端的流动型态，平推流反应器中不 存在返混，而理想混合流反应器中返混最大，工业 上所使用的实际反应器由于种种原因而产生死角， 沟流，傍路、短路及不均匀的速度分布使之偏离理 想流动，这种偏离谓之非理想流动。相应的反应器 即为非理想流动反应器，在其中存在部分的返混。 在工程设计上，常常把比较接近某种理想流动型态 的过程当作理想流动来处理。
第一节 化学反应和反应器分类
通常可用幂函数的形式表示：
式中rA为反应速率常数。a1 a2为实验测定 的常数．反应的总级数为a1+ a2 对于基元 反应a1 a2分 别与计算方程式中的a、b 相 等。若反应是由若干个基元反应组成的反 应级数需用实验测定。
聚合反应工程基础(全套课件567P)
I
1
传递过程 化学工程 （三传一反） 单元操作 化学反应工程
高分子化学 高分子物理 高分子科学与工程 聚合反应工程 聚合物加工工程
聚合反应工程
I
2
•Black box (experiential) model •Mechanism-based model
基本问题：
均相自由基均聚 均相自由基共聚 非均相自由基聚合 连续聚合 缩合聚合 Modeling？ 聚合反应速度 Computable！ 聚合物分子量及其分布 Designable！ 共聚物组成及其分布 Operable！ 聚合物粒径及粒径分布 Controllable！
均聚物：“聚（Poly）”＋单体名，如：
乙烯 聚乙烯 (Polyethylene,PE) 甲酯聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate, PMMA)
甲基丙烯酸
也有以假想单体为基础命名，如聚 乙烯醇(polyvinyl alcohol)
[CH2
CH] n OH
乙烯醇为假想的单体，聚乙烯醇实际上是聚醋酸乙烯(polyvinyl acetate)的水解产物。 I
甘油+ 邻苯二甲酸酐
合成橡胶：
丁二烯(Butadiene)+ 苯乙烯(Styrene) 丁二烯(Butadiene)+ 丙烯腈(Acrylonitrile) 乙烯(ethylene)+丙烯(propylene)
I
乙丙橡胶(EPR)
15
1.1.1 高分子化合物的分类和命名
2) 以高分子链的结构特征命名
4. N.A.Dotson et al., “Polymerization Process Modeling”, VCH,
聚合物反应工程基础第二章
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4. 复合反应
复合反应：是几个反应同时进行的，常
见的复合反应有平行反应，连锁反应，平行－ 连锁反应等。
k1 A k2
R
A
k1
R
k2
S
S
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⑴ 平行反应
k1 A k2 R S
rA =
dCA = k1CA + k2CA = ( k1+k2 )CA dt
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例1 某厂以己二酸与己二醇等摩尔缩聚反应生产醇酸 树脂。用间歇反应器，反应温度70℃，催化剂为H2SO4。 已知：cA0=4 kmol· -3；反应动力学方程为： m
m3· kmol-1· -1 min 若每天处理2400kg己二酸，每批操作辅助生产时
间为1h，反应器装填系数为0.75，求：
第二章 化学反应工程基础
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3. 等温恒容单一反应动力学方程
⑴ 一级不可逆反应
A
1 dnA rA= V dt
恒容
S
dCA 一级 KCA dt
对于等温系统，k为常数,初始条件： t=0，CA=CA0
1 lnCA0 1 1 t= = ln 1-x K CA K A
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tr=tt-t‘
④ 求cAf：
⑤ 若计算的cAf小于任务要求的cAf则满足要求
rA = -
1 V
nA 0
dn A dt
= dx A dt
dx A dt
1 V
dn A0 (1-x A ) dt
= V 0 (1+ε A x A )
CA0 = 1+ε A x A
聚合反应工程讲课课件1.2
高聚物流体流动曲线图上的三个区域
1、第一牛顿区 低切变速率，曲线的斜率n＝1， 符合牛顿流动定律。该区的黏度通常 称为零切黏度μ 。 2、假塑性区(非牛顿区) 流动曲线的斜率n<1，该区的黏度为表观黏度μ a，随着切变 速率的增加， μ a值变小。通常聚合物流体加工成型时所经 受的切变速率正在这一范围内。 3、第二牛顿区 在高切变速率区，流动曲线的斜率 n＝1，符合牛顿流动定 律。该区的黏度称为无穷切剪切黏度或极限剪切黏度 μ∞。 从聚合物流动曲线，可求得 μ 、μ ∞和 μ a。
lg 0 lg A d lg C
A, d 均为常数，将lg 0 对 lg C 作图，得图2-18。
浓度对非牛顿流体特性的影响
lg 0 lg A d lg C
Cc为临界浓度，低于Cc 的溶液为牛顿型，高于 Cc的溶液为非牛顿型。 其斜率随剪切速率的增 加而下降。
4 3 2 1
4
T
不同敏感性。 柔性链的黏度随剪切速率增加明显下降。 原因：链柔顺，易取向。如聚氯醚。 刚性链则不敏感。 原因：链刚性，分子间力大，不易受剪 切力而取向。
Thank you !
非牛顿流体流动曲线比较
E：屈服-假塑性流体
D：宾汉塑性流体 F：屈服-胀塑性流体
y
B：假塑性流体
A：牛顿流体
C：胀塑性流体
剪切速率
图2-2（b）各种不同流体的流动曲线
非牛顿流体分类与特征
非依时性非牛顿流体
1.假塑性流体和胀塑性流体 2.宾汉塑性流体
依时性非牛顿流体
1.触变性流体 2.震凝性流体
高聚物流体的流变性和黏弹性
低分子液体流动所产生的形变是完全不 可逆的，而高聚物在流动过程中所发生 的形变中： 只有一部分（黏性流动）是不可逆的。 因为高聚物的流动并不是高分子链之间 的简单的相对滑移的结果，而是各个链 段分段运动的总结果。在外力作用下， 高分子链顺外力场有所伸展，这就是说， 在高聚物进行黏性流动的同时，必然会 伴随一定量的高弹形变，这部分高弹形 Model of a monomer 变显然是可逆的，外力消失后，高分子 链又要蜷曲起来，因而整个形变要恢复 一部分。
烯烃聚合反应工程基础催化剂
聚合物分子构造对力学性能旳影响
高等规度： 高结晶度，高强度 高分子量： 高熔融粘度，高强度，低熔融流动速率 宽分子量分布：
高硬度，低抗冲，高溶胀及熔融强度，高扭曲强度，良 好旳BOPP挤出性能
等规度与模量及抗冲强度旳关系
弯曲模量 抗冲强度
1800 1600 1400 1200 1000
90
80 75
不同
MgCl2前体
MgR2, Mg(OR)2, MgCl2 Mg(OR)Cl, MgRCl, Mg(OCOR)2
合成活化MgCl2旳措施
研磨 醇加合物 : DQ 溶解沉析: N 化学反应
MgCl2与钛化合物及Di旳接触措施
１、机械法：
TiCl4，MgCl2，Di合适百分比，研磨而成
２、机械加化学法：
历史
国内聚丙烯催化剂研究机构
北京化工研究院 中科院化学所 北京石油化工科学研究院 中山大学 浙江大学
北化院Z-N聚丙烯催化剂研发历史
1962年 开始研究第一代Z-N催化剂，64年开始中试， 70年AA•TiCl31/３AlCl3用于兰化5000吨/年 淤浆法聚丙烯装置上
1972年 开始研究一步法AA•TiCl3 1/3AlCl3， 74年用于燕化5000t/y(北化院自行开发)旳 连续PP装置上
活性* kg/g
2--4
10-15
15
15-30
40-70 70130
40-70
等规度 %
90-94 94-97
40 95-97 95-99
95-99
95-99
2400
2200
弯曲模量
2000
1800
1600
0
5
10
聚合反应工程基础
第二章化学反应工程基础1.说明聚合反应工程的研究内容及其重要性。
研究内容：①以工业规模的聚合过程为对象，以聚合反应动力学和聚合体系传递规律为基础；②将一般定性规律上升为数学模型，从而解决一般技术问题到复杂反应器设计，放大等提供定量分析方法和手段；③为聚合过程的开发，优化工艺条件等提供数学分析手段。
简而言之：聚合反应工程研究内容为：进行聚合反应器最佳设计；进行聚合反应操作的最佳设计和控制。
2.动力学方程建立时，数据收集方式和处理方式有哪些收集方式：化学分析方法，物理化学分析方法处理方式：积分法，微分法。
3.反应器基本要求有哪些①提供反应物料进行反应所需容积，保证设备一定生产能力；②具有足够传热面积；③保证参加反应的物料均匀混合4.基本物料衡算式，热量衡算式①物料衡算：反应物A流入速度-反应物A流出速度-反应物A反应消失速度-反应物A积累速度=0（简作：流入量-流出量-消失量-积累量=0）②热量衡算：随物料流入热量-随物料流出热量-反应系统与外界交换热量+反应过程的热效应-积累热量=05.何谓容积效率影响容积效率的因素有哪些工业上，衡量单位反应器体积所能达到的生产能力称之为容积效率，它等于在同一反应，相同速度、产量、转化率条件下，平推流反应器与理论混合反应器所需总体积比：η=Vp/Vm=τp/τm。
影响因素：反应器类型，反应级数，生产过程中转化率有关6.何为平推流和理想混合流①反应物料在长径比很大的反应器中流动时，反应器内每一微元体积中流体均以同样速度向前移动，此种流动形态称平推流；②由于反应器强烈搅拌作用，使刚进入反应器物料微元与器内原有物料元瞬时达到充分混合，使各点浓度相等且不随时间变化，出口流体组成与器内相等此流动形态称理想混合流。
7.实现反应器的热稳定操作需满足哪些条件①Qr=Qc，Qr体系放出热量；②dQc/dT>dQr/dT，Qc除热量；③△T=T-Tw<RT2/E，E反应活化能，T反应器温度，Tw冷却液温度8.何为返混形成返混的主要原因有哪些返混：指反应器中不同年龄的流体微元间的混合；原因：①由于物料与流向相反运动所造成，②由于不均匀的速度分布所引起的，③由于反应器结构所引起死角、短路、沟流、旁路等。
《聚合反应工程》课件
安全与环保实践：在实际操作中，严格按照安全与环保要求进行操作，确保生产过程 的安全与环保。
安全与环保检查：定期对生产现场进行安全与环保检查，及时发现并解决问题，确保 生产过程的安全与环保。
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汇报人：
应用领域：广泛应 用于建筑、汽车、 电子、医疗等领域
聚合反应工程实验 技术
反应器：用于进行聚合反应的容器，包括搅拌器、加热器等 温度计：用于测量反应温度，确保反应在适宜的温度下进行 压力计：用于测量反应压力，确保反应在适宜的压力下进行 流量计：用于测量反应物料的流量，确保反应物料的供应和排出 真空泵：用于抽真空，确保反应在无氧环境下进行 冷却器：用于冷却反应物料，确保反应物料的温度在适宜的范围内
聚合反应工程安全 与环保
实验前，确保所有设备、仪器和试剂都经过安全检查 实验过程中，穿戴适当的防护装备，如防护眼镜、手套和口罩 实验结束后，及时清理实验现场，确保无残留物 实验过程中，注意观察反应情况，如有异常，及时采取措施
减少废气排放：采用先进的 废气处理技术，如催化燃烧、 吸附等
废水处理：采用先进的废水 处理技术，如生物处理、膜 处理等
聚合反应工程PPT课 件
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目录
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聚合反应工程概述
聚合反应工程基础知 识
聚合反应工程实验技 术
聚合反应工程应用实 例
聚合反应工程前沿技 术与发展趋势
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聚合反应工程概述
聚合反应工程是 研究聚合反应过 程及其控制的一 门学科
聚合反应是指由 单体分子通过化 学反应形成高分 子聚合物的过程
聚合反应工程主 要包括聚合反应 机理、聚合反应 动力学、聚合反 应器设计、聚合 反应过程控制等 方面
聚合反应工程
聚合反应工程一、概述聚合反应工程是指将聚合反应与化学工程原理相结合，通过设计、优化和控制反应过程，实现高效、经济和环保的生产过程。
聚合反应工程包括聚合反应的机理研究、反应器设计和操作控制等方面。
二、聚合反应机理研究1. 聚合反应机理的确定聚合反应机理是指在特定条件下，单体分子之间发生的化学变化以及生成高分子分子链的过程。
确定聚合反应机理是进行聚合反应工程设计和优化的关键。
通常采用实验方法和计算模拟方法来确定聚合反应机理。
2. 反应活性中心研究在聚合反应中，活性中心是生成高分子链的关键。
因此，研究活性中心的生成条件、结构和稳定性等对于提高聚合速率和控制分子量分布具有重要意义。
3. 分子量分布控制在聚合过程中，生成高分子链长度不一致会导致产品品质下降。
因此，需要采取措施控制分子量分布，如引入调节剂等。
三、反应器设计1. 反应器类型选择聚合反应器的类型包括批式反应器、连续流动反应器和搅拌式反应器等。
选择适合的反应器类型可以提高聚合速率和控制分子量分布。
2. 反应器尺寸设计反应器尺寸设计需要考虑聚合速率、产量和传热等因素，以保证生产过程高效、经济和安全。
3. 反应器操作条件控制反应器操作条件包括温度、压力、搅拌速度等，这些条件对于聚合速率和分子量分布具有重要影响。
因此，需要进行优化和控制。
四、操作控制1. 过程监测过程监测是指对聚合反应过程中的物理化学参数进行实时监测，并及时调整操作条件以保证产品品质。
常用的监测方法包括红外光谱法、核磁共振法等。
2. 控制策略设计通过建立数学模型，确定最优的操作条件来控制聚合反应过程。
常用的控制策略包括PID控制、模型预测控制等。
五、总结聚合反应工程是一门综合性强的学科，需要深入研究聚合反应机理，合理设计反应器和控制操作条件，以实现高效、经济和环保的生产过程。
聚合反应工程复习习题解析
1•聚合反应工程定义：聚合反应工程以研究工业生产规模进行的聚合反应过程的规律及反应器最佳设计和最佳操作的学科。
2•聚合反应工程主要讨论：聚合反应器的特性；反应器的设计方法；聚合反应器的型式和结构；反应器的大小；物料衡算与热量衡算；最优化；聚合反应过程操作条件的稳定性。
3. 进行聚合反应器的最佳设计应从聚合动力学与聚合物系中的传递规律二方面着手，化学反应工程的方法使它们结合起来，对聚合反应器进行设计、放大。
4. 聚合反应工程的分析和研究方法：首先掌握三传一反”理论基础，动量传递、热量传递、质量传递、化学反应动力学；其次掌握化学反应工程的常用放大技术，逐级经验放大法、解析法、模型法。
5. 设计反应器数学模型的方法：物料衡算方程、能量衡算方程、动量衡算方程。
依据：质量守恒定律、能量守恒定律、动量守恒定律。
6. 反应速率定义为单位时间，单位反应体积中所生成（或消失）的某组分的摩尔数。
即应用7. 基元反应：如果反应物分子按化学反应式在碰撞中一步直接转化为生成物分子, 反应为基元反应。
8. 反应速率常数k随温度的变化关系（阿累尼乌斯方程）_E/RTk = A o e则称该9.反应器停留平均时间t停留时间又称接触时间、反应时间, 体微元从反应器入口到出口经历的时间。
用于连续流动反应器，指流反应器容积-Vt :V 反应器中物料的体积流量10. 空间时间T （空时）其定义为反应器有效容积V R与流体特征体积流率V O11. 平推流模型（PFR）亦称活塞流、柱塞流模型或理想置换模型，是一种返混量为零的理想流动模型。
特点：沿着物料的流动方向，物料的温度、浓度不断变化，而垂直于物料流动方向的任一截面（又称径向平面）上物料的所有参数，如浓度、温度、压力、流速都相同，因此，所有物料质点在反应器中具有相同的停留时间，反应器中不存在返混。
12. 全混流模型亦称理想混合模型或连续搅拌槽式反应器（CSTR ）模型。
是一种返混程度为无穷大的理想流动模型。
聚合反应工程
（5）、少量（0.01—0.1%）阻聚剂足以使聚合反应终止。
2019/12/26
18
3.2.2 离子型溶液聚合
离子聚合包括阳离子聚合和阴离子聚合,它们的生长反 应可分别用下式表示：
2019/12/26
10
3.2 聚合反应动力学
聚合反应动力学主要是研究聚合速率、分子量与 引发剂浓度、单体浓度、聚合温度等因素间的定量关 系。实验数据的处理主要有积分法和微分法（第二章 讲过的内容），常以单体的消失速率来表达聚合反应 动力学方程式：
rMddMtkfM
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k i M 2 k i M 3
M h M R R '
直接光引发 2I0M
2I0 1eMb
光敏引发剂引发 2I0S
光敏剂间接引发 2I0 1eSb
13
光敏引发剂引发或光敏剂间接引发 ：
有些非热引发的物质经光激发成为自由基或 间接光敏剂吸光后本身不直接形成自由基，而是 将吸收的光能传递给单体或引发剂而引发聚合。
（1）、聚异丁烯和丁基橡胶 阳离子聚合工业应用： 异丁烯
AlCl3 引发剂
聚异丁烯 丁基橡胶
0~－40℃下，异丁烯经阳离子聚合，可合成低分子量聚 异丁烯（5万），产品是粘滞液体或半固体，主要用作粘合剂、 嵌缝材料、密封材料、动力油料的添加剂（改进粘度）。
－100℃下低温聚合，得橡胶状固体的高分子量聚异丁烯
（1）、离子聚合的生长链带电荷，为了抵消其电荷，在活
性链旁就要有一个带相反电荷的离子 （B -或A +）
缩合 聚合反应
缩合聚合反应2010-01-13 18:15:43| 分类：默认分类| 标签：无|字号大中小订阅缩合反应概述缩合反应condensation (reaction)两个或多个有机分子相互作用后以共价键结合成一个大分子，同时失去水或其他比较简单的无机或有机小分子的反应。
其中的小分子物质通常是水、氯化氢、甲醇或乙酸等。
缩合反应可以是分子间的，也可以是分子内的。
在多官能团化合物的分子内部发生的类似反应则称为分子内缩合反应。
缩合反应可以通过取代、加成、消除等反应途径来完成。
多数缩合反应是在缩合剂的催化作用下进行的，常用的缩合剂是碱、醇钠、无机酸等。
缩合作用是非常重要的一类有机反应，在有机合成中应用很广，是由较小分子合成较大分子有机化合物的重要方法。
有时两个有机化合物分子互相作用成一个较大的分子而并不放出简单分子，也称缩合。
常见的缩合反应类型①羟醛缩合反应为醛、酮或羧酸衍生物等羰基化合物在羰基旁形成新的碳-碳键，从而把两个分子结合起来的反应。
这些反应通常在酸或碱的催化作用下进行。
一个羰基化合物在反应中生成烯醇或烯醇负离子后进攻另一个羰基的碳原子，从而生成新的碳-碳键。
最简单的例子是乙醛的羟醛缩合反应：②克莱森缩合反应含有α-活泼氢的酯类在醇钠、三苯甲基钠等碱性试剂的作用下，发生缩合反应形成β-酮酸酯类化合物，称为克莱森缩合反应，反应可在不同的酯之间进行，称为交叉酯缩合；也可将本反应用于二元羧酸酯的分子内环化反应，这时反应又称为迪克曼反应(Dieckmann reaction)。
例如，乙酸乙酯在乙醇钠作用下生成乙酰乙酸乙酯：③苯偶姻缩合反应芳香族醛在氰化钾作用下发生两分子缩合，生成苯偶姻类化合物：④偶姻缩合反应羧酸酯与钠发生双分子还原，生成偶姻类化合物。
如以适当的链状二元羧酸酯为原料，通过这个反应，使发生分子内偶姻缩合，能制得中环化合物：⑤曼尼希反应醛或酮与甲醛和二级胺或一级胺在弱酸性条件下发生氨甲基化反应。
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聚合反应器简介 (Introduction of Polyreactor)
主要介绍管式聚合反应器和塔式聚合反应器。
内容提要
The focus and emphasis of this course
课程的重点：chapter3-4
理想反应器流动模型，设计计算(VR)； 聚合反应器的特点； 实际反应器与理想反应器之间的差别； 聚合过程的工程分析.
高分子化学
高分子科学的理论基础。主要研究高分子 及其聚集态的结构、性能、表征以及结构与性能、结构 与外场力的影响之间的相互关系，指导高分子化合物的 分子设计和高聚物作为材料的合理使用。
高分子工程 研究涉及聚合反应工程、高分子成型工艺及 相应的理论、方法的研究，为高分子科学与高分子工业 间的衔接点。
高分子物理
Flow pattern picture for impeller with wall scraper taken by CCD camera
主要参考文献 (中文)
1 莱顿. 生物系统的流体动性. 北京：科学出版社， 1980 2 陈克复等. 食品流变学及其测量. 北京：轻工业出 版社, 1989 3 王振东. 春蚕到死丝方尽——谈液体的拉丝现象. 力学与实践，1994，16(1)：75～77 4 陈文芳. 非牛顿流体力学. 北京：科学出版社,1984 5 王仁,何友声等. 第19届国际理论与应用力学大会 (IUTAM)情况介绍. 力学与实践，1997,19(1)： 57～64
内容提要
Course Content Introduction
非牛顿流体的流动和传热(Non-Newtonian Fluids)
主要介绍非牛顿流体在流动、传热、传质等过程中的特点， 及对聚合过程的影响；结合高聚物实际，对典型的非牛顿 流体的性质，流动变形的测量方法，流动过程和传热过程 的计算方法等进行介绍和讨论。
P.R.E
仪表和自 动控制
系统工程
高分子物理化 学高分子化学
化学工程
Course objectives
outline
Engineers and scientists in the following industries will benefit by attending:
petrochemicals chemicals polymer and plastics manufacturing pharmaceuticals
outline
连锁聚合方法 本体聚合 溶液聚合 悬浮聚合 乳液聚合 逐步聚合方法 熔融缩聚 溶液缩聚 界面缩聚 固相缩聚
outline
The relationship between polymer reaction engineering and other subjects
高分子工艺学
化工机械
牛顿黏性定律 牛顿 1687 年发表了以水为工作介质的一维剪切 流动的实验结果。 流体流动时产生内摩擦力的性质，称为黏性。 流体黏性越大，其流动性 就越小。从桶底把一桶甘 油放完要比把一桶水放完 慢得多，是因为甘油流动 时内摩擦力比水大的缘故。
Flow pattern for impeller with wall scraper simulated with CFD (Computational fluid dynamics)
outline
研究高分子化合物合成、改性，高分子及其聚集态的结 构、性能，聚合物的成型加工等内容的一门综合性学科。 包括高分子化学、高分子物理、高分子工程几个领域。
高分子 工程
高分子 科学 高分子 化学 高分子 物理
高分子科学的知识框架
outline
高分子科学的基础。主要研究高分子化合 物的分子设计、合成及改性，担负为高分子科学研究提供 新型化合物、为国民经济提供新材料及合成方法的任务。
Reference
Polymerization Process Modeling, Neil A. Dotson, Rafael Galvá n, Robert L. Laurence, Matthew Tirrell, VCH Publishers, Inc. (New York) 1995 (ISBN 0471186155) Principles of Polymerization Engineering , Second Edition, Joseph A. Biesenberger, Donald H. Sebastian, Wiley-Interscience (New York) 1983 (ISBN 0471086169) Fundamentals of Polymer Engineering , Second Edition, Rakesh Kumar Gupta, Anil Kumar . Published 2003 CRC Press, Wiley, New York, (ISBN 0824708679)
由此得到了著名的牛顿黏性定律
u y
（1-33）
式中τ是作用在上平板流体平面上的剪应力， 斜率μ为比例系数，称为黏性系数，或动力黏 度（viscosity），简称黏度。 式(1-33)所表示的关系，称为牛顿黏性定律。
牛顿黏性定律实验
y
u
x 生
u=0
实验是在两平行平板间充满水时进 行的，如图所示。设有上下两块平 行放置而相距很近的平板，两板间 充满着静止的液体，下平板固定不 动，上平板在其自身平面内以等速 U向右运动。此时附于上下平板的 流体质点的速度分别为U和0，两平 板间的速度呈线性分布。
运动着的流体内部相邻两流体层间由于分子运动而产
高分子科学的知识框架
分子结构 形态形状
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使 用 性 能
小分子化石油 天燃气 煤 其它
循环利用
聚合反应工程
高分子工程
聚合物成型加工
高分子科学
化学工程 …... 高 分 子 化 学 高分子物理 材料力学 流体力学 …...
有机化学 无机化学
物理化学 分析化学
物 理
高分子化学的研究对象 聚合原理 连锁聚合 逐步聚合 开环聚合 聚合物的化学反应 聚合方法
What is Chemical Engineering
outline
outline
The effects of the polymer reaction
1. 反应器形式、结构、尺寸； 2. 操作条件（如温度、压力、时间等）； 3. 流体流动、传质、传热。
The characteristic for polymer process • 大分子具有可塑、成纤、成膜、高弹等特性 • 产品可用作塑料、纤维、橡胶、涂料等用途 • 聚合过程是一个随机的过程 • 大分子可形成分子量分布和组成分布 • 强烈的放热反应
课程的难点：
搅拌聚合釜的设计、传热、传质和放大，有一定 的深度与广度，使学生开拓思路，扩大视野，增 强工程观念。
第二章 非牛顿流体的流动和传热
CHAPTER 2 Flow and Heat-Transfer for Non- Newtonian Fluids
主要参考文献(英文)
1. Housam Binous: “Flow of Non-Newtonian Fluids” , 2004 2. W.L.Wilkinson: “Non-Newtonian Fluids”, 1960 3. ier: “The Flow of Complex Mixtures in Pipes”, 1972 4. F.A.Holland: “Fluid Flow for Chemical Engineers” , 1973 5. J.M.Coulson: “Chemical Engineering”, Vol. 3, 1971
化学反应工程基础 (Chemical Reaction Engineering)
主要介绍关于化学反应器流动模型的一些基本知识，包括 理想反应器流动模型，物料在反应器中的混合程度，和化 学反应的关系，连续流动反应器中的混合程度等。
内容提要
Course Content Introduction
聚合过程的动力学分析
本章主要内容 (Chapter Outline)
非牛顿流体的概念 分类，特征，流动特性 流变性的测量方法 非牛顿流体的流动 圆管中的流动计算 非牛顿流体的传热 层流传热，湍流传热
本章重点及难点
(Emphasis and nodus)
非牛顿流体的概念
非牛顿流体的流动特性 非牛顿流体在圆管中流动的计算 高聚物剪切流动曲线
Fundamentals of Polymer Reaction Engineering
Recommended
Text Book:
史子瑾主编《聚合反应工程基础》，化学工业出版社. 计其达主编《聚合过程及设备》，化学工业出版社.
Reference
朱炳辰主编《化学反应工程》，化学工业出版社。 Chemical Reaction Engineering, Third Edition,
CHAPTER 1 Introduction
---- Course aims, objectives and outline
尼 龙
outline
由多种原子以相同的、简单的结构单元通过共价键多 次重复连接而成的相对分子质量很大的化合物。
顺丁橡胶 聚氯乙烯
相对分子质量 1.2~1.8×104 相对分子质量 25~30×104
内容提要
Course Content Introduction
搅拌聚合釜的传热和传质
(The Heat and Matter Transfer of Polyreactor with Stirred)