高分子合成工艺学
高分子材料技术手册
目录第一章高分子材料的合成工艺 (1)1.1 基本概念 (1)1.2 高分子聚合物的聚合反应 (3)1.2.1 缩合聚合 (3)1.2.2 加成聚合 (3)1.2.3 开环聚合 (5)1.3 高分子聚合物的聚合方法 (6)1.3.1本体聚合 (6)1.3.2 溶液聚合 (6)1.3.3悬浮聚合 (7)1.3.4乳液聚合 (8)1.4 高分子塑料的混合与塑化 (8)1.4.1原料的准备 (9)1.4.2 混合 (9)1.4.3塑化 (10)1.4.4粉碎和粒化 (11)第二章高分子材料的成型加工工艺 (13)2.1 成型工艺原理 (13)2.2 可加工性质 (13)2.3成型加工工艺 (14)2.3.1挤出 (14)2.3.2 注射模塑 (16)2.3.3 中空吹塑成型 (19)2.3.4 热成型 (19)2.3.5 拉幅薄膜成型 (20)2.3.6 冷成型 (20)2.4 橡胶的塑炼与混炼 (21)2.4.1 生胶的塑炼 (21)2.4.2 塑炼工艺 (23)2.4.3、胶料的混炼 (25)2.4.5 混炼工艺 (27)第三章高分子材料改性 (30)3.1 绪论 (30)3.2 化学改性 (30)3.2.1 化学反应的特征 (31)3.2.2 聚合物的基团反应 (32)3.2.3 聚合物的共聚反应 (35)3.2.4 氧化处理改性 (35)3.3物理改性 (36)3.3.1 高分子共混 (36)3.3.2 有机小分子共混 (38)3.3.3 无机小分子共混 (38)3.4 加工工艺改性 (38)3.4.1 聚合物聚合度的改变 (38)3.4.2 等离子体处理 (39)3.4.3 热处理 (39)第四章塑料性能检测 (40)4.1 绪论 (40)4.2.塑料性能测试的概述 (40)4.2.1 概述 (40)4.2.2 塑料性能测试的标准 (41)4.2.3 热塑性塑料性能测试样条制备 (42)4.2.4 性能测试时试验条件 (42)4.3 塑料物理性能测试 (43)4.3.1 塑料密度与相对密度的测定 (43)4.3.2 塑料吸水性的测试 (44)4.4 塑料力学性能测试 (44)4.4.1 拉伸性能测试 (44)4.4.2 弯曲性能测试 (45)4.4.3 冲击性能测试 (45)4.4.4 塑料硬度测试 (45)4.5塑料热性能测试 (46)4.5.1 塑料的热稳定性能测试 (46)4.5.2 塑料流动性测试 (47)4.6塑料老化性能测试 (49)4.6.1定义 (49)4.6.2 引起老化的原因 (50)4.6.3老化现象 (50)4.6.4研究老化的意义 (50)4.6.5 老化试验方法 (50)4.7 塑料其他性能测试 (50)4.7.1透光率与雾度的测试 (50)4.8 常用的性能测试仪器操作 (54)4.8.1 力学性能检测设备 (54)4.8.2 热学性能检测设备 (55)4.8.3 光学性能检测设备 (55)4.8.4 塑料老化性能及有关理化性能检测设备 (56)4.8.5 实验室加工设备 (56)附表：各种高分子材料的简称 (57)第一章高分子材料的合成工艺1.1 基本概念单体(Monomer)----高分子化合物是由一类相对分子质量很高的分子聚集而成的化合物，也称为高分子、大分子等。
高分子合成技术
高分子合成技术高分子合成技术是一种重要的化学工艺，其应用广泛，可以制备出多种功能性高分子材料，如塑料、橡胶、纤维、涂料等。
本文将介绍高分子合成技术的基本原理、分类、合成方法以及应用领域等方面的知识。
一、高分子合成技术的基本原理高分子合成技术是指将单体（也称为单体物质）通过化学反应转化为高分子的过程。
单体是指可以通过化学反应形成高分子的单元分子，如乙烯、苯乙烯、丙烯酸等。
高分子是由许多单体分子通过共价键连接而成的大分子，其分子量通常在几千到数百万之间。
高分子合成的基本原理是通过化学反应将单体分子连接起来，形成高分子链。
这种连接方式通常是通过共价键连接，而不是通过物理吸附或静电作用连接。
高分子的合成过程通常需要催化剂的参与，以促进反应的进行和提高反应速率。
催化剂可以是酸、碱、金属或有机物等。
二、高分子合成技术的分类高分子合成技术可以根据反应方式、单体种类、反应条件等多个方面进行分类。
以下是常见的分类方式：1. 反应方式：高分子合成反应可以分为自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合、离子交换聚合等几种方式。
其中自由基聚合是应用最广泛的一种方式，其反应速率快、反应条件温和、产物纯度高等优点，因此被广泛应用于塑料、橡胶等材料的制备中。
2. 单体种类：根据单体的化学结构和性质，高分子合成可以分为低聚物合成、共聚物合成、交联聚合物合成等几种方式。
低聚物合成是指将单体的聚合反应停留在一定程度，形成分子量较小的聚合物。
共聚物合成是指将两种或两种以上的单体进行聚合反应，形成具有不同性质的高分子。
交联聚合物合成是指通过交联剂将聚合物链连接起来，形成具有强度和韧性的高分子材料。
3. 反应条件：高分子合成反应的条件包括温度、压力、催化剂种类和用量等多个方面。
根据反应条件的不同，高分子合成可以分为常温聚合、高温聚合、压力聚合等几种方式。
三、高分子合成技术的合成方法高分子合成技术的合成方法有很多种，根据反应方式和单体种类的不同，可以选择不同的合成方法。
高分子合成工艺学
第一章1.高分子合成工艺学的主要任务。
将基本有机合成生产的单体，经聚合反应合成高分子化合物，为高分子合成材料成型提供基本原料。
基本有机合成、高分子合成和高分子合成材料成型时密切相联系的三个部门。
2．高分子材料的主要类型、品种及发展方向。
塑料。
品种：通用塑料，工程塑料。
发展方向：具有优异性能的高性能、耐高温塑料。
合成橡胶。
品种：通用合成橡胶，特种合成橡胶。
发展方向：通用橡胶主要替代部分天然橡胶产品，特种橡胶主要制造耐热、耐老化。
耐油或耐腐蚀等特殊用途的橡胶产品。
合成纤维。
品种：聚酯（涤纶纤维）、聚丙烯腈（腈纶纤维）、聚酰胺（棉纶纤维或尼龙纤维）等。
发展方向：具有耐高温、耐腐蚀、或耐辐射的特种用途合成纤维。
3．工业生产中合成聚氯乙烯采用哪几种聚合方法，简单说明原因。
4．说明高分子合成材料的生产过程，各过程的特点及意义。
1、原料准备与精制过程。
包括单体、溶剂。
去离子水等原料的贮存。
洗涤、精制、干燥、调整浓度等过程与设备。
2、催化剂（引发剂）配制过程。
包括聚合用催化剂、引发剂和辅助剂的制造、溶解、贮存、调整浓度等过程与设备。
3、聚合反应过程包括聚合和以聚合釜为中心的热交换设备及反应物料输送过程与设备。
4、分离过程。
包括未反应单体的回收、脱落溶剂、催化剂。
脱除低聚物等过程与设备。
5、聚合物后处理过程包括聚合物的输送、干燥、造粒、均匀化、贮存、包装等过程与设备。
6、回收过程。
主要是未反应单体和溶剂的回收与精制过程及设备。
第二章1．石油裂解制烯烃的工艺过程。
液态烃在水蒸气存在下，于750~820︒C高温热裂解为低级烯烃、二烯烃。
为减少副反应，提高烯烃收率，液态烃在高温裂解区的停留时间仅0.2~0.5 s。
2、高分子合成材料的基本原料(乙烯、丙烯、丁二烯、苯乙烯)的来源及生产方法。
基本原料来源：石油、煤炭、植物及农副产品等。
单体原料来源路线为：石油化工路线、煤炭路线和其他原料路线。
生产过程：以石油为基本原料，过程包括—石油开采及炼制、基本有机合成、高分子合成、高分子合成材料成型等。
聚合物合成工艺
植物、农副产品 糠醛、纤维素脂、纤维素醚等。
2.2.3 中国资源情况展望
煤炭资源丰富 石化基地：大型乙烯装置
第3章 自由基聚合生产工艺
本体聚合 乳液聚合 悬浮聚合 溶液聚合
3.1 自由基聚合工艺基础和本体聚合生产工艺
3.1.1 自由基聚合工艺基础
自由基聚合引发剂
1.特点：产品不能精制提纯，因此，对聚合反应工艺条件和设备 要求很严格；同一套装置要求生产不同牌号的产品。
2.聚合实施方法 自由基聚合：本体、乳液、悬浮、溶液 离子与配位聚合：本体、溶液
3.聚合反应的操作方式 间歇聚合：分批生产，适于小批量生产； 连续聚合：自动化程度高，质量稳定，适合大批量生产。
4.聚合反应器 管式、塔式、釜式、特殊形式 反应热排除方式：夹套冷却、内冷管冷却、反应物料部分闪蒸、反 应介质预冷、回流冷凝器冷却等。 搅拌器形式：平桨式、旋桨式、涡轮式、锚式、螺带式
1.3.5 聚合物后处理过程
后处理过程主要是脱除水分和有机溶剂的干燥过程。 1 合成树脂：采用气流干燥、沸腾干燥；干燥后得到的粉
状树脂，一般要添加稳定剂、润滑剂等添加剂，经混 炼、造粒制得粒状料（PVC除外）。 2 合成橡胶：采用箱式干燥机、挤压膨胀干燥机干燥。干 燥后进入压块机压制成25kg大块。
3.3.2 聚合工艺
常用釜式反应器、半连续操作。
3.3.3 后处理
聚合物溶液：脱除单体，浓缩或稀释至要求的固含量。 固体聚合物：真空蒸发脱单体、有机溶剂； 水溶液：干燥机脱水。
▲3.4 乳液聚合生产工艺
▲应用：合成树脂如PVC、聚醋酸乙烯、聚丙烯酸酯等； 合成橡胶如SBR、NBR、CR。
▲特点： 优点：聚合反应热清除较容易； 反应体系粘度低； 分散体系的稳定性优良，可连续操作； 产品乳液可直接用作涂料、粘合剂、表面处理剂。 缺点：分离过程较复杂，产生大量废水，直接干燥能耗大； 聚合物杂质含量较高。
【高分子合成工艺学】第八章 离子聚合与配位聚合生产工艺
丁基橡胶性能 气密性优良 ：透气性为烃类橡胶最低 抗臭氧性好：比天然橡胶、丁苯橡胶高10倍 耐热、耐候性优异 耐酸碱和极性溶剂 电绝缘性能好 应用 因其良好气密性，主要用途制造内胎和水胎。还可
用作电绝缘护套及医疗卫生用品。
生产过程
▪ 三步法制取SBS包括：原材料精制、三嵌段物的制备、 SBS脱气及弹性体的造粒包装四个工序。
▪ 聚合设备为聚合釜，配夹套冷却或加热，以配制好的 单锂有机化合物正丁基锂溶液为引发剂，聚合反应在 非极性溶剂中于惰性气体保护下分三段进行。
▪ 先向聚合釜中加入总量1/2的苯乙烯，然后加入引 发剂溶液。
（1）正离子型聚合的活性中心是碳正离子：
A B + CH2=CH X
A CH2 CH B X
[ CH2 CH ]n X
（2）负离子型聚合的活性中心是碳负离子：
A B + CH2=CH Y
B CH2 CH A Y
[ CH2 CH ]n Y
（3）配位离子聚合的活性中心是具有金属碳键
的配位离子：
Cat-R + CH2=CH Z
SBS结构
S
B
S
线型SBS
S B
S B
B
B
S
S
星型SBS
SBS应用
▪ 概念
8.4 配位聚合
是指烯类单体的碳－碳双键首先在过渡金属引发 剂活性中心上进行配位、活化，随后单体分子相 继插入过渡金属－碳键中进行链增长的过程。
8.4.1 Ziegler-Natta催化剂
1953年，Ziegler等发现以乙酰丙酮的锆盐和Et3Al 催化可得到高分子量的乙烯聚合物，并在此基础上开发 了的乙烯聚合催化剂TiCl4 - AlEt3。
高分子合成技术
高分子合成技术高分子合成技术是一种重要的化学工艺，用于制造各种塑料、橡胶、纤维和涂料等材料。
高分子是由许多重复单元组成的大分子，具有优异的物理、化学和机械性质，广泛应用于工业、医药、农业和日用消费品等领域。
本文将介绍高分子合成技术的基本原理、工艺流程和应用现状。
一、高分子合成的基本原理高分子合成是指将单体分子通过化学反应转化为高分子分子的过程。
单体是指具有反应活性的小分子，例如乙烯、丙烯、苯乙烯、酯类、醚类、酰胺类等。
高分子的合成反应通常发生在高温、高压、有催化剂存在的条件下，例如聚合反应、缩合反应、交联反应等。
聚合反应是最常见的高分子合成方式，它是指将单体分子通过链式、阴离子、阳离子、自由基等机理连接成长链或支链高分子的过程。
聚合反应的特点是单体分子之间的化学键断裂，形成新的化学键，同时放出反应热和产生副产物。
例如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯等均是通过聚合反应合成的。
缩合反应是指将两个或多个单体分子通过酯化、酰胺化、亲核取代等机理连接成酯类、酰胺类、醚类等高分子的过程。
缩合反应的特点是单体分子之间的化学键形成，同时放出水分子或其他小分子，例如聚酰胺、聚醚等均是通过缩合反应合成的。
交联反应是指将高分子分子之间或高分子分子与其他小分子之间通过化学键连接成三维网络结构的过程。
交联反应的特点是高分子分子之间的交联点增多，形成更牢固、更耐久的材料，例如橡胶、树脂等均是通过交联反应合成的。
二、高分子合成的工艺流程高分子合成的工艺流程包括单体合成、聚合反应、后处理等步骤。
单体合成是指将原料制备成单体分子的过程，通常需要进行酯化、烷化、氧化等化学反应。
聚合反应是将单体分子通过化学反应合成高分子的过程，通常需要控制反应条件、催化剂种类和用量、反应时间等因素。
后处理是指对合成的高分子进行精炼、过滤、干燥、加工等处理，以得到高质量的产品。
三、高分子合成的应用现状高分子材料广泛应用于各个领域，例如塑料制品、橡胶制品、纤维材料、涂料和胶粘剂等。
高分子合成原理与工艺学
第一章绪论5. 开发新产品或新工艺的步骤和需注意的问题有哪些？答：首先要了解材料应用的技术要求，提出聚合物的性能要求，根据性能要求明确聚合物分子组成及分子结构，然后拟定聚合配方及工艺措施，科学地解决合成性能及结构关系。
应注意高分子合成、结构及性能的关系；合成反应的理论和方法。
第二章生产单体的原料路线1.简述高分子合成材料的基本原料（即三烯、三苯、乙炔）的来源。
答:石油化工路线、煤炭路线、其他原料路线3.如何由石油原料制得芳烃？并写出其中的主要化学反应及工艺过程。
答：用全馏程石脑油（沸点<200°C的直馏汽油——由原油经常压法直接蒸馏得到的汽油）于管式炉中，820°C下裂解产生。
5.简述从三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）、三苯（苯、甲苯、二甲苯），乙炔出发制备高分子材料的主要单体合成路线（可用方程式或图表表示，并注明基本工艺条件）。
答：乙烯～聚乙烯、乙丙橡胶；丙烯～聚丙烯、聚氯丙烯；苯～聚苯乙烯、聚碳酸酯；丁二烯～顺丁橡胶、ABS树脂；甲苯～硝化～二硝基甲苯～二氨基甲苯～甲苯二异氰酸酯+多元醇～聚氨基甲酸酯6.如何由煤炭路线及石油化工路线生产氯乙烯单体？（1）石油化工路线：原油经炼制得到石脑油、煤油和柴油等馏分和炼厂气。
以此为原料进行高温热裂解可得到裂解气和裂解轻油。
裂解气经分离精制可得到乙烯、丙烯、丁烯和丁二烯等。
氧氯化法： 4CH2 CH2 + 2Cl 2 + O2 ——4 C2H3Cl + 2H2O（2）煤炭路线：煤炭经炼焦得煤气、氨、煤焦油和焦炭，焦炭与石灰石在高温炉中高温加热得到电石（CaC2），电石与 H2O 反应得到乙炔。
乙炔合成法：C2H2 + HCl ——C2H3Cl8.试述合成高分子材料所用单体的主要性能，在贮存、运输过程中以及在使用时应注意哪些问题？答:主要性能:能够发生聚合反应的单体分子应当含有两个或两个以上能够发生聚合反应的活性官能团或原子,仅含有两个聚合活性官能度的单体可以生成高分子量的线形结构高分子化合物,分子中含有两个以上聚合活性官能度的单体则要求生产分子量低的具有反应活性的聚合物。
高分子合成工艺学
高分子合成工艺学内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）第一章绪论高分子合成材料：塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料、粘合剂、离子交换树脂等材料。
三大合成材料：塑料、合成纤维、合成橡胶高分子合成工业的任务：将基本有机合成工业生产的单体，经过聚合反应合成高分子化合物，从而为高分子合成材料成型工业提供基本原料。
塑料的原料：是合成树脂和添加剂（包括稳定剂、润滑剂、着色剂、增塑剂、填料以及根据不同用途而加入的防静电剂、防霉剂、紫外线吸收剂等）。
塑料成型方法：注塑成型、挤塑成型、吹塑成型、模压成型等。
合成橡胶：高弹性体，制造橡胶制品时加入的添加物通常称为配合剂（硫化剂、硫化促进剂、助促进剂、防老剂、软化剂、增强剂、填充剂、着色剂等）。
自由基聚合方法：本体聚合、乳液聚合、悬浮聚合、溶液聚合离子聚合及配位聚合实施方法主要有本体聚合、溶液聚合两种方法。
在溶液聚合方法中，如果所得聚合物在反应温度下不溶于反应介质中而称为淤浆聚合。
1、简述高分子化合物的生产过程。
(1)原料准备与精制过程：包括单体、溶剂、去离子水等原料的贮存、洗涤、精制、干燥、调整浓度等过程相设备。
(2)催化剂(引发剂)配制过程：包括聚合用催化剂、引发剂和助剂的制造、溶解、贮存、调整浓度等过程与设备。
(3)聚合反应过程：包括聚合和以聚合釜为中心的有关热交换设备及反应物料输送过程与设备。
(4)分离过程：包括未反应单体的回收、脱除溶剂、催化剂，脱除低聚物等过程与设备。
(5)聚合物后处理过程：包括聚合物的输送、干燥、造粒、均匀化、贮存、包装等过程与设备。
(6)回收过程：主要是未反应单体和溶剂的回收与精制过程及设备。
此外三废处理和公用工程如供电、供气、供水等设备。
2、比较连续生产和间歇生产工艺的特点。
间歇聚合：聚合物在聚合反应器中分批生产的，当反应达到要求的转化率时，将聚合物从聚合反应器中卸出。
间歇聚合的特点a.不易实现操作过程的全部自动化，每一批产品的规格难以控制严格一致。
高分子合成工艺学
第一章绪论高分子合成材料：塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料、粘合剂、离子交换树脂等材料。
三大合成材料：塑料、合成纤维、合成橡胶高分子合成工业的任务：将基本有机合成工业生产的单体，经过聚合反应合成高分子化合物，从而为高分子合成材料成型工业提供基本原料。
塑料的原料：是合成树脂和添加剂（包括稳定剂、润滑剂、着色剂、增塑剂、填料以及根据不同用途而加入的防静电剂、防霉剂、紫外线吸收剂等）。
塑料成型方法：注塑成型、挤塑成型、吹塑成型、模压成型等。
合成橡胶：高弹性体，制造橡胶制品时加入的添加物通常称为配合剂（硫化剂、硫化促进剂、助促进剂、防老剂、软化剂、增强剂、填充剂、着色剂等）。
自由基聚合方法：本体聚合、乳液聚合、悬浮聚合、溶液聚合离子聚合及配位聚合实施方法主要有本体聚合、溶液聚合两种方法。
在溶液聚合方法中，如果所得聚合物在反应温度下不溶于反应介质中而称为淤浆聚合。
1、简述高分子化合物的生产过程。
(1)原料准备与精制过程：包括单体、溶剂、去离子水等原料的贮存、洗涤、精制、干燥、调整浓度等过程相设备。
(2)催化剂(引发剂)配制过程：包括聚合用催化剂、引发剂和助剂的制造、溶解、贮存、调整浓度等过程与设备。
(3)聚合反应过程：包括聚合和以聚合釜为中心的有关热交换设备及反应物料输送过程与设备。
(4)分离过程：包括未反应单体的回收、脱除溶剂、催化剂，脱除低聚物等过程与设备。
(5)聚合物后处理过程：包括聚合物的输送、干燥、造粒、均匀化、贮存、包装等过程与设备。
(6)回收过程：主要是未反应单体和溶剂的回收与精制过程及设备。
此外三废处理和公用工程如供电、供气、供水等设备。
2、比较连续生产和间歇生产工艺的特点。
间歇聚合：聚合物在聚合反应器中分批生产的，当反应达到要求的转化率时，将聚合物从聚合反应器中卸出。
间歇聚合的特点a.不易实现操作过程的全部自动化，每一批产品的规格难以控制严格一致。
b.反应器单位容积单位时间内的生产能力受到影响，不适于大规模生产。
高分子合成原理及工艺学
高分子合成原理及工艺学
高分子合成原理及工艺学是讲解高分子化学中合成原理及工艺学知识的学科，是高分子材料制备，结构设计和性能测试的主要基础。
合成原理及工艺学研究的基本目的是使用有序的分子链标准制备出高分子材料。
高分子合成原理及工艺学的内容主要包括：
1、高分子材料的种类和主要结构类型：可以概括的说，高分子物质的主要类型是聚合物（单聚物和共聚物）、共聚物、共聚物体系、超支化高分子、聚合物复合体等；
2、高分子合成工艺原理：高分子合成方法可以分为合成溶剂法、溶剂蒸馏法、共聚物体系法、低温合成放热法、溶液热力学法等；
3、工艺流程及其控制要点：不同工艺流程及其控制要点之间有着密切的关系，如温度、压力、时间等都会影响合成结果，从而产生不同的有序结构、形状、晶型、尺寸等关键指标。
高分子合成原理及工艺术在理解高分子材料的结构和性能调节，设计合成聚合物体系，调节合成过程及结果的应用方面都发挥着重要的作用。
对于合成的高分子物质还可以直接应用于改性、组装和深入研究，以实现高分子材料的结构和性能优化。
高分子合成工艺学重点和习题答案
1.何谓三大合成材料？简要说明他们的特点。
答:（1）用合成的高分子化合物或称做合成的高聚物为挤出制造的有机材料，统称为合成材料。
其中以塑料、合成纤维、合成橡胶塑料、塑料合成纤维、合成橡胶称为三大合成材料。
（2）特点：塑料是以合成树脂为基本成分，具有质轻、绝缘、耐腐蚀、美观、制品形式多样化等。
塑料大多是有机材料，因此其主要的缺点是绝大多数塑料制品都可以燃烧，在长期使用过程中由于光线、空气中氧的作用以及环境条件和热的影响，其制品的性能逐渐变坏，甚至损坏到不能使用，即发生老化现象。
合成橡胶是用化学的合成方法产生的高弹性体。
经硫化加工可制成各种橡胶制品。
某些种类合成橡胶的橡胶具有较天然橡胶为优良的耐热、耐磨、耐老化、耐腐蚀或耐油等性能。
合成纤维，线型结构的高分子量合成树脂，经过适当方法纺丝得到的纤维称为合成纤维。
合成纤维成纤维与天然纤维相比较，具有强度高、耐摩擦、不被虫蛀、耐化学腐蚀等优点。
缺点是不易着色，未经过处理时易产生静电荷，多数合成纤维吸湿性差。
2.合成高分子化合物的聚合反应主要包括哪两大类？答：合成高分子化合物的聚合反应主要包括连锁聚合反应和逐步聚合反应两大类。
3.单体储存时应注意什么问题，并说明原因？答：单体储存时应达到防止单体自聚、着火和爆炸的目的。
（1）防止单体自聚，为了防止单体自聚，在单体中添加少量的阻聚剂。
（2）防止着火，为了防止着火事故发生，单体储罐要远离反应装置，储罐区严禁明火以减少着火的危险。
（3）防止爆炸，防止爆炸事故的发生，首先要防止单体泄露，因单体泄露后与空气接触产生易爆炸的混合物或过氧化物；储存气态单体或经压缩冷却后液化的单体的储罐应是耐压的储罐；高沸点的单体储罐应用氮气保护，防止空气进入。
4.聚合物反应产物的特点是什么？答：①聚合物的相对分子量具有多分散性。
②聚合物的形态有坚韧的固体、粉状、粒状和高粘度的溶液。
③聚合物不能用一般产品精制的方法如蒸馏、重结晶和萃取等方法进行精制和提纯。
高分子合成工艺学实验
实验1双酚A型环氧树脂的制备一、实验目的1、深入了解逐步聚合的基本原理；2、掌握低分子量环氧树脂的实验室制法；3、掌握环氧值的测定方法。
二、实验原理环氧树脂粘结力强，耐腐蚀、耐溶剂、抗冲性能和电性能良好，广泛用于粘结剂、涂料、复合材料等。
双酚A环氧树脂是环氧氯丙烷和二羟基二苯基丙烷（双酚A ）在氢氧化钠（NaOH）的催化作用下不断地进行开环、闭环得到的线型树脂。
如下式所示上式中n一般在0 ～12之间，分子量相当于340～3800，n=0时为淡黄色粘滞液体，n≥2时则为固体。
n值的大小由原料配比（环氧氯丙烷和双酚A的摩尔比）、温度条件、氢氧化钠的浓度和加料次序来控制。
环氧树脂分子中的环氧端基和羟基都可以成为进一步交联的基团，胺类和酸酐是使其交联的固化剂。
乙二胺、二亚乙基三胺等伯胺类含有活泼氢原子，可使环氧基直接开环，属于室温固化剂。
酐类（如邻苯二甲酸酐和马来酸酐）作固化剂时，因其活性较低，须在较高的温度（150～160℃）下固化。
本实验制备环氧值为0.45左右的低分子量环氧树脂。
三、实验仪器及药品1. 仪器2.药品四、实验步骤（1）称量11.4 g双酚A于三口烧瓶内，再量取环氧氯丙烷14 mL，倒入瓶内，装上搅拌器、滴液漏斗、回流冷凝管及温度计，开动搅拌。
（2）升温到55～65 ℃，待双酚A全部溶解成均匀溶液后，将20 mL 30 wt% NaOH溶液置于125 mL 滴液漏斗中，自滴液漏斗慢慢滴加氢氧化钠溶液至三颈瓶中（开始滴加要慢些，环氧氯丙烷开环是放热反应，反应液温度会自动升高）。
保持温度在60～65℃，约1.5 h内滴加完毕。
（3）然后保持温度在60～65℃，继续搅拌反应30 min。
（4）倾入30 mL蒸馏水，搅拌成溶液，趁热倒入分液漏斗中，静止分层，除去水层。
（5）将树脂溶液倒入单口烧瓶，进行减压蒸馏以除去萃取液甲苯及未反应的环氧氯丙烷。
加热，开动循环水真空泵（注意馏出速度），直至无馏出物为止，控制最终温度不超过110 ℃，得到淡黄色透明树脂。
《高分子合成工艺学》 聚合反应设备
器与流动特征
(b)轴向流
流体流动方向平行于搅拌轴 ，流体由桨叶推动，使流体 向下流动，遇到容器底面再 向上翻，形成上下循环流。
器与流动特征
(c)切向流
无挡板的容器内，流 体绕轴作旋转运动， 流速高时液体表面会 形成漩涡，流体从桨 叶周围周向卷吸至桨 叶区的流量很小，混 合效果很差。
3. 密封
轴旋转时，静环1和动环2密封面通过弹簧5，始终保持接触， 使泄漏不致发生
➢平直叶——剪切作用较大，属剪切型搅拌器。 ➢弯叶 ——指叶片朝着流动方向弯曲，可降低功率 消耗，适用于含有易碎固体颗粒的流体搅拌。
常用搅拌器
4．锚式搅拌器
➢结构简单。 ➢适用于粘度在100Pa· 以下的流体搅拌，当流 体粘度在10～100Pa·s 时，可在锚式桨中间加 一横桨叶，即为框式搅 拌器，以增加容器中部 的混合。
气流式干燥器
缺点：
➢ 必须有高效能的粉尘收集装置，否则尾气携带的粉尘将造成很 ➢ 对有毒物质，不易采用这种干燥方法。但如果必须使用时，可 ➢ 对结块、不易分散的物料，需要性能好的加料装置，有时还需 ➢ 气流干燥系统的流动阻力降较大，动力消耗较大。
气流式干燥器
应用：
➢ 气流干燥器适于处理含非结合水及结块不严重又不怕磨损的粒 ➢ 对粘性和膏状物料，采用干料返混方法和适宜的加料装置，如
➢桨式搅拌器 ——结构简单，在小容积的流体混合 中应用较广，对大容积的流体混合，循环能力不 足。
➢锚式、螺杆式、螺带式——适用于高粘流体的混 合。
器与流动特征
器与流动特征
(a)径向流
流体流动方向垂直于 搅拌轴，沿径向流动， 碰到容器壁面分成二 股流体分别向上、向 下流动，再回到叶端， 不穿过叶片，形成上、 下二个循环流动。
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高分子合成工艺学．论第一章绪：塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料、粘合剂、离子交换树脂高分子合成材料等材料。
三大合成材料：塑料、合成纤维、合成橡胶：将基本有机合成工业生产的单体，经过聚合反应合成高分子合成工业的任务高分子化合物，从而为高分子合成材料成型工业提供基本原料。
：是合成树脂和添加剂（包括稳定剂、润滑剂、着色剂、增塑剂、塑料的原料。
填料以及根据不同用途而加入的防静电剂、防霉剂、紫外线吸收剂等）塑料成型方法：注塑成型、挤塑成型、吹塑成型、模压成型等。
（硫化剂、合成橡胶：高弹性体，制造橡胶制品时加入的添加物通常称为配合剂。
硫化促进剂、助促进剂、防老剂、软化剂、增强剂、填充剂、着色剂等）自由基聚合方法：本体聚合、乳液聚合、悬浮聚合、溶液聚合主要有本体聚合、溶液聚合两种方法。
在溶液聚离子聚合及配位聚合实施方法合方法中，如果所得聚合物在反应温度下不溶于反应介质中而称为淤浆聚合。
1、简述高分子化合物的生产过程。
：包括单体、溶剂、去离子水等原料的贮存、洗涤、精(1)原料准备与精制过程制、干燥、调整浓度等过程相设备。
溶解、：包括聚合用催化剂、引发剂和助剂的制造、引发剂(2)催化剂()配制过程贮存、调整浓度等过程与设备。
：包括聚合和以聚合釜为中心的有关热交换设备及反应物料输(3)聚合反应过程送过程与设备。
：包括未反应单体的回收、脱除溶剂、催化剂，脱除低聚物等过程分离过程(4)与设备。
：包括聚合物的输送、干燥、造粒、均匀化、贮存、包装聚合物后处理过程(5)等过程与设备。
(6)回收过程：主要是未反应单体和溶剂的回收与精制过程及设备。
此外三废处理和公用工程如供电、供气、供水等设备。
、比较连续生产和间歇生产工艺的特点。
2：聚合物在聚合反应器中分批生产的，当反应达到要求的转化率时，间歇聚合．将聚合物从聚合反应器中卸出。
间歇聚合的特点 a.不易实现操作过程的全部自动化，每一批产品的规格难以控制严格一致。
b.反应器单位容积单位时间内的生产能力受到影响，不适于大规模生产。
优点：反应条件易控制，便于改变工艺条件。
所以灵活性大，适于小批量生c.产，容易改变品种和牌号。
单体和引发剂（催化剂）等连续进入聚合反应器，反应得到的聚合连续聚合:物连续不断地流出聚合反应器。
目前只有悬浮聚合方法尚未实现大规模连续生产。
连续聚合特点：聚合反应条件是稳定的，容易实现操作过程的全部自动化，机械化，所得产a.品的质量规格稳定。
b.设备密闭，减少污染，适合大规模生产，劳动生产率高，成本较低。
c.缺点：不宜经常改变产品牌号，所以不便小批量生产。
简述高分子合成工业的三废来源、处理方法以及如何对废旧材料进行回收用。
、3 废气主要来自气态和易挥发单体积有机溶剂或单体合成过程中使用的气体。
粉尘则主要来自聚合后树脂干燥过程主要来源于聚合物分离和洗涤操作排放的废水和清洗设备产生的废水。
废水对于三废的处理：首先在进行工厂设计时应当考虑将其消除在生产过程中，不得已则考虑它的利用，尽可能减少三废的排放量；必须进行排放时，应当了解三废中所含各种物质的种类和数量，有针对性的进行回收利用和处理，最后再排放到综合废水处理场所。
解决废旧塑料途径：作为材料再生循环利用（再生）（2）作为化学品循环利用（解聚成单体或裂解成燃油）（3）作为能源回收利用（燃料）第二章生产单体的原料路线）P24-25、生产单体的原料路线有哪些？（教材1．单体原料来源路线为：石油化工路线、煤炭路线和其它原料路线，石油化工路线可以得到哪些重要的单体和原料？简述石油化工路线裂解生产2.、、P26乙烯单体的过程，并由乙烯单体可以得到哪些聚合物产品？（教材P24-25）P31原油经石油炼制得到汽油、石脑油、煤油、柴油等馏分和炼厂气，然后用它们做原料进行高温裂解分离得乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯等。
乙烯------------原油+水蒸气裂解------分离第三章自由基聚合工艺主要用于乙烯基单体和二烯烃类单体的聚合或共聚。
所得线型高分子量聚合物分子结构的规整性较差，无定形聚合物。
自由基聚合实施方法所用原材料及产品形态四种聚合方法的工艺特点聚合方法的选择聚合方法的选择取决于聚合物性质。
相同性能的产品，产品质量好，设备投资少，生产成本低的方法将得到发展，其它方法则逐渐被淘汰。
乙烯基单体和二烯单体合成树脂四种聚合方法合成橡胶由于易结块乳液聚合方法自由基聚合引发剂．R-O-O-R R-O-O-H 或通式为(1)过氧化物类：(BPO)过氧化二苯甲酰CO2过氧化二酰基和过氧化碳酸酯等化合物在分解时除产生自由基外，还放出气体。
无机过氧类引发剂等，能溶于水，多用 (NH4)2S2O8和过硫酸铵过硫酸盐，如过硫酸钾 K2S2O8于乳液聚合和水溶液聚合偶氮化合物偶氮化合物通式：(AIBN)偶氮二异丁腈氧化还原引发体系在还原剂存在下，过氧化氢、过酸盐和有机过氧化物的分解活化能显著降还原剂的混合物作-低。
低温或常温条件下进行自由基聚合时，常采用过氧化物为引发体系。
还原体系产生自由基的过程是单电子转移过程，即一个电子由一氧化- 个离子或由一个分子转移到另一个离子或分子上去，因而生成自由基。
引发剂的选择(a根据聚合方法选择适当溶解性能的水溶性或油溶性的引发剂。
(b根据聚合操作方式和反应温度选择适当分解速度的引发剂(c根据分解速度常数选择引发剂根据分解活化Ed(d选择引发剂。
(e根据引发剂的半衰期选择引发剂。
链转移反应本体聚合生产工艺3.1：在不用其它反应介质情况下，单体中加有少量(1)本体聚合（又称块状聚合）或不加引发剂发生聚合的方法。
非。
指生成的聚合物溶于单体（如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯）均相本体聚合(2)．指生成的聚合物不溶解在单体中，沉淀出来成为新的一相（如氯均相本体聚合。
乙烯）根据单体的相态还可分为气相、液相和固相本体聚合。
采用本体聚合生产聚(3) 合物：高压法聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯，及一部分聚氯乙烯。
液态单体需要预聚合，除反应热 1. 本体聚合工业生产举例高压法聚乙烯、聚苯乙烯、PMMA、聚氯乙烯。
预聚合的原因：聚合反应是放热的反应，本体聚合无其他介质存在，放热比较大，散热困难。
进行预聚合以达到适当的转化率。
几种单体的本体聚合流MMA浇模型逐塔式气相聚预过筛乙引回 4. 本体聚合反应器形状一定的模型：适用于本体浇铸聚合。
这种反应装置无搅拌器，其聚合条(1)．件应根据聚合时热传导条件而定。
聚合釜：流体粘度高，多采用旋桨式或大直径的斜桨式搅拌器。
采用数个(2)聚合釜串联，分段聚合的连续操作方式。
(3)本体连续聚合反应器管式反应器多为空管或管内加有固定式混合器a.塔式反应器：相当于放大的管式反应器，无搅拌装置b.悬浮聚合生产工艺3.2悬浮聚合是将单体在强烈机械搅拌及分散剂的作用下分散、悬浮于水相当中，同时经引发剂引发聚合的方法。
合成橡胶在常温下有粘性，容易结块，不宜用悬浮聚合方法。
悬浮聚合过程中影响颗粒大小及其分布的因素： (1)反应器几何形状因素操作条件因素(2) 3)材料数据因素聚合反应发生在各个单体液珠内，一个单体小液滴即相似于一个孤立的本体聚合体系。
分散剂的作用在于防止粘结成大粒子水溶性高分子分散剂（保护胶）包括蛋白质、明胶、淀粉等天然高分子，甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基.纤维素等纤维素衍生物，以及聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸等合成高分子化合物。
用量为0.05-0.2％b. 高分子保护胶的作用在于两液滴之间形成了高分子薄膜层，从而阻止了两液滴凝结。
. 保护胶被液滴表面吸附而产生定向排列，产生空间位阻作用。
(3)无机粉状分散剂机固体粉末分散剂包括：高分散性碱土金属的磷酸盐、碳酸盐以及硅酸盐等。
如高岭土、硫酸钙、磷酸钙、碳酸镁等分散稳定作用是存在于水相中的粉状物在单体液滴表面形成隔离层，从而防止了液滴的凝结。
(2) 聚合工艺a. 操作方式：采用间歇法操作。
b. 反应器：聚合反应釜，聚氯乙烯生产的最大容积为200m3c. 悬浮聚合过程溶液聚合生产工艺3.3进行聚合的方法。
溶液聚合是将单体和引发剂溶于适当溶剂（水或有机溶剂）(1)又称根据聚合物溶解于溶剂的情况分为：均相溶液聚合和非均相溶液聚合((2)而其在水。
如丙烯晴在二甲基甲酰胺的溶液聚合为均相溶液聚合),为沉淀聚合溶液中的聚合为非均相聚合生产的产品：聚丙烯腈、聚醋酸乙烯酯、丙烯酸酯类共聚物等。
(3)溶液聚合流程图溶剂对引发剂分解速度的影响：a.自由基引发剂的分解速度与周围介质的性质有关的分解速度基本无影响水：对引发剂的影响。
过氧化有机溶剂：因溶剂种类和引发剂种类的不同而有不同程度物，偶氮二异丁腈某些有机极性溶剂对有机过氧化物有诱导分解作用，加速聚合反应速度。
偶氮二异丁腈：不显现诱导分解作用，应用最为广泛Cs = ktr / kp……分子量调节剂0.5≥Cs(2)溶剂的选择应注意的问题 a. 考虑单体在所选择的溶剂中的溶解性溶剂的活性b.溶剂对聚合物溶解性能和对凝胶效应的影响c.值溶液聚合选择溶剂时应考虑溶剂的Csd.溶剂的毒性、安全性和生产成本e.(1)引发剂 A. 根据溶液聚合所用溶剂、反应条件和引发剂半衰期选择引发剂。
偶氮化合物引发剂的分解不受溶剂的影响，应用较广泛。
过氧化物的分解速b. 度受极性溶剂的影响，而且分解产生的氧化物，可能进一步参加反应生成交联结构，因而可能产生凝胶。
％。
—2引发剂的用量通常为单体量c. 0.01 2)操作方式：半连续操作，便于控制聚合反应温度和速度反应器：釜式反应器3)聚合过程：先加溶剂于反应釜中加热至反应温度，再将溶有引发剂的单体按4) 一定速度连续加入反应釜中。
3.5 乳液聚合生产工艺乳液聚合是单体和水在乳化剂作用下形成的乳状液中进行聚合反应的一种聚合．物生产方法。
反应体系主要由单体、水、乳化剂、引发剂和其它助剂所组成。
乳液聚合生产的合成树脂有：聚氯乙烯及其共聚物、聚醋酸乙烯及其共聚物、聚丙烯酸酯类共聚物等。
乳液聚合生产的合成橡胶：丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶等。
表面活性剂和乳化剂值用来衡量乳化剂HLB值：亲水亲油平衡值(Hydrophile-Lipophile Balance)值越大表明亲分子中亲水部分和亲油部分对其性质所做贡献大小的物理量。
HLB 水性越大；反之亲油性越大。
(CMC) 表面活性剂分子形成胶束时的最低浓度称“临界胶束浓度” -乳化液的物质乳化剂：使不溶于水的液滴与水形成稳定分散体系破乳——使乳液中的胶乳微粒聚集凝结成团粒而沉降析出乳液聚合的组分：单体、乳化剂、反应介质、引发剂、分子量调节剂、电解质、终止剂等。
合成橡胶中还要加入防老剂、填充油等。
引发剂：乳液聚合过程一般使用水溶性引发剂(4)（教材1.简述四种自由基聚合生产工艺的定义以及它们的特点和优缺点。