第一章 高聚物合成工艺(绪论)
高聚物合成工艺学教案[1]
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高聚物合成工艺学教案[1]第一章绪论1.1 高分子基本概念及合成工业概述一、高分子的定义与特点1. 名称:macromolecule compound ; macromolecule; polymer2. 定义:是一种由许多结构相同的、结构简单的单元通过共价键重复连接而成的分子量很大的化合物。
单体(Monomer)、结构单元(Structure unit)、单体单元(Monomer unit)、重复单元(Repeating unit)、链节(Chain element)等定义的回顾。
3. 高分子化合物的基本特点(1)相对分子量很大;(2)相对分子量具有多分散性(Polydispersity ); Polydispersity(3)分子形态多样:长链线型、支链型、体型;(4)化学组成简单，分子结构有规律性;(5)物理性质不同于低分子:高软化点、高强度、高弹性等。
二、高分子材料及发展简史1. 高分子材料的分类根据来源分类:天然高分子(木材、羊毛、天然橡胶)、人工合成高分子(塑料、纤维、橡胶、涂料、粘合剂等)。
2. 高分子材料的发展简史我国古代:利用蚕丝纺丝绸、汉代时利用物质麻纤维等造纸、利用天然产的桐油制成油漆。
欧洲工业革命之后，开始了对高分子产品的研究与开发。
三、高分子合成工业1. 基本原料:石油、天然气、煤炭等为原材料。
2. 生产过程:包括石油开采、石油炼制、基本有机合成、高分子合成、高分子合成材料成型等工业部门，提供主要的原料-单体、溶剂、塑料添加剂等辅助原料。
3. 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。
四、我国高分子材料合成工业现状我们古代祖先早已经使用各种天然高分子材料，创造了灿烂的华夏文明。
19世纪末期才开始出现天然高分子加工工业。
新中国成立后，我国的高分子材料合成工业从无到有、从小到大，发展至今已形成一个完整的工业体系。
聚合物合成工艺-第1章
蒸馏 精馏
1.3聚合物合成工艺评价
产品性能 技术成熟度
产品适应性与牌号多寡 能否可靠稳定进行规模化工业生产
能耗与综合利用 技术经济性
三废排放与治理 操作安全性
节能评价 投资、成本 环境影响评价 安全性评价
高分子合成工艺的研究内容
工艺配方优化-原料与配比 合成条件 关键生产设备 工艺控制原理与技术 产品性能的优化途径
2005年我国五大合成树脂进口来源分布
五大合成树脂 聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS
我国大陆高分子材料工业面临的竞争
高分子合成的工艺过程
高分子化合物的合成途径 大品种 自动化程度高 设备先进
烯烃单体
自由基聚合 离子与配位聚合 （链式聚合）
聚合物 合成
活性单体
逐步聚合
聚合物
化学改性
高分子合成的典型工艺过程 －链式聚合反应工艺过程
原料准备与精制过程－单体制造过程
催化剂（引发剂）的配制过程
聚合过程
分离过程
后处理过程 回收过程
六个过 程
1.2.1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、 精制、浓度调整等内容。
聚合反应过程对单体、溶剂等的纯度要求高
杂质、阻聚剂等会造成阻聚、链转移反应 介质中的杂质：对产品的色泽、外观、性能、反应过
1.1.2发展简史
1840年前 天然材料的处理和加工，如桐油、生漆的加工和应 用。
1840～1900年半合成材料出现 如天然橡胶的硫化、赛璐珞
（樟脑增塑的硝化纤维塑料）生产等。
20世纪初出现真正意义上的合成材料 如发明酚醛塑料。
1925～1935年 Staudinger，Carothers, Flory等建立 “高分 子科学”。
高聚物合成工艺学题集--四川大学
第一章绪论1.试述高分子合成工艺学的主要任务。
高分子合成工业的基本任务：将简单的有机化合物〔单体〕，经聚合反应使之成为高分子化合物。
2.简述高分子材料的主要类型，主要品种以及发展方向。
分类：天然、半合成、合成天然橡胶经硫化制备橡胶制品，蛋白质改性产品乳酪素，纤维改性产品赛璐珞。
向耐候性，耐热性，耐水性，功能性，环保性合成高分子发展。
3.用方块图表示高分子合成材料的生产过程，说明每一步骤的主要特点及意义。
1）原料准备与精制过程特点：单体、溶剂等可能含有杂质，会影响到聚合物的原子量，进而影响聚合物的性能，须除去杂质意义：为制备良好的聚合物做准备2）催化剂配制过程特点：催化剂或引发剂的用量在反应中起到至关重要的作用，需仔细调制意义：控制反应速率，引发反应3）聚合反应过程特点：单体反应生成聚合物，调节聚合物的分子量等，制取所需产品意义：控制反应进程，调节聚合物分子量4）别离过程特点：聚合物众位反应的单体需回收，溶剂、催化剂须除去意义：提纯产品，提高原料利用率5）聚合物后处理过程特点：聚合物中含有水等，需干燥意义：产品易于贮存与运输6）回收过程特点：回收未反应单体与溶剂意义：提高原料利用率，降低成本，防止污染环境4.如何评价生产工艺合理及先进性。
1〕生产方式2〕产品性能：产品系列化3〕原料路线4〕能量消耗与利用5〕生产技术水平：降低生产技术费5.开发新产品或新工艺的步骤和需注意的问题有哪些？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。
石油化工路线煤炭路线其他原料路线：主要是以农副产品或木材工业副产品为基本原料，直接用作单体或经化学方法加工为单体。
自农副产品中得到的最主要的单体是糠醛，以糠醛为原料可获得丙酮、苯酚、康醇和甲醛等。
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浓度过高；c.干燥过程中聚合物残存的单体逸入大气中。
高分子合成工厂中污染水质的废水，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。
XX XX系
1.3 三废处理与安全 1.3.2 安全
高分子合成工厂中最易发生的安全事故是引发剂、催化剂、
早期，天然桐油，经适当处理制成油漆。
1839年，美国人发明了天然橡胶的硫化。
1855年，英国人由硝酸处理纤维素制得塑料(赛璐珞)，以后又相 继制成人造纤维。（80年代末期用蛋白质-乳酪素为原料获得了 乳酪素塑料，又叫做半合成材料。） 1883年，法国人发明了用乙酸酐与纤维素制人造丝(粘胶纤维)。
XX XX系
XX XX系
1.1.2. 高分子材料生产主要过程
XX XX系
1.1.3 高分子合成材料成型加工工业简介
高分子合成工业的产品形态可能是液态低聚物、坚韧的固态高 聚物或弹性体。它们必须经过成型加工才能够制成有用的材料 及其制品。
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）。
易燃单体、有机溶剂引起的燃烧与爆炸事故。可燃气体、液体 的蒸气或有机固体与空气混合时，当达到一定的浓度范围，遇
火花就会引起激烈爆炸。例如乙烯的爆炸极限是2.7％(下限)和
34.0％(上限) 。 高分子合成工业所用的化学品、单体、溶剂、聚合用助剂、 加工助剂等，有些已知为剧毒品、致癌物质、具腐蚀性、可长 期积累中毒等。
1.2 高分子合成材料的种类
1.2.3 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。
高聚物合成工艺学第三版ppt课件
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我国高分子材料合成工业发展趋势
(1) 扩大产能及装置大型化 (2) 产品结构调整 (3) 加强高分子材料科学与工艺学的理论基础研究 (4) 催化剂的重大作用 (5) 合成、加工与应用的一体化 (6) 计算机、信息技术迅速推广应用 (7) 发展清洁生产，注重可持续发展 (8) 增强技术创新能力，培养高素质人才
(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。
21
聚合物制造工艺过程举例
22
1.3.1 原料准备与精制过程
高纯度的单体及有机溶剂。杂质对聚合反应的阻聚作用、链转移反应；催 化剂中毒及相关副反应。 一般要求单体纯度>99%。
单体贮存注意：
高聚物合成工艺学
1
第一章 绪 论
第一节 高分子合成工业概述
天然高聚物
蚕丝、羊毛、皮革、棉花、木材及天然橡胶。
合成高聚物
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
2
1.1.1 发展简史
早期，天然桐油，经适当处理制成油漆。 1839年，美国人发明了天然橡胶的硫化。 1855年，英国人由硝酸处理纤维素制得塑料(赛璐珞)，以后又相 继制成人造纤维。（80年代末期用蛋白质-乳酪素为原料获得了 乳酪素塑料，又叫做半合成材料。）
1. 防止单体与空气接触产生爆炸、产生过氧化物。
高聚物合成工艺学
4、分离过程
聚合结束，对产物中聚合物、未反应单体、催化剂、 反应介质进行分离
5、 聚合物后处理过程
合成树脂：粉状树脂-------干燥-------旋风分离器-------稳定 剂-------混炼-------造粒-------冷却--------粒状塑料-------均匀 化-------包装--------商品 合成橡胶：粒状合成橡胶----干燥-----压块-----包装-----商品
6、 回收过程 主要回收单质、溶剂
6+1 辅助环节 回收能量 稳定生产 三废处理 产品贮运
三、 三废处理及废物利用
废气-密闭 废液-交换 废渣-焚烧沉降
废旧塑料回收利用途径：
1、作为材料再生循环利用 2、做为化学品循环利用 3、做为能源回收利用
聚物生产方法，生产工艺过程，工艺设备等 基本知识。
第一章 绪论
高分子合成工业概述 1、高分子合成材料
{ { 高分子材料 天然高分子 天然高分子改性 合成高分子 有机材料聚合
2、发展简史 古代 部分合成 油漆、浆糊
现代 起源---天然高聚物的化学加工工业
典型标志：
① 天然橡胶-----橡胶制品 1839年 ②第一种塑料---赛璐珞（樟脑增塑硝酸纤维素）
1、原料准备与精制过程
单体纯度 99%以上 ① 单体中杂质对聚合物反应产生链转移反应 ② 使催化剂产生中毒，活性降低分解 ③ 影响产品的颜色、光泽度、黑点 单体贮存设备考虑问题： ①防止与空气接触产生易爆炸的混合物或 产生过氧化物，提供氮气保护 ②保证储罐在任何情况下不会因压力过高而爆炸 ③防止有毒易燃单体在运输过程中泄漏 ④防止单体自聚，加一定阻聚剂 ⑤贮罐远离反应装置，减少火灾危险ຫໍສະໝຸດ 2、催化剂（引发剂）配制过程
高聚物合成工艺学课程教学大纲
《高聚物合成工艺学》课程教学大纲Polymer Synthesis technology一、课程基本信息学时：40学分：2.5考核方式：考试与平常成果相结合；平常成果占总成果的30%中文简介：本课程为材料化学方向必修课程, 主要介绍了工业生产上合成高分子材料的新方法，重要品种的生产工艺技术；各种聚合方法进行工业化生产的特点、配方原理、流程组织原理和典型工业生产过程、聚合反应的基本化工单元及典型生产设备等内容。
其主要任务是在学习该门课程以后，学生了解并驾驭石油化工生产的简洁有机物经聚合反应生产高分子化合物的基本原理、聚合方法、聚合生产工艺, 驾驭向合成树脂、合成橡胶、合成纤维材料供应原料的生产工艺过程, 并为合成涂料、粘合剂、离子交换树脂、工程高分子材料、功能高分子材料等打下基础。
二、教学目的与要求高聚物合成工艺学探讨高分子的合成和制造工艺问题，主要涉及各种典型高分子材料聚合过程的实施方法和操作方式。
通过本课程的学习，使学生驾驭高聚物的各种典型合成方法的原理、工艺流程、主要的设备结构、基本工艺条件和关键的工艺技术问题，相识产品的质量要求和影响因素，了解平安生产、环境爱护和工艺设计的有关问题。
不仅要使学生获得高聚物合成工业的专业学问，而且更重要的是培育学生运用相关学问分析和解决实际问题的实力，为解决将来生产工艺和科学探讨中的实际问题打下基础，同时培育学生严谨细致、实事求是的科学作风，使其逐步具备科技人员应有的素养。
三、教学方法与手段1.突出重点，以课堂讲授为主，以聚合物种类-结构与性能-合成原理-合成工艺-应用为主线，对课程中的重点着重讲解。
2.精讲多练，把现代教化多媒体技术运用到授课过程中，在教学过程中应留意理论联系实际，把老师讲授与课堂探讨相结合，通过实例提高学生分析问题解决问题的实力。
3.学以致用，把理论学问与生产生活和后续课程相结合。
由于本课程实践性较强，因此采纳启发式教学，培育学生思索问题、解决问题的实力；通过作业调动学生学习的主观能动性，培育学生的自学实力。
高聚物合成工艺学
合成及选择实施工艺的能力。
高聚物合成工艺学
第1章 绪论
◇ 本课程只讨论人工合成的高聚物
1.1高分子合成工业概述 1.2高聚物的生产过程 1.3高聚物聚合方法的选择
高聚物合成工艺学
第1章 绪论
1.1高分子合成工业概述 天然高分子（高聚物）——木材、棉花、皮革、羊毛、蚕丝
缺点：产量受限制、性能有缺陷、应用范围窄 →人工合成高聚物——橡胶、塑料、纤维、涂料、粘合剂 现代合成材料工业：起源于天然高分子的化学加工工业 1.2高聚物的生产过程 热塑性塑料 二个官能度（双键）单体——线型结构高聚物
纤维
生产规模大√
高聚物合成工艺学
第1章 绪论
1.2高聚物的生产过程
二个以上官能度（双键）单体——热固性结构（体型）高聚物
涂料 粘合剂 双烯烃单体——合成橡胶 高聚物合成生产过程： 生产规模小
生产规模大√
A.原料准备与精制；B.催化剂（引发剂）配制；C.聚合反应；
D.分离；E.聚合物后处理；F.回收。
高聚物合成工艺学
第1章 绪论
1.3高聚物聚合方法的选择 选择依据：聚合物的性质及形态，聚合反应的特点， 单体与催化剂（引发剂）性质，基本的必要操作工序以及
设备投资，生产成本。 其中高聚物质量（平均分子量及分布）是优先考虑的， 生产中要能够掌握自由控制产品分子量的技术，即生产不 同牌号的产品。
高 聚 物 合 青岛科技大学功能高分子研究所
授课班级：橡胶工艺08 5-8
高聚物合成工艺学
课程目的
了解并掌握高聚物在生产过程中所依据的理论基础以 及工艺条件。熟悉多种工艺过程对高聚物性能的影响规律。 了解各工艺过程的主要问题及解决方法。培养控制高聚物
高聚物合成工艺学
高分子合成工业
合成工业任务： 是将基本有机合成工业生产的单
体(小分子化合物)，经过聚合反应(包括缩聚反应等) 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。基本有机合成工业、高分子合成 工业和高分子合成材料成型工业是密切相联系的三 个工业部门。 高分子合成材料的制备过程： 经过石油开采、石油 炼制、基本有机合成、高分子合成、高分子合成材 料成型等工业部门。
合成纤维—— 合成纤维：通常由线型高分子量合成树脂经熔融纺丝 或溶液纺丝制成。合成纤维中通常要加有少量消光剂、 防静电剂以及油剂等。消光剂的作用可以消除合成纤 维的光泽，一般为白色颜料如钛白粉，锌白粉等。油 剂的作用是增加纤维的柔性和饱合性。
1.2 高分子合成材料的特性和在国民
经济各部门中的应用
通用塑料： 通用塑料产量大，生产成本低，性能多样 化。主要用来生产日用品或一般工农业用材料。例如聚 氯乙烯塑料可制成人造革、塑料薄膜、泡沫塑料、耐化 学腐蚀用板材、电缆绝缘层等。
工程塑料： 工程塑料产量不大，成本较高，但具有优 良的机械强度或耐摩擦、耐热、耐化学腐蚀等特性。可 作为工程材料，制成轴承、齿轮等机械零件以代替金属、 陶瓷等。
20世纪
50年代以后：由于发现了由有机金属化合物和过渡 金属化合物组成的催化剂体系，可以容易地使烯烃、 二烯烃聚合为性能优良的高聚物，因此对原料烯烃、 二烯烃的需要量急增。许多以煤和粮食为原料的化工 产品纷纷转向石油路线进行生产，石油化学工业迅速 扩大增长。
20世纪——
解放后：逐渐建立了化学纤维工业、合成橡胶工业 和塑料工业。相继建成了若干大型石油化工基地， 如燕山、兰州、吉林、大庆、齐鲁、金山、仪征、 高桥、辽阳等。它们以石油裂解气为原料，已形成 了合成纤维工业、合成橡胶工业和合成树脂与塑料 工业的骨干企业，使我国高分子合成材料工业迅速 发展。
高聚物合成工艺学知识点总结
第一讲第一章绪论§1.1 高分子合成工业概述工艺学：研究将原料加工成产品的过程的科学，属技术科学，高聚物合成工艺学研究内容包括原料特点、生产原理、生产流程、操作条件、设备的构造和材料。
1. 分类：天然、半合成、合成天然橡胶经硫化制备橡胶制品，蛋白质改性产品乳酪素，纤维改性产品赛璐珞2. 高聚物的用途：皮革制品、纤维及其制品、纸张、橡胶制品、塑料制品、涂料、粘合剂、离子交换树脂、生物医学制品等。
3. 石油化工包括石油开采、石油炼制、基本有机合成、高分子合成、高分子材料成型加工，其中高分子合成工业起着承前启后的作用，以燕化为例阐述我国高分子化工的发展。
1959年开始顺丁橡胶的研究，主要是催化剂的研究，Ni, Co.Ni, Ti, Co，70年开始建设，是我国首个具有知识产权的大规模的化工装置。
§1.2高分子化合物的生产过程高分子合成工业的基本任务：将简单的有机化合物（单体），经聚合反应使之成为高分子化合物。
官能团：能够发生聚合反应的活性基团或原子。
单体：含有二或二以上官能团的能够发生聚合反应的有机化合物。
（请举例）因规模大、工艺复杂，故以线性加成聚合反应为主讲解高聚物生产过程。
高聚物的合成工艺过程包括：原料准备与精制过程、催化剂（引发剂）配制过程、聚合反应过程、分离过程、聚合物后处理过程、回收过程、三废处理过程。
一、原料准备与精制过程原料：单体、溶剂，主要是去离子水的贮存、洗涤、精制、干燥、调整浓度等过程和设备，方法：精馏1. 杂质的危害：1) 阻聚和链转移作用，降低分子量；2) 使催化剂中毒和分解，降低催化剂的催化作用；3) 缩聚过程中单官能物的封端作用，降低分子量；4)使聚合物产生色泽，降低产品质量，因此，要求单体纯度在99％以上。
2. 单体的贮存由于单体往往是易燃、易爆、有毒、自聚的有机化合物，因此在贮存过程中应注意如下问题：1) 防止与空气接触；2) 使贮罐不会产生过高压力；3) 防止泄漏；4)加阻聚剂；5) 贮罐远离反应装置；6) 最好使用耐压容器二、催化剂（引发剂）配制过程（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。
聚合物合成工艺教学大纲讲解
《高聚物合成工艺》本科课程教学大纲一、《高聚物合成工艺》课程说明（一）课程代码：（二）课程英文名称：Polymer Synthesis Craft（三）开课对象：材料化学专业（四）课程性质和地位：本课程是以有机化学、物理化学和高分子化学作为基础，又为后续课程“聚合物成型加工原理”及英它专业课等打下理论基础。
高聚物合成工艺学实验是研究髙分子的合成工艺及其化学反应的一门实践科学。
它的任务是通过实践教学，使学生掌握高分子合成工艺的基本概念，髙分子化合物合成工艺的基本原理和操作步骤。
（五）课程教学基本要求：第一章绪论掌握高分子工业和高分子科学的发展简史，高分子材料的特性及其在国民经济各部门中的应用、高分子化合物的生产过程及废物处理与安全生产基础知识。
第二章生产单体的原料路线学习石油化工原料路线及煤炭原料路线与其他原料路线生成高分子原料的方法。
第三章自由基本体聚合原理及生产工艺掌握自由基本体聚合原理及甲基丙烯酸甲酯自由基本体聚合、苯乙烯熔融本体聚合、氯乙烯非均相本体聚合原理及生产工艺。
第四章自由基悬浮聚合原理及生产工艺掌握自由工悬浮聚合原理及氯乙烯悬浮聚合和苯乙烯一丙烯腊悬浮共聚合生产工艺第五章自由基溶液聚合原理及生产工艺掌握溶液聚合原理及醋酸乙烯溶液聚合生产工艺和聚乙烯醇（PVA）生产工艺、丙烯腊溶液聚合生产工艺。
第六章自由基乳液聚合原理及生产工艺掌握自由基乳液聚合原理及丁二烯、苯乙烯乳液共聚合和糊用聚氯乙烯种子乳液聚合生产工艺。
第七章离子聚合原理及生产工艺掌握离子聚合原理及乙烯气相本体聚合、丙烯非均相溶液聚合、聚丁二烯橡胶和丁基橡胶的生产工艺。
第八章线型缩聚原理及生产工艺了解线型缩聚，包括熔融缩聚和界面缩聚生产工艺。
第九章体型缩聚原理及生产工艺掌握体型缩聚原理及酚醛树脂的生产工艺、醇酸树脂的生产工艺、不饱和聚树脂及低聚合物的生产工艺环氧树脂的生产工艺、压塑粉的生产工艺、玻璃钢及压缩层塑料的生产工艺。
第10章逐步加成聚合原理及生产工艺掌握聚氨酯的合成原理，熟悉聚氨酯泡沫塑料、聚氨酯涂料、聚氨酯泡沫橡胶、聚氨酯胶粘剂的生产工艺。
高聚物合成工艺学---绪论
高聚物合成工艺学---绪论一、判断1、由于塑料包装物大多呈白色，它们造成的环境污染被称为白色污染。
（对）2、连续聚合特点是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，便于小批量生产。
（错）3、进行聚合反应的设备叫做聚合反应器。
根据聚合反应器的形状主要分为管式、塔式和釜式聚合反应器。
（对）4、本体聚合与熔融缩聚得到的高粘度熔体不含有反应介质，如果单体几乎全部转化为聚合物，通常不需要经过分离过程。
如果要求生产高纯度聚合物，应当采用真空脱除单体法。
（对）5、乳液聚合得到的浓乳液或溶液聚合得到的聚合物溶液如果直接用作涂料、粘合剂，也需要经过分离过程。
（错）6、合成橡胶是用物理合成方法生产的高弹性体。
经硫化加工可制成各种橡胶制品。
（对）7、合成纤维通常由线型高分子量合成树脂经熔融纺丝或溶液纺丝制成。
加有少量增光剂、防静电剂以及油剂等。
（对）8、合成树脂生产中回收的溶剂。
通常是经离心机过滤与聚合物分馏得到的。
（对）9、高分子合成工厂中最易发生的安全事故是引发剂、催化剂、易燃单体、有机溶剂引起的燃烧与爆炸事故。
（对）10、塑料具有取材容易，价格低廉，加工方便，质地轻巧等优点。
（对）二、填空1、根据产量和使用情况合成橡胶可分为（通用合成橡胶）与（特种合成橡胶）两大类。
2、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）。
4、塑料的原料是合成树脂和（添加剂）。
5、塑料成型重要的有：注塑成型、挤塑成型、吹塑成型、（压缩成型）等。
6、高分子合成工业的产品形态可能是液态低聚物、坚韧的固态高聚物或（弹性体）。
7、高分子合成工业的基本原料为（石油）、天然气、煤炭等。
8、为使釜式聚合反应器中的传质、传热过程正常进行，聚合釜中必须安装（搅拌器）。
三、选择题1、高分子合成生产过程，正确的顺序为:（D）设 1-原料准备与精制过程； 2-分离过程；3-聚合反应过程； 4-催化剂(引发剂)配制过程；5-回收过程；6-聚合物后处理过程A. 1→2→3→6→4→5 ；B. 1→3→2→4→6→5C. 1→3→6→2→5→4 ;D. 1→4→3→2→6→52、工业采用的合成树脂干燥主要是气流干燥和沸腾干燥。
聚合物合成工艺学各章重点及要点
聚合物合成工艺学各章重点及要点部分内容不全，大家自己看书第一章绪论1．高分子化合物的生产过程及通常组合形式原料准备与精致，催化剂配置，聚合反应过程，分离过程，聚合物后处理过程，回收过程2．聚合反应釜的排热方式有哪些夹套冷却，夹套附加内冷管冷却，内冷管冷却，反应物料釜外循环冷却，回流冷凝器冷却，反应物料部分闪蒸，反应介质部分预冷。
第二章聚合物单体的原料路线1．生产单体的原料路线有哪些？（教材P24-25）石油化工路线，煤炭路线，其他原料路线（主要以农副产品或木材工业副产品为基本原料）2．石油化工路线可以得到哪些重要的单体和原料？并由乙烯单体可以得到哪些聚合物产品？（教材P24-25、P26、P31）得到单体和原料：乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯。
得到聚合物：聚乙烯、乙丙橡胶、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、维纶树脂、聚苯乙烯、ABS树脂、丁苯橡胶、聚氧化乙烯、涤纶树脂。
3. 合成聚合物及单体工艺路线第三章自由基聚合生产工艺§ 3-1自由基聚合工艺基础1．自由基聚合实施方法及选择本体聚合、乳液聚合、溶液聚合、悬浮聚合。
聚合方法的选择只要取决于根据产品用途所要求的产品形态和产品成本。
2．引发剂及选择方法，调节分子量方法种类：过氧化物类、偶氮化合物，氧化还原体系。
选择方法：（1）根据聚合操作方式和反应温度条件，选择适当分解速度的引发剂。
（2）根据引发剂分解速度随温度的不同而变化，故根据反应温度选择适引发剂。
（3）根据分解速率常数选择引发剂。
（4）根据分解活化能选择引发剂。
（5）根据引发剂的半衰期选择引发剂。
分子量调节方法：控制引发剂用量、控制反应温度、选择适当分子量调节剂。
§ 3-2本体聚合生产工艺1．本体聚合传热方法、排热措施排热措施：采用预聚、后聚分步聚合法；反应达到一定转化率就分离出聚合物；较低温度，较低引发剂浓度下反应；紫外线或辐射引发聚合；强化聚合设备的传热。
(完整版)高聚物合成第一章绪论
第一章绪论1.1 高分子材料科学的历史回顾高分子的概念始于20世纪20年代，但应用更早。
•1839年，美国人Goodyear发明硫化橡胶。
•1855年，英国人Parks实现硝化纤维产业化•1870年海厄特用硝化纤维素与樟脑混合制得赛璐珞celluloid。
•1884年法国人De Chardonnet（查唐纳脱）把硝化纤维素放在酒精和乙醚中得到溶液，得到人造丝。
•1907年贝克兰发明酚醛树脂-Bakelite第一个真正意义上人工合成的树脂是酚醛树脂，由此，打开了合成高分子的新时代。
•1920年，德国人Staudinger发表了“论聚合”的论文，提出了高分子的概念，并预测了聚氯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物的结构。
•1935年，Carothes发明尼龙66，1938年工业化。
•30年代，一系列烯烃类加聚物被合成出来并工业化，PVC（1927～1937），PV Ac（1936），PMMA（1927～1931），PS（1934～1937），LDPE（1939）。
自由基聚合发展。
•高分子溶液理论在30年代建立，并成功测定了聚合物的分子量。
Flory为此获得诺贝尔奖。
•40年代，二次大战促进了高分子材料的发展，一大批重要的橡胶和塑料被合成出来。
丁苯橡胶（1937），丁腈橡胶（1937），丁基橡胶（1940），有机氟材料（1943），ABS（1947），涤纶树脂（1940～1950）。
•50年代，Ziegler和Natta发明配位聚合催化剂，制得高密度PE和有规PP，低级烯烃得到利用。
•1956年，美国人Szwarc发明活性阴离子聚合，开创了高分子结构设计的先河。
•50年后期至60年代，大量高分子工程材料问世。
聚甲醛（1956），聚碳酸酯（1957），聚砜（1965），聚苯醚（1964），聚酰亚胺（1962）•60年代以后，特种高分子和功能高分子得到发展。
特种高分子：高强度、耐高温、耐辐射、高频绝缘、半导体等。
合成工艺
高聚物合成工艺学第一章 绪论以合成树脂为主要原料，添加稳定剂，着色剂，润滑剂以及增塑剂等组分得到的合成材料。
用化学合成方法生产的高弹性体。
线性结构的高分子量合成树脂，经过适当的方法纺丝得到的纤维称为合成纤维.单体中加有少量引发剂或不加引发剂依赖热引发，而无其它反应介质存在地聚合实施方法。
高聚物的合成工艺过程包括：①原料准备与精制过程 单体、溶剂，主要是去离子水的贮存、洗涤、精制、干燥、调整浓度等过程和设备，由于单体往往是易燃、易爆、有毒、自聚的有机化合物，因此在贮存过程中应注意如下问题：1) 防止与空气接触；2) 使贮罐不会产生过高压力；3) 防止泄漏；4)加阻聚剂；5) 贮罐远离反应装置；6) 最好使用耐压容器②催化剂（引发剂）配制过程 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 包括聚合和以聚合为中心的有关热交换设备及反应物料输送过程与设备生产不同牌号产品的方法：使用分子量调节剂；改变反应条件；改变稳定剂等 聚合反应分类聚合反应反应机理操作方式逐步聚合加聚反应自由基聚合离子聚合和配位聚合本体、溶液间歇和连续熔融、溶液、界面、固体间歇聚合操作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。
优点：反应条件易控制，升温，恒温可精确控制在一定温度；物料在反应器内停留时间相同；适于小批量生产，容易改变品种和牌号。
连续聚合操作方式反应条件稳定，易实现操作过程的全部自动化，机械化。
缺点：不宜经常改变产品牌号，不便小批量生产某牌号产品。
聚会反应器分类：管式、塔式、釜式， 特殊的：螺旋挤出机式、板框式。
排热方式：①管式聚合反应器主要依靠在套管内流动的冷却介质排除反应热。
②釜式聚合反应器的排热方式是多样的，主要有：夹套冷却；夹套附加内冷管冷却；内冷管冷却；反应物料釜外循环冷却；回流冷凝器冷却；反应物料部分闪蒸；反应介质预冷。
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。
高聚物合成工艺学绪论课件
探索高聚物在能源储存与转换、环境治理与修复等领域的应用， 为解决能源和环境问题提供解决方案。
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压力控制
聚合反应压力对反应速率和产物性能具有重要影响。压力波动可能 导致产品质量不稳定，因此需要保持恒定的反应压力。
原料和添加剂的控制
原料和添加剂的纯度和配比对高聚物的性能具有重要影响。通过严 格控制原料和添加剂的质量和配比，可以优化产品性能。
工业生产安全与环保
安全生产措施
高聚物合成工业生产过程中存在一定的安全风险，如火灾、 爆炸、中毒等。企业应采取有效的安全生产措施，如定期检 查设备、培训员工、制定应急预案等，确保生产安全。
循环利用与废弃物处理
优化生产过程中的废弃物处理和资源循环利用，降低生产过程中的 环境污染。
绿色溶剂与助剂
探索使用环保的溶剂和助剂，减少对环境的负面影响，实现绿色合 成。
高聚物合成工艺学的跨学科研究与应用
生物医学应用
将高聚物合成工艺学与生物医学领域相结合，开发新型生物医用 材料和器件。
电子信息产业
研究高聚物在电子器件、集成电路、柔性显示等领域的应用，推 动电子信息产业的发展。
产物干燥与储存
将纯化后的高聚物进行干 燥处理，并储存于干燥、 避光的环境中，防止其受 潮、氧化等影响。
04
高聚物合成的工业生产
工业生产设备与装置
聚合反应釜
聚合反应釜是高聚物合成工业生产中的核心设备，用于完 成聚合反应过程。其设计和制造需满足高温、高压、耐腐 蚀等要求，确保生产安全和稳定。
输送设备
重要性
高聚物合成工艺学是高分子科学领域 中的重要分支，对于推动高分子材料 的发展和应用具有重要意义。
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第一章 绪论(1.3.2合成橡胶)
顺丁橡胶
结构式:
CH2 C C H H
n
CH2
性能： 弹性、耐老化性和耐低温性、耐磨 性，都超过天然橡胶；缺点是抗撕 裂能力差，易出现裂纹 用途： 为合成橡胶的第二大品种（约占15%），大约60%以上用于制造 轮胎
第一章 绪论(1.3.1塑料)
b.聚甲醛（POM） 以线型结晶高聚物聚甲醛树脂为基的塑料，可分为均聚 甲醛、共聚甲醛两种。聚甲醛的结晶度可达75%，有明显 的熔点和高强度、高弹性模量等优良的综合力学性能。其 强度与金属相近；摩擦因数小并有自润滑性，因而耐磨性 好。 聚甲醛塑料价格低廉，性能优于尼龙，故可代替有色 金属和合金，并逐步取代尼龙制作轴承、衬套等。
第一章 绪论
高分子溶液理论在30年代建立，并成功测定了聚合 物的分子量。Flory为此获得诺贝尔奖。 40年代，二次大战促进了高分子材料的发展，一大 批重要的橡胶和塑料被合成出来。丁苯橡胶 （1937），丁腈橡胶（1937），丁基橡胶（1940）， 有机氟材料（1943），ABS（1947），涤纶树脂 （1940～1950）。 50年代，Ziegler和Natta发明配位聚合催化剂，制 得高密度PE和有规PP，低级烯烃得到利用。
第一章 绪论(1.3.1塑料)
添加剂 填充剂 （填料） 增塑剂 作 用 调整塑料的物理化学性能 提高材料强度 减少合成树脂的用量降低塑料成本 提高塑件的可塑性和柔软性但会降 低塑件的稳定性、介电性和机械强 度 抑制和防止塑料在加工和使用过程 中因受热、光及氧等作用而分解变 质 防止塑料在成型加工过程中粘附在 模具上 提高塑件的流动性 常用的各种添加剂 含量 木粉、纸、棉屑、硅石、硅藻土、 20%~ 云母、石棉、石金属粉、玻璃纤 50% 维、和碳纤维等 不易挥发的高沸点的液体有机化 合物或低熔点的固体有机化合物 硬脂酸盐、铅的化合物及环氧化 合物 硬脂酸及其盐类 0.3%~ 0.5% 1%
硅 橡 胶
酚醛树脂
聚丙烯
第一章 绪论
d. 产量大
70年代：（体积产量）超金属材料； 80年代：（重量产量）超金属材料； 2000年代：占材料总量的70%；
形成五大工业产业
塑料工业；
纤维工业；
橡胶工业；
涂料工业； 粘合剂工业
第一章 绪论
1.3高分子合成材料
塑料
纤维
橡胶
涂料 粘合剂
第一章 绪论
1.3.1塑料
我们现在通常所说的 塑料 ，一般是指以合成树脂为主要 成分的可塑性材料。具体说来，塑料就是以合成树脂 为基 体，添加一些具有特定作用的 助剂 ，将基体与助剂混合、 分散，再通过塑炼加工，并在加工过程中显示塑性且能流 动成型的材料。 简而言之， 塑料 = 树脂 + 助剂
树脂是硬而脆的、固体或半固体、无定形、易熔融、易燃
•
运 输： 道路交通设施、车辆部件
第一章 绪论(1.3.1塑料)
塑料的分类及特性
不同的标准有不同的分类方法。 1. 按树脂的 化学成分 分类： （1）元素聚合物 为基础的塑料：氟塑料、 有机硅塑料 （2）无机聚合物 为基础的塑料：聚氯化磷腈 （3）有机树脂 为基础的塑料：PE、PP、PVC等
第一章 绪论(1.3.1塑料)
聚合物合成工艺
教材：
赵德仁，张慰盛，高聚物合成工艺学（第二版），化学工业出版社， 1997年.
参考书：
（1）潘祖仁，高分子化学（第三版），化学工业出版社，2003年. （2）陈敏恒，丛德滋，方图南等，化工原理（第二版），化学工业出 版社，2000年. （3）李克友，张菊华，向福如，聚合物合成原理及工艺学（第二版）， 科学出版社，北京2000年. （4）何曼君，陈维孝，董西侠，高分子物理（修订版），复旦大学出 版社，1990年.
第一章 绪论(1.3.1塑料)
塑料的组成
塑料 = 树脂 + 助剂
塑料助剂
塑料用助剂为改善塑料的使用性能或加工性能而添加的物质。 （填充剂、增塑剂、着色剂、稳定剂、抗静电剂、润滑剂、偶联剂、 发泡剂、阻燃剂、交联剂、增韧剂、成核剂、分散剂、增强剂等）。
稳定剂和润滑剂是塑料中必须加入的添加剂，其他组分则根据塑料 种类和用途的不同而有增减。
耐高温、耐腐蚀的 塑料王－－特氟隆
第一章 绪论(1.3.1塑料)
（3）特种工程塑料：相对于通用工程塑料而言，其耐热等级更高，价格 更贵，产量更小。
主要品种包括：聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚酰亚胺等。
第一章 绪论(1.3.1塑料)
最流行的按 化学结构 及 热行为 分：
（1）热塑性 以热塑性树脂为基础，其树脂的结构一般为直链型或带有少量 支链的线性结构，多数为碳—碳为主链的聚合物。分子链之间主要 以次价力或氢键相吸引而显示一定强度，同时表现出弹性和塑性。 在适当的溶剂中能溶解；在加热状态下能熔化，其间只经历物 理过程，不发生化学变化。即所谓的“可溶、可熔”的特性。 （2）热固性 起初，一般是分子量不高的预聚物或齐聚物，在适当的溶剂中可 以溶解或溶胀；受热也可以熔化。但是，热固性树脂具有一定的反应 活性，在熔化和继续受热过程中，具有反应活性的官能团（基团）会 发生化学反应，形成新的化学键，即所谓的“固化反应”。经过“固 化反应”的塑料，由原来的线性结构演变为三维体型（网状）结构。 这时的塑料不能溶于溶剂，受热也不会熔化。即“不溶、不熔”。
第一章 绪论
功能高分子：分离材料（离子交换树脂、分离膜 等）、导电高分子、感光高分子、高分子催化剂、高 吸水性树脂、医用高分子、药用高分子、高分子液 晶等。 80年代以后，新的聚合方法和新结构的聚合物不断 出现和发展。 新的聚合方法：阳离子活性聚合、基团转移聚合、 活性自由基聚合、等离子聚合等等； 新结构的聚合物：新型嵌段共聚物、新型接枝共聚 物、星状聚合物、树枝状聚合物、超支化聚合物、 含C60聚合物等等。
5.ABS塑料 故ABS塑料具有较高强度和冲击韧性、良好的耐磨性和 耐热性、较高的化学稳定性和绝缘性，以及易成型、机械 加工性好等优点。
第一章 绪论(1.3.1塑料)
特氟隆 (Teflon) 美国杜邦公司对其研发的所有碳氢树脂的总称（市面上常见为杜邦注册的 “特富龙”），包括聚四氟乙烯、聚全氟乙丙稀及各种共聚物；由于其独特 优异的耐热（180-260℃）、耐低温（-200℃）、自润滑性及化学稳定性能等， 而被称为“拒腐蚀、永不粘的特氟隆”。 不粘锅，其他如衣物、家居、医疗甚至宇航产品中也有应用。 化学工业：用它作耐腐蚀材料，如制造反应罐、蓄电池壳、管子、过滤板； 在电器工业上，在金属裸线外包上15微米厚的聚四氟乙烯就能很好的使电线 彼此绝缘。 机械工业：因为聚四氟乙烯塑料的表面异常光滑，所以用它制造的轴承、活 塞环，不需要任何润滑剂。用它制造的雪橇，在冰雪上滑行如飞。 医药工业：可以用聚四氟乙烯塑料制造人造骨骼、软骨与外科器械，因为它 对人体无害，而且可以用酒精、高压罐加热等方法消毒。
第一章 绪论(1.3.1塑料)
a.聚酰胺（尼龙、PA） 聚酰胺是最早发现能够承受载荷的热塑性塑料。 尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙1010、铸型尼龙和芳香尼龙是常应 用于机械工业中的几种。被大量用于制造小型零件替代有色金属及 其合金。 铸型尼龙通过简便的聚合工艺使单体直接在模具内聚合成型的一 种特殊尼龙(尼龙6) 。 芳香尼龙具有耐磨、耐辐射及很好的电绝缘性等优点，是尼龙中 耐热性最好的品种。
第一个真正意义上人工合成的树 脂是酚醛树脂，由此，打开了合 成高分子的新时代。
第一章 绪论
1920年，德国人Staudinger发表了“论聚合”的论文，提出了高分 子的概念，并预测了聚氯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物的结 构。 1935年，Carothes发明尼龙66，1938年工业化。 30年代，一系列烯烃类加聚物被合成出来并工业化，PVC （1927～1937），PVAc（1936），PMMA（1927～1931），PS （1934～1937），LDPE（1939）。自由基聚合发展。
课程学习的目的：
聚合物合成工艺学是高分子材料制备的基础工 程型课程。通过该课程使学生了解塑料、橡胶和纤 维三大合成材料主要品种的生产过程，掌握各种聚 合方法的生产技术原理，流程和设备选择。
第一章 绪论
1.1 高分子材料科学的历史 回顾
高分子的概念始于20世纪20年 代，但应用更早。 1839年，美国人Goodyear发明硫 化橡胶。 1855年，英国人Parks用硝化纤 维素与樟脑混合制得赛璐珞。 1884年查唐纳脱把硝化纤维素放 在酒精和乙醚中得到溶液，得到 人造丝。 1909年贝克兰发明酚醛树脂
第一章 绪论
1956年，美国人Szwarc发明活性阴离子聚合，开创 了高分子结构设计的先河。 50年后期至60年代，大量高分子工程材料问世。聚 甲醛（1956），聚碳酸酯（1957），聚砜（1965）， 聚苯醚（1964），聚酰亚胺（1962）。 60年代以后，特种高分子和功能高分子得到发展。 特种高分子：高强度、耐高温、耐辐射、高频绝缘、 半导体等。
Tears of the Tree
第一章 绪论
b. 材料性能优异
1.耐烧蚀 2.吸水性 3.疏水性 4.阻尼性能 5.生物性能 6.轻质高强 7.透明性 8.加工性 9. 耐蚀、绝缘性
第一章 绪论
c. 品种多
人工合成橡胶
第一章 绪论
有机玻璃
第一章 绪论 聚氯乙烯
聚乙烯
第一章 绪论
玻璃钢
聚 四 氟 乙 烯
天然橡胶 橡 胶 合成橡胶
通 用 橡 胶 特 种 橡 胶
顺丁橡胶 氯丁橡胶 丁腈橡胶 乙丙橡胶 聚硫橡胶 硅橡胶
第一章 绪论(1.3.2合成橡胶)
丁苯橡胶
结构式: