chapter 5聚合物制备
化工加工中的聚合物制备技术
化工加工中的聚合物制备技术化学合成聚合物是一种重要的工业制造方法，因为这种方法可以生产各种高性能材料，如塑料、橡胶和聚合物涂料。
聚合物是由高分子化合物构成的材料，可以通过化学反应将单体转化为高分子。
聚合物制备技术在使用过程中需要注意几个重要的环节，如化学反应条件、控制分子结构和性能等。
本文将介绍化工加工中的聚合物制备技术，包括聚合物的生产方法、化学反应条件和控制分子结构和性能。
聚合物的生产方法聚合物生产方法可分为溶液聚合、乳液聚合、悬浮聚合和溶剂法。
溶液聚合是将聚合物单体直接溶解在溶剂中进行反应。
溶液聚合不仅适合于大分子量聚合物，而且产率高。
乳液聚合是将聚合单体和表面活性剂混合，形成微小的液滴悬浮在水中反应形成聚合物颗粒。
悬浮聚合是将聚合单体和表面活性剂混合，形成微小的聚合物颗粒悬浮在水中反应形成聚合物颗粒。
溶剂法是将聚合单体溶于溶剂，然后加入引发剂进行反应。
化学反应条件化学反应条件指的是聚合反应需要的温度、时间、引发剂浓度等因素。
聚合反应需要确保反应物在适当的温度下进行，以充分发挥反应的速率和选择性。
引发剂浓度是影响反应速率和产物分子量的重要因素。
此外，引发剂类型、种类和浓度也会影响聚合物的质量和性能。
聚合反应时间是指必须维持引发剂和反应物的反应时间直到反应完成为止。
控制分子结构和性能聚合物的性质和应用与其分子结构有密切关系。
控制分子结构和性能包括聚合物的分子量分布、分子结构和分子取向。
分子量分布是指聚合物的分子链长度和分子量分布的均匀性。
分子结构是指聚合物的化学结构和化学键的类型。
分子取向是指聚合物分子主轴方向的排列方式。
控制分子组织可以通过微调反应条件和引发剂选择进行控制，从而调节聚合物的性能。
结论本文阐述了化工加工中的聚合物制备技术，包括聚合物的生产方法、化学反应条件和控制分子结构和性能。
通过了解聚合物的基本原理和工艺流程，可以更好地控制聚合物的性能和质量，并为制造高性能材料提供更好的能力和工具。
聚合物的制备和应用
聚合物的制备和应用聚合物是由许多重复单元组成的大分子化合物，具有高分子量和多种理化性质。
它们在各个领域中广泛应用，包括塑料制品、纺织品、医学材料等。
本文将探讨聚合物的制备方法以及在不同领域中的应用。
一、聚合物的制备方法1. 自由基聚合法自由基聚合法是最常见的聚合物制备方法之一。
在该方法中，单体分子通过自由基化合物引发聚合反应。
这种方法适用于合成树脂、纤维和乳液等。
2. 阳离子聚合法阳离子聚合法利用阳离子引发剂催化单体的聚合反应。
这种方法通常用于合成丙烯酸酯、苯乙烯和乙烯等聚合物。
3. 阴离子聚合法阴离子聚合法利用阴离子引发剂来催化单体的聚合反应。
这种方法适用于合成丁腈、丁二烯和丁苯胶等聚合物。
4. 缩聚聚合法缩聚聚合法通过缩聚反应，将两个或更多的单体结合成一个分子。
这种方法适用于合成脲醛树脂、聚酰亚胺和聚酯等。
二、聚合物的应用1. 塑料制品聚合物在塑料制品中具有广泛的应用。
例如，聚乙烯和聚丙烯是常见的塑料材料，用于制造瓶子、袋子和容器等。
聚氯乙烯是一种优良的耐腐蚀材料，常用于制造水管和电线套管。
聚酯树脂被广泛应用于纺织品、塑料瓶和包装材料等领域。
2. 纺织品聚合物在纺织品行业中有着重要作用。
例如，聚酯纤维具有优异的耐磨损性和耐久性，常用于制造服装和家居用品。
尼龙是一种强度高、柔软度好的合成纤维，常用于制造绳索、丝袜和衣物。
3. 医学材料聚合物在医学领域有广泛的应用。
例如，聚乳酸被用于制造缝线和身体可吸收的医疗缝合线。
聚氨酯被用于制造心脏起搏器和人工关节。
聚丙烯被用于制造医疗设备和器械。
4. 包装材料聚合物在包装行业中被广泛应用。
例如，聚乙烯袋被用于食品和日用品的包装。
聚苯乙烯被用于制造保鲜盒和泡沫塑料包装。
聚酯薄膜被用于制造塑料瓶和礼品包装。
5. 电子材料聚合物在电子行业中具有重要作用。
例如，聚光合物被用于制造电容器和绝缘材料。
硅酮橡胶被用于制造电线和电缆，提供电绝缘和保护功能。
聚酰亚胺被用于制造印制电路板和太阳能电池。
选修5第五章第一节合成有机高分子化合物的基本方法
选修5第五章第一节合成有机高分子化合物的基本方法首先，合成有机高分子化合物的基本方法是“聚合反应”。
聚合反应即多个单体（Monomer）经过反应而结合在一起形成一个大分子的特殊反应，可以采用高分子化学方法和高分子物理化学方法实现。
其中，高分子化学方法包括自由基聚合反应，共轭聚合反应，缺氧聚合反应，杂环聚合反应等，这是当前应用较为广泛的方法；而高分子物理化学方法则有熔融聚合反应，溶剂聚合反应，溶解聚合反应，脱水聚合反应等，特别适用于在空气中合成复杂难制的有机高分子化合物。
其次，还有一种合成有机高分子化合物的基本方法叫做“聚加成反应”，即利用两种不同的原料分别在活性基团官能团发生反应后生成高分子化合物，从而实现有机高分子的合成。
聚加成反应相比聚合反应更具有立体特性，可以利用它来合成特殊结构的有机高分子化合物。
最后，合成有机高分子化合物的基本方法还有“聚分子工程”。
聚合物合成和制备-赵京波部分课件
• 光降解聚合物
如光降解塑料等。
• 生物降解性聚合物
各种脂肪族聚酯、聚酯酰胺、聚酸酐、复合降解材料等。
第一章 聚合物的降解及生物降解
1.1 聚合物的降解
环境引起的聚合物崩解（Disintegration），包括 物理性质的变坏（deterioration）和聚合物的降解 （Degradation）等。
3.3.1 聚(α-羟基酸)
聚乳酸、聚羟基乙酸、及乳酸-羟基乙酸共聚物等。
1. 合成方法
H 3 C C* H HO COOH
L a c tic a c id
C at n H 2O
H 3 C C* H
H [ O C ] nO H
O
P LA ( n < 200 )
Hydro and
Biodegradation
O
(O O )n
O CO O H
（2）缩聚法
☆ 直接缩聚法 高真空度。所得PLA的 分子量＜2万；
☆ 溶液缩聚 以二苯醚等为溶剂、减压共沸脱水。设备复
杂。所得PLA： Mw=140000
☆熔融-固相缩聚：
表1 熔融/固相缩聚法制备PLLA
反应
熔融缩聚 热处理
固相缩聚 固相缩聚
时间 （h）
真空度
Mw
☆ 合成:
H e a t, p r e s s u r e
O
C H 2C H 2 C O C a ta ly s t
C H 2 C H 2 C C H 2 C H 2 C H 2
• 制备方法及条件与LDPE相似。 • CO含量：0.5～4.0%; • 熔融指数:0.5～1.5g/10min.
聚合物制品的制备工艺
聚合物制品的制备工艺
聚合物制品的制备工艺可以分为以下几个步骤：
1. 原料准备：根据制备目标选择适当的聚合物原料，如聚乙烯、聚丙烯等。
然后通过预处理工艺，如粉碎、筛分等，将原料处理成适合制备的形态。
2. 聚合反应：根据聚合物的化学结构和反应机理，选择适当的聚合反应方法。
常用的聚合反应方法包括溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合等。
在聚合反应中，通常需要添加引发剂、催化剂等辅助剂，来促进聚合反应的进行。
3. 塑化加工：将聚合物产物经过塑化加工，使其变得柔软可塑，并得到所需的形状和尺寸。
常见的塑化加工方法包括挤出、压缩成型、注塑、吹塑等。
4. 后处理：对塑化加工后的聚合物制品进行一些后处理工艺，如冷却、模具清理、表面处理等。
这些后处理工艺可以使聚合物制品具有更好的质量和性能。
5. 检验与包装：对制备好的聚合物制品进行质量检验，确保其符合规定的标准。
然后进行包装，以方便储存和运输。
需要注意的是，不同类型的聚合物制品具有不同的制备工艺，具体的制备工艺会根据制品的用途、性能要求和制备设备的不同而有所差异。
以上只是一个一般的
制备工艺流程，具体的工艺细节还需要根据具体的制品进行调整。
化学中的聚合物制备技术
化学中的聚合物制备技术化学是自然科学中十分重要的分支，在生产生活中具有不可替代的地位。
其中的聚合物制备技术是目前化学领域中的热点之一。
本文将从聚合物的概念入手，通过实际案例，介绍聚合物制备技术的原理和应用。
一、聚合物的概念聚合物，指由大量单体分子在一定条件下发生化学键结合而成的大分子化合物。
简而言之，就是许多小分子通过反应连接在一起，形成了大分子。
例如我们常说的塑料、橡胶、纤维等都是聚合物。
二、聚合物的制备方法聚合物的制备方法主要有三类：自由基聚合、阴离子聚合和阳离子聚合。
其中，自由基聚合是应用最广泛的一种方法。
其基本原理是在有机溶剂中加入较强的引发剂，使得单体发生自由基反应而连接形成大分子。
以聚苯乙烯为例，它由苯乙烯单体经过自由基聚合而成。
在制备过程中，首先将苯乙烯放入反应釜内，在加入引发剂。
待反应开始后，单体分子逐渐加入反应中，形成自由基，最后连接形成聚苯乙烯。
三、聚合物制备技术的应用1. 化纤生产聚合物制备技术在化纤生产中得到广泛应用。
以聚酯纤维为例，其制备过程中，先将酸、醇和催化剂混合，让酸醇酯化反应产生聚酯，最后通过聚合和纺丝技术形成纤维。
这种聚合物具有优异的柔软度和透气性。
2. 塑料制品聚合物制备技术在塑料制品中的应用非常广泛。
例如聚乙烯、聚氯乙烯等常用的塑料制品，就是通过聚合物制备技术制成的。
这些塑料在制造过程中的成型性能非常出色，广泛用于包装材料、电池、泡沫材料等领域。
3. 橡胶制品橡胶也是通过聚合物制备技术制成的。
例如当今广泛使用的合成橡胶就是由丁苯橡胶、乙丙橡胶、聚异戊二烯等单体聚合而成。
这些橡胶具有非常出色的弹性和抗磨损能力，广泛应用于轮胎、密封件等领域。
4. 其他领域聚合物制备技术被广泛应用于其他领域，例如电池隔膜、涂料、油墨等。
其中，用于制造电池隔膜的聚合物，可以有效地隔离电子、离子等，提高电池的效率和寿命。
四、结语通过上述实例，我们可以看出聚合物制备技术在生产生活中的应用非常广泛。
聚合物的制备及其应用
聚合物的制备及其应用聚合物是由单体经过聚合反应而成的高分子材料，适用于广泛的化学、医学、食品、能源和电子等领域。
因其化学稳定性、物理性质和可处理能力，聚合物在医疗器械、塑料、纤维、涂料、油墨和粘合剂等应用中占有重要地位。
本文将重点介绍聚合物的制备过程和应用领域。
一、聚合物的制备聚合物的制备过程一般包括以下几个步骤：1. 选择合适的单体单体是聚合物合成的原料，不同单体的选择会对聚合物的性质产生影响。
一般选择具有活性的单体，如丙烯酸甲酯、苯乙烯等。
此外，还需要考虑单体的成本、可获得性和安全性等因素。
2. 四种聚合反应类型聚合反应一般分为四种类型：自由基聚合反应、阴离子聚合反应、阳离子聚合反应和金属催化剂聚合反应。
这些反应类型都会产生长链高分子，但反应条件和反应机理有所不同。
3. 选择适当的引发剂引发剂是聚合反应的起始物，可以分为自由基引发剂、阴离子引发剂和阳离子引发剂。
选择适当的引发剂可以控制反应速率和反应度数。
4. 控制聚合反应条件聚合反应一般在合适的温度、压力和反应介质下进行。
温度和压力的选择会直接影响反应速率，反应介质则会影响反应条件和反应物的相互作用。
二、聚合物的应用1. 医疗器械聚合物被广泛应用于医疗器械和设备中，如人工关节、心脏支架和缝合线等。
这些聚合物需要具有良好的生物相容性、生物降解性和机械强度，以确保其能够安全使用并为病人提供有效的治疗。
2. 塑料聚合物在塑料制品中扮演着重要的角色，如聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯等。
塑料在各个领域广泛应用，如家电、交通、建筑和电子等。
3. 纤维聚合物也被应用于纤维制品中，如化学纤维、合成纤维和天然纤维等。
这些纤维可以用于服装、地毯等领域。
4. 涂料聚合物的应用还扩展到涂料和油漆中。
这些涂料可以产生耐磨、防水、耐气候和保护层等效果，而聚合物也可以增加涂料的附着力和耐久性等性能。
5. 能源和电子聚合物也可以在能源和电子领域应用，如电池、电容器、光伏电池和导电高分子。
化学聚合物的制备
化学聚合物的制备化学聚合物是一类由重复单元组成的高分子化合物，其制备方法多种多样。
本文将介绍几种典型的化学聚合物制备方法，并探讨它们的特点和应用。
一、自由基聚合自由基聚合是一种常见的聚合物制备方法，如聚乙烯、聚丙烯等。
其制备过程主要包括以下几个步骤：1. 制备单体：选择适当的单体，如乙烯、丙烯等。
2. 引发剂：选择适当的引发剂，如过氧化物、光引发剂等。
引发剂可以引发单体发生自由基反应，从而开始聚合过程。
3. 反应条件：将单体和引发剂加入反应容器中，控制反应温度和时间，使聚合反应进行。
4. 聚合反应：引发剂引发单体发生自由基反应，不断添加单体分子，生成长链聚合物。
5. 分离纯化：通过沉淀、溶剂分离等方法，将聚合物从反应体系中分离出来，并进行纯化。
自由基聚合具有简单、高效、成本低的特点，因此被广泛应用于工业生产中。
二、阴离子聚合阴离子聚合是另一种重要的聚合物制备方法，如聚苯乙烯、聚丁二烯等。
其制备过程如下：1. 制备单体：选择适当的单体，如苯乙烯、丁二烯等。
2. 引发剂：选择适当的引发剂，如碱金属或金属有机化合物等。
引发剂会与单体形成稳定的负离子，从而开始聚合反应。
3. 反应条件：将单体和引发剂加入反应容器中，控制反应温度和时间，使聚合反应进行。
4. 聚合反应：引发剂与单体形成负离子，吸引附近的单体分子发生负离子加成，逐渐生成长链聚合物。
5. 分离纯化：通过溶剂抽提、重结晶等方法，将聚合物从反应体系中分离出来，并进行纯化。
阴离子聚合具有选择性高、分子量分布窄等特点，适用于制备高纯度、高性能的聚合物。
三、阳离子聚合阳离子聚合是一种常用的制备电解质聚合物的方法，如聚电解质、离子交换树脂等。
其制备过程如下：1. 制备单体：选择适当的单体，如甲基丙烯酸甲酯、乙烯酮等。
2. 引发剂：选择适当的引发剂，如酸或碱等。
引发剂能够与单体形成稳定的正离子，从而开始聚合反应。
3. 反应条件：将单体和引发剂加入反应容器中，控制反应温度和时间，使聚合反应进行。
聚合物的制备方法与性质研究
聚合物的制备方法与性质研究一、聚合物的制备方法1、聚合反应聚合反应是通过热稳定性聚合物的非可逆结合来制备聚合物的方法。
在这个过程中，单体以可被聚化的聚合试剂形式存在，这些试剂分子随着反应进行而结合起来形成高分子聚合物。
聚合反应根据聚合反应过程中引发聚合的引发剂类型，分为自由基聚合和离子聚合。
其中自由基聚合是最常用的方法。
2、缩合反应缩合反应是通过可逆结合来制备聚合物的方法。
在这个过程中，单体以微观上的单体形式存在，在引发物存在的情况下，单体被连接，形成宏观上的聚合物。
在这个过程中反应物是相对简单的有机分子，因此缩合反应可以用比聚合反应更多的有机化学反应代替或添加以制备新材料。
缩合反应可以使用的引发性物质非常多，这给了材料科学家无数的可能性。
3、重均聚合反应重均聚合反应是通过反应OCN同分异构体（O-双异氰酸酯N-丙基）向异构化或解聚来进行的。
双异氰酸酯（compare zu Isocyanaten）在空气中具有容易的水解反应和缓慢的反应，因此需要使用有机溶剂作为催化剂来加速反应。
这个过程是以催化剂催化下的双异氰酸酯在溶液中短暂缩合，并与催化剂形成烷氨基化物。
随着反应的继续，形成的化合物经过断裂、重组和缩合等环节，形成高分子聚合物。
二、聚合物的性质研究1、热稳定性聚合物的热稳定性是指聚合物在高温下的稳定性。
这个概念在塑料和橡胶等材料中尤其重要。
高温性能的改进是在工程耐热塑料和“连续使用温度”等材料中的最主要目标。
2、机械性能聚合物的机械性能是指聚合物在机械应力和塑性变形下的性能。
聚合物的强度和刚性与其化学组成和聚合方式有关。
线性聚合物和两互连聚合物由于其结构不同，其机械性能也不同。
3、耐老化性能聚合物的耐老化性能是指聚合物在持久暴露于紫外线和其他辐射下的性能。
例如，聚合物的颜色及其外观是对其耐老化性能的一个指示。
4、稳定性聚合物的稳定性是指聚合物在光、热和其他特定条件下的稳定性。
仅有部分聚合物具有较高的稳定性。
聚合物制备原理
• 假卤素，又称类卤 素。指某些原子团， 它们在游离状态下 与卤素单质性质相 似。用于ATRP常 见的佳卤化物为C uS2CNEt2
CH3
H3C C Mn + Cu(S2CNEt2)Cl
NC
+M KP
CH3
H3C C Mn S2CNEt2
NC
+ CuCl
19
5 电子转移生成催化剂的ATRP
Mtn+1-X/Ligand Reducing Agent
thermoregulated phase-transfer catalysis (TRPTC)-based AGET ATRP
Initiator: alkyl pseudo-halogen 2-cyanopr op-2-yl 1-dithionaphthalate(CPDN)
Ligand: thermoresponsive PEG-supported pyridyl ligand
biphasi2c 6syste
diffusion regulated phase-transfer catalysis (DRPTC)based ICAR ATRP
• Initiator: ethyl α-bromophenylacetate (EBrPA) • Ligand:tris(2-pyridylmethyl)amine (TPMA) • Monomer:MMA
聚合物的制备
2）共聚物：由两种或两种以上的单体聚合而成的高分子。
制备方法
乳液聚合：
1、定义：借助于乳化剂和机械搅拌的作用，将单体分散
在水中形成乳液而进行的聚合反应。
2、乳化剂的作用：
1）作为表面活性剂，使水的表面张力降低，从而增加
单体（油相）在水中的分散能力。
2）乳化剂分子包围因搅拌而形成的油滴周围，形成稳
第三节
概 述
缩聚型聚合物的制备
定义：
缩合聚合反应（简称缩聚）：由含有两种或两种以上单 体相互缩合聚合而形成聚合物的反应，同时会析出水、 氨、醇、氯化氢等小分子物质。
缩聚型聚合物分类：
1）均缩聚物: 由一种单体缩聚而成的高分子。
2）共缩聚物：由两种或两种以上单体缩合而成的高分子。
制备方法
在同一时刻可具有不同的尺寸。上述性质决定了所谓高分
子的分子量和分子尺寸只能是某种意义上的统计平均值。
物质结构的多层次性：
1）链结构单元的近程有序 ① 高分子链的化学组成： 碳链高分子 杂链高分子（C与0、S和N等元素形成共价键） 元素高分子（ C与Si、B、P等元素形成共价键) 梯型和双螺旋型高分子 ② 侧基和端基 ③ 支化和交联（支化表现为多个端基）
本体聚合：
1、定义： 在不加入其他溶剂（除少量引发剂）的情况 下，在单体相中进行的聚合反应。
2、反应特点：
1）组分少，产品纯度、透明度高；
2）工艺简单，操作简便；
3）反应体系粘度大，温度不易控制； 4）若聚合物密度高于单体，反应需在密闭模具中进行。
悬浮聚合：
1、定义： 以水为介质并加入分散剂，在强烈搅拌下将 单体分散成若干小单体，经溶于单体内的引发剂引发而
化学实验制备聚合物
化学实验制备聚合物聚合物是由重复单元经化学键连接而成的大分子化合物。
化学实验可以通过聚合反应制备聚合物，聚合实验是化学课程中的重要实践环节之一。
本文将介绍一种常用的化学实验方法来制备聚合物，以下是具体的步骤和实验条件。
实验材料：1. 原料A：乙二醇2. 原料B：苯甲酸3. 催化剂：硫酸4. 活性剂：过硫酸铵5. 溶剂：甲苯6. 温度控制设备：恒温水浴器7. 反应容器：圆底烧瓶8. 分析仪器：红外光谱仪实验步骤：1. 将原料A（乙二醇）和原料B（苯甲酸）按照一定的摩尔比例混合均匀，这个比例可以根据具体需要制备的聚合物来确定。
将混合溶液转移到干净的圆底烧瓶中。
2. 在烧瓶中加入适量的溶剂（甲苯），用来调节反应溶液的浓度和粘度，有利于反应的进行。
3. 加入适量的催化剂（硫酸），催化剂能够提供反应所需的活化能，促进聚合反应的进行。
4. 在反应溶液中加入适量的活性剂（过硫酸铵），活性剂能够引发聚合反应的起始，加速反应速率。
5. 将装有反应溶液的烧瓶放入恒温水浴器中，设定适当的温度，保持恒定。
6. 在适当的时间间隔内，取出反应溶液进行化学分析，检测聚合程度和分子量。
7. 当达到所需的聚合程度和分子量时，停止反应，将反应溶液过滤、洗涤并干燥，得到聚合物产物。
8. 对聚合物产物进行红外光谱分析，确认其结构和化学键的形成情况。
实验条件：1. 温度：根据具体聚合反应的要求确定合适的温度。
通常，聚合反应在温度较高的条件下进行，以加快反应速率。
2. 摩尔比例：根据聚合物的化学结构和性质的要求，确定原料A和原料B的摩尔比例。
3. 催化剂和活性剂的用量：催化剂和活性剂的用量应根据具体的聚合反应体系和反应速率进行优化，以提高聚合效率和产物质量。
化学实验制备聚合物是一项复杂的过程，需要合理选择实验材料和实验条件，并进行实验操作。
通过实验方法可以有效地制备出具有特定结构和性质的聚合物，为化学研究和应用提供了重要的基础。
因此，化学实验制备聚合物是化学教育中不可或缺的一部分，也是培养学生动手能力和科学思维的有效途径。
聚合物合成工艺实验-8个实验
实验一无水无氧实验操作技术一、实验目的：学会一般的无水无氧操作二、实验步聚：1、仪器清单：双排管一只乳胶管数条真空泵一台玻璃支口瓶2只三通一个玻璃堵头2只止血钳两把酒精喷灯一只氮气源2、玻璃双排管的使用：a、双排管一端与氮气入口相连，另一端链接真空泵。
b、双排管支口链接乳胶管，乳胶管长度以刚刚伸出通风柜为宜。
乳胶管末端在不使用时用玻璃堵头封闭。
c、将乳胶管与支口瓶通过玻璃两通连接，进行抽换气操作。
充气是手指用力捏住乳胶管，使氮气缓慢进入支口瓶，防止倒吸；抽气时手指捏住乳胶管，防止粉末状药品被抽到双排管中污染双排管。
3、实验步骤：a、连接支口瓶与双排管。
b、反复练习充氮气，抽真空操作。
注意防止倒吸。
c、抽真空状态下烤瓶子（三次）。
d、学习加入固体药品。
e、学习加入液态药品。
f、学习使用三通。
g、练习将烤好的瓶子移入手套箱。
4、实验注意事项1、注意任何一个操作环节，避免空气、水分进入支口瓶中。
2、注意烤瓶子时必须为抽气状态。
3、注意加料（固、液）过程必须充气状态。
4、注意移入手套箱时支口瓶必须为负压状态。
5、放入手套箱过渡舱中的热瓶子必须完全冷却才可移入箱中（抽真空15分钟）。
四、思考题1、烤瓶子时必须为抽气状态，为什么？2、加料（固、液）过程必须充气状态，为什么？3、移入手套箱时支口瓶必须为负压状态，为什么？4、放入手套箱过渡舱中的热瓶子必须完全冷却才可移入箱中（抽真空15分钟），为什么？实验二配位聚合方法合成功能聚烯烃（一）一、实验目的：采用配位聚合方法，钒(III)配合物催化乙烯与烯丁醇共聚合，得到末端带有羟基的功能聚乙烯。
二、实验原理：前过渡金属催化的配位聚合反应。
金属中心为三价钒，配体为 -二酮亚胺。
助催化剂和保护剂为氯化二乙基铝、再活化剂为三氯乙酸乙酯。
三、实验步聚：1、仪器清单：聚合反应瓶（需烤瓶子）干燥乙烯气体干燥烯丁醇单体钒(III)催化剂三氯乙酸乙酯再活化剂（X mol/L）氯化二乙基铝助催化剂(Y mol/L)无水甲苯若干（支口瓶需要烤）装催化剂溶液的小安瓶一个2、实验步骤：a、烤瓶子，取无水甲苯备用。
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按形态分：固体、液体、粉末橡胶
5.2 顺丁橡胶
• 顺丁橡胶简介 • 原料与催化剂 • 镍系顺丁橡胶的工艺选择（溶剂体系、搅
拌、反应器优化、传热） • 镍系顺丁橡胶的工业生产过程（工艺流
程、质量控制） • 相关技术进展
顺丁橡胶简介
顺丁橡胶 Butadiene rubber
• 顺丁橡胶－－全套国产技术－－数十万吨
配方
• 其他助剂： EDTA：螯合剂，调节Fe浓度 分子量调节剂：十二烷基硫醇 保险粉：连二亚硫酸钠－强还原剂－除氧 终止剂：二硫代氨基甲酸钠
引发体系的机理
铁离子的活化作用
顺丁橡胶种类
顺丁橡胶简介
顺丁橡胶种类
顺丁橡胶简介
镍系催化剂的特点
• 相对钴系催化剂而言：提高单体浓度对 产物性能无影响
• 可以在较高温度下进行聚合，而几乎不 影响顺式结构含量
• 分子量分布相对宽
顺丁橡胶简介
顺丁橡胶特点
优点 • 耐磨性好 • 耐低温性能好 • 弹性高 • 耐老化性能比较好 • 易与其他橡胶并用
镍系顺丁橡胶的工业生产过程
基本流程
P109~110
镍系顺丁橡胶的工业生产过程
流程特点
• 三元催化剂体系：催化剂的准确配制、 计量、陈化
• 催化剂、物料（单体、溶剂）的保护： 氮气
• 控制转化率：85% • 剩余催化剂的处理：失活
5
镍系顺丁橡胶的工业生产过程
控制指标
国家标准（大致如下）：p125~126 • 门尼粘度：40～50 • 灰分：<0.5% • 凝胶含量：<1% • 顺1，4结构：>94%
则其产物大分子链中顺式约占16.6%， 反式约占46.3%，乙烯基约占13.7%。
低温乳液聚合生产丁苯橡胶典型配方
原料及辅助材料
单
体
丁
二
烯
苯
乙
烯
相对分子质量调节剂 叔十烷基硫醇
介
质
水
乳
化
剂
歧化松香酸钠
烷基芳基磺酸 钠
引发剂 体系
过氧化物
活化 剂
还原剂 螯合剂
过氧化氢对孟 烷
硫
酸亚
铁
雕
白
粉
EDTA
缓
冲
镍系顺丁橡胶的工业生产过程
影响聚合反应的因素 p126~129
• 催化剂：陈化方式、陈化条件、配制的浓 度、用量和配比
• 单体浓度（丁油浓度） • 聚合温度 • 杂质
镍系顺丁橡胶的工业生产过程
影响门尼粘度和凝胶含量的因素
• 相对分子量 25～30万：p131 • 分子量分布：降低首釜的聚合温度、提
高单体浓度、减少返混 • 降低支化度 • 凝胶 • 顺式含量：催化剂、聚合温度相关
剂
磷
酸
钠
聚 合 温 度 化 率，%
聚 合 时 间，h
配方I 70 30 0.20 200 4.5 0.15
0.08
0.05 0.15 0.035 0.08
5 60 7-12
配方II 72 28 0.16 195 4.62 －
0.06-0.12
0.01 0.04-0.10 0.01-0.025 0.24-0.45
2014～2015年度 2nd semester
“聚合物制备工程”
第五章 合成橡胶与弹性体
北京化工大学
内容介绍
5.1概论 5.2顺丁橡胶 5.3丁苯橡胶 5.4丁基橡胶 5.5乙丙橡胶 5.6异戊橡胶 5.7丁腈橡胶 5.8丙烯酸酯橡胶 5.9氯丁橡胶 5.10 热塑弹性体（SBS）
重点内容
了解内容
• 根据体系粘度的大小：兼顾溶解能力和 降低粘度 抽余油：胶液粘度低、搅拌功率小、传 热好、生产能力大等
• 资源条件、回收工艺、毒性 抽余油：回收易、毒性小、资源丰富
镍系顺丁橡胶的工艺选择
搅拌器
聚合体系特点 • 第一釜粘度相对小 • 后续釜：高粘度体系 • 容易生成凝胶 • 容易挂胶
P123~124
已烷和庚烷的混合脂肪烃溶剂，沸程 70%庚烷加苯的混合溶剂，庚烷沸程96-
65-90℃，毒性很低。采用六塔流程 105℃，甲苯沸点110℃，有毒；采用五塔
回收。
流程回收。
三釜连续聚合。首釜温度70-80℃， 三釜连续聚合。首釜温度65℃，二、三釜
二、三釜为90℃，转化率为85%，胶 亦为 65℃，转化率为 90%， 胶液浓度为
夹套冷却，二、三釜充冷油冷却。
双 釜 凝 聚 工 艺 ， 首 釜 100M3 ， 二 釜 三釜凝聚工艺，首釜100M3，二、三釜均
60M3
为60M3
无在线分析，转化率和门尼人工取样 用铯137γ-射线在线测控转化率，原料和门
测定
尼亦有在线分析，并对聚合釜温与进料参
数相关联实施计算机控制
胶质量与日本相当，能耗高60％。
• 其他助剂： 终止剂：乙醇
防老剂：264
• 催化体系：三元催化体系－环烷酸 镍、三异丁基铝、三氟化硼乙醚络合 物
原料与催化剂
丁二烯
• 单体
H2C
CH2
Bp:－4.4℃
常压下无色、略带香 甜味的气体
• 来源
多种方法制备：例如粮 食－乙醇－丁二烯路 线
目前：石油路线，丁烷 脱氢气制备－－C4原 料
原料与催化剂
相关技术进展
技术进步
• 催化剂方式的完善 • 水的应用 • 自行终止技术 • 其他催化剂的开发：稀土催化剂
沈之荃院士，高分子化学家。1931年5 月27日生于上海。1952年毕业于上海 沪江大学化学系。1980年调入浙江大 学化学系任教，1984年晋升为教授。 1995年当选中国科学院院士。
稀土催化剂催化二烯烃的微观结构
稀土顺丁橡胶
¾Bayer 公司和Enichem 弹性体公司已于1988、1989代 末期先后实现了LnBR 工业化；产量接近10万吨 ¾Bayer开发了基于钕催化剂的气相聚合工艺 ¾中国石油锦州石化2万吨（2005年），牌号：BR9100
试制的轮胎耐久性能提高32.9％，高速 性能提高54.2％，表面温度降低20℃以 上，疲劳寿命提高50％
镍系顺丁橡胶的工艺选择
传热
溶液聚合制备顺丁橡胶的传热 • 夹套传热：盐水－7℃ • 釜外冷却器 • 丁油预冷
镍系顺丁橡胶的工业生产过程
P109~110
镍系顺丁橡胶工业基本工序
溶液聚合制备顺丁橡胶的主要工序 • 催化剂、终止剂和防老剂的配制与计量 • 丁二烯的聚合 • 胶液的凝聚 • 橡胶的脱水和干燥 • 单体、溶剂的回收和精制
镍系顺丁橡胶的工艺选择
最初的搅拌器 •我国用偏框式搅拌器生产 顺丁橡胶； •功率较小，混合不好，粘 釜严重，釜壁传热差。
改进的搅拌器 •我国用内外单螺带搅拌器 生产顺丁橡胶； •由于没有使用刮刀，粘釜 严重，釜壁传热差。
镍系顺丁橡胶的工艺选择
搅拌器
• 根据特点，首釜与后 续釜采用不同的搅拌 形式
• 早期：首釜－偏框 式；后续釜－双螺带 搅拌
• 成因：催化剂：用量、组分比例、分散状 况
• 防止：p134
镍系顺丁橡胶的工业生产过程
聚合物后处理
国外四釜
国内两釜
6
镍系顺丁橡胶的工业生产过程
镍系顺丁橡胶流程图
镍系顺丁橡胶的工业生产过程
镍系顺丁橡胶流程框图
丁二烯
精制
精制 单体
催化剂
溶剂
回收单体 水蒸气
水
聚合
脱单体 凝聚
终止剂 防老剂
掺合 溶剂
胶粒－水
催化体系
• 环烷酸镍 • 三异丁基铝：危险 • 三氟化硼乙醚络合物：危险
原料与催化剂
催化体系的配制
• 陈化：催化剂的预混反应
结论：P119 • 金属镍、二价镍无活性 • 低价镍具有活性 • 铝剂的作用：还原、活化 • 硼的作用：提供F
原料与催化剂
原料与催化剂
单金属配位机理
3
镍系顺丁橡胶的工艺选择
顺丁橡胶工业聚合的特点
液浓度为17%。
20%。
采 用 容 积 为 30M3 的 釜 式 反 应 器 ， 其 生 产 强 度 为 500t/M3 年 ， 聚 合 反 应 时 间为1.6h,用双螺带搅拌器，-7℃盐水
夹套冷却，二、三釜充冷油冷却。
采用20M3、30M3两种C&R反应器，生产 强度为214t/M3年，聚合反应时间4h。反 应器用螺杆-导流筒式，带有刮壁板，液氨
• 现在：首釜－双螺带 或组合式搅拌＋刮 刀；后续釜：双螺带 ＋刮刀
4
镍系顺丁橡胶的工艺选择
C&R反应器 导流筒内混合好 但筒内外循环不良
将螺带改成螺杆，导流筒 内外循环改善
日本用于生产顺丁橡胶的反应器
前苏联用于生产顺丁橡 胶的反应器
镍系顺丁橡胶的工艺选择
镍系顺丁橡胶反应器优化
反应器底部设置高速分散桨叶，快速分 散和混合催化剂和丁二烯 聚合机理为慢终止，流动应接近平推 流，反应器长径比应大，抑制轴向返混。 采用刮壁式桨，提高传热效率。
7
反式聚异戊二烯
顺式聚异戊二烯
反式-1,4-聚异戊二烯(TPI)又称合成杜仲胶, 是通用天然橡胶(NR)或异戊橡胶(顺式1,4-聚异戊二烯IR)的同分异构体。
青岛科技大学黄宝琛教授的发明
负载钛催化异戊二烯本体沉淀聚合方法，直接合成出 TPI粉料的新技术 室温下TPI易结晶,是一种低熔点(约60℃)塑料,可制成 在身体上直接复形的医用夹板、矫形器材等。 交联后，TPI可以作为橡胶
回收溶剂
溶剂回 收工段
振动筛脱水 挤压脱水 挤压干燥
干燥
顺丁或异戊 二烯橡胶
顺丁橡胶生产工艺和设备的比较
引发 体系