高聚物合成工艺学
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
高聚物合成工艺学总结
名词解释浊点：非离子表面活性剂被加热到一定温度，溶液由透明变为浑浊，出现此现象时的温度称为浊点，乳液聚合在浊点以下进行均缩聚：一种单体参加的缩聚反应共缩聚：均缩聚体系和混缩聚体系加入其它单体进行缩聚三相点:离子型乳化剂在一定温度下会同时存在乳化剂真溶液、胶束和固体乳化剂三相态，此温度点称三相点。
乳液聚合在三相点以上进行。
离子聚合：乙烯基单体，二烯烃单体以及一些杂环化合物在某些离子的作用下进行的聚合反应称之为离子聚合反应。
（单体在阳离子或阴离子作用下，活化为带正电荷或带负电荷的活性离子，再与单体连锁聚合形成高聚物的化学反应，统称为离子型聚合反应）配位聚合:是烯烃单体的碳-碳双键与引发剂活性中心的过渡元素原子的空轨道配位，然后发生位移使单体分子插入到金属-碳之间进行链增长的一类聚合反应。
混缩聚(异缩聚物)：两种单体参加的缩聚反应逐步加成聚合反应：某些单体分子的官能团可以按逐步反应的机理相互加成而获得聚合物，但又不析出小分子副产物，这种反应称为逐步加成聚合反应。
扩链反应：预聚物通过末端活性基因的反应使分子相互连结而增大分子量的过程均相本体聚合：指生成的聚合物溶于单体（如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯）。
非均相本体聚合：指生成的聚合物不溶解在单体中，沉淀出来成为新的一相（如氯乙烯）。
HLB值：亲水亲油平衡值用来衡量乳化剂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值越大表明亲水性越大；反之亲油性越大。
"临界胶束浓度"（CMC）：表面活性剂分子形成胶束时的最低浓度.从结构而言,疏水基团越大，则CMC值越小。
在烃基带有极性基团时，CMC值增大。
萃取精馏：是用来分离恒沸点混合物或组分挥发度相近的液体混合物的特殊精馏方法。
基本原理是，液体的混合物中加入较难挥发的第三组分溶剂，以增大液体混合物中各组分的挥发度的差异，使挥发度相对地变大的祖坟可以由精馏塔顶馏出，挥发度相对地变小的组分则与加入的溶剂在塔底流出。
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》课程教学大纲(本科)
《高聚物合成工艺学》课程教学大纲英文名称：Synthetical Technic of Polymer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、课程性质与任务过本课程的学习，使学生能掌握几种高聚物生产工艺，并能够用所学基础理论解决实际问题，对生产技术和发展方向有所了解，掌握高聚物合成工艺过程及方法的规律性。
掌握高分子材料科学的基础理论知识、高分子材料合成及改性的方法，具有开发新型高分子材料及产品的初步能力；具有对现有通用产品的生产和操作能力；具有常规分析仪器的操作和检测能力；具有进行技术经济分析和管理的初步能力。
二、课程与其他课程的联系高聚物合成工艺学是将单元操作技术，聚合反应工程及高聚物合成原理等综合一体的应用性较强的课程，该课程是在本专业学生学过了无机化学、有机化学、物理化学、化工原理和高分子化学及高分子物理等专业学科基础课的基础上开设的，在知识和内容上与这些课程紧密相关，特别是化工原理的单元操作和高分子化学的聚合反应过程是构成高聚物合成工艺的基本单元。
三、课程教学目标通过高聚物合成工艺学这门课程的学习，使学生达到以下目的：1 .了解高分子材料合成与分子设计的关系，了解高聚物合成所用的主要单体，合成树脂、合成橡胶、合成纤维、涂料、粘合剂、工程高分子材料、特种高分子、功能高分子等品种的生产和制备方法。
2.掌握重点高聚物品种生产工艺过程、工艺设备、过程控制方法和调节手段，掌握工艺计算和程序。
3.培养和训练学生将所学过的基本理论和技术与高聚物合成工艺紧密结合在一起，形成有机地统一体，从而提高学生分析和解决实际问题的能力。
4.从网上查找相关高聚物发展新材料。
新信息介绍给学生。
开拓学生视野。
四、教学内容、基本要求与学时分配五、其他教学环节（课外教学环节、要求、目标）1.教学方式与教学方法的具体改革措施是教学以讲授为主，辅以现场参观和文献调研等教学形式。
在教学过程中将参观辽阳石化分公司烯炷厂的聚乙烯装置。
高聚物合成工艺学 名词解释
名词解释：链转移常数：链转移速率常数K tr和增长速率常数K p之比，代表链转移反应与链增长反应的竞争能力。
P46 均缩聚物：用一种单体分子中含有两种可相互发生缩聚反应的官能团，则其缩聚产物称为均缩聚物。
P109 一级交联：一种是通过氨基甲酸酯基、脲基甲酸酯基或缩二脲基等化学键所形成的交联，它们是不可逆的和稳定的，键能都较大，常称为一级交联。
P138缩聚反应：含有反应性官能团的单体经缩合反应析出小分子化合物生成聚合物的反应。
P107硫化三要素：时间、温度、压力P36动态界面缩聚：在搅拌力的作用下使两相中的一相为分散相，另一相为连续相，此时大大的增加了两相的接触面积，而且界面层可以不断的更新，从而促进了缩聚反应的进行。
P121人造纤维：由非纤维状天然高分子化合物经化学加工得到的纤维。
P191阻聚剂：阻聚剂可以防止聚合作用的进行，在聚合过程中产生诱导期（即聚合速度为零的一段时间），诱导期的长短与阻聚剂含量成正比，阻聚剂消耗完后，诱导期结束，即按无阻聚剂存在时的正常速度进行。
缓聚剂：缓聚剂是调节树脂的放热性能，以满足工艺要求的添加剂，它不产生诱导期，只降低聚合速度，缓聚剂除不少品种与阻聚剂相同外，最有效的是α-甲基苯乙烯。
透气性：一般为一定厚度的薄膜于一定时间，与规定压力下，单位面积所透过的气体体积。
P184填空：1.支数表征纤维的粗细程度。
P1922.在橡胶硫化阶段，除了交联键的形成，还存在交联键的、和断裂。
P4353.塑料在长期受热条件下使用时会发生热老化现象，表现为颜色发生变化、机械强度降低、重量有损失等。
P1874.阴离子聚合所用的催化剂为5.过氧化二酰基和过氧化碳酸酯等化合物在分解时除了产生自由基外，还放出气体。
6.溶液聚合时，溶剂对产物分子量有影响只要是因为7.表面活性剂的表面张力随溶质浓度增加而下降达到一定值后，浓度在增加表面张力变化很小。
8.乳化剂可分为阳离子、阴离子、非离子乳化剂。
9.异氰酸酯指数大于2则说明分子不扩链，端基为—NCO，且存留有未反应的异氰酸酯。
高聚物合成工艺学
合 成 高 分 子 材 料 的 主 要 过 程
第2章 高分子化合物的生产过程
高分子合成生产过程大体上可分为以下几个工序:
(1)原料准备与精制过程;
(2)催化剂(引发剂)配制过程;
(3)聚合反应过程；
(6)回收过程
(4)分离过程；
(5)聚合物后处理过程
此外三废处理和公用工程如供电、供气、供水等设备。
聚合物制造工艺过程举例
2.1 原料准备与精制过程
高分子合成工业的最主要原料是单体，其次是有些生产过程中需要加 入有机溶剂，都可能含有杂质可能对聚合反应产生不利影响(单体纯度 >99%)。 单体贮存注意： a. 防止单体与空气接触产生爆炸、产生过氧化物。 b. 提供可靠的措施，保证在任何情况下贮罐不会产生过高的压力，以 免贮罐爆破。贮存气体状态单体的贮罐应当是耐压容器。贮罐还应当 远离反应装置，以减少着火危险。 c. 防止有毒易燃的单体泄漏出贮罐、管道和泵等输送设备。 d. 防止单体贮存中发生自聚现象，必要时应当添加阻聚剂。使用时用 NaOH洗涤。
反应物料在反应初期都是易流动液体状态或气体。
高分子合成工业中聚合反应器中的物料形态可归纳为： (a)高粘度熔体(均相)—熔融缩聚、本体聚合 。 (b)高粘度溶液(均相)—自由基溶液聚合、离子及配位溶液聚合、溶液缩聚。 (c)固体微粒-液体分散体系(非均相)——自由基悬浮聚合、离子及配位溶液 聚合、溶液缩聚。 (d)胶体分散液(非均相)——自由基乳液聚合。 (e)粉状固体(非均相)——自由基本体聚合、离子配位本体聚合。 (f)固体制品(本体浇铸聚合)。
搅拌器
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。
螺轴式
螺带式
推进器式
高聚物合成工艺学重点
高聚物合成工艺学重点 The pony was revised in January 20211．粘釜产生原因、危害及防止措施。
粘釜原因：物理因素：吸附作用；化学因素：粘附作用。
危害：（1）传热系数下降；（2）产生“鱼眼”，使产品质量严重下降；（3）需要清釜，非生产时间加长。
防止措施：（1）釜内金属钝化；（2）添加水相阻聚剂，终止水相中的自由基，例如在明胶为分散剂的体系中加入醇溶黑、亚硝基R盐、甲基蓝或硫化钠等；（3）釜内壁涂极性有机物，防让金属表面发生引发聚合或大分子活性链接触釜壁就被终止聚合而钝化；（4）采用分子中有机成分高的引发剂，如过氧化十二酰.清釜；（5）提高装料系数，满釜操作。
减少粘釜的方法：目前先进的方法是聚合配方中加入防粘釜剂防粘釜剂的种类很多，（而且生产工厂技术保密，主要是苯胺染料、蒽醌染料等的混合溶液或这些染料与某些有计酸的络合物，一般用量极少，产生明星的作用）此时产生的少量粘釜物用高压水枪冲洗即可（水压>21mpa）达到清釜目的。
2.高分子合成材料的生产过程答: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）分离过程特点: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3.生产单体的原料路线有几条试比较它们的优缺点答：工业上生产的高聚物主要是加聚高聚物和缩聚高聚物。
当前主要有两条路线。
高聚物合成工艺学
1、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(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。
（2）对于三废的处理：①在进行工厂设计时应当考虑将其消除在生产对程中，不得已时则考虑它的利用，尽可能减少三废的排放量。
必须进行排放时．应当丁解三废中所含各种物质的种类和数量，有针对性地进行回收利用和处理，最后再排放到综合废水处理产所。
不能用清水冲淡废水的方法降低废水中有害物质的浓度。
②对含有不涪于水的油类废水，利用密度的不同，流经上部装有挡板的水池以清除浮油，然后进行生物氧化处理。
③对含有固体微粒的废永应流经沉降池，使微粒自然沉降，然后废水迷往处理中心。
如果废水中溶有较多的有机溶荆.则不适于生化处理，需要焚烧处理。
废水中舍有重金属时·应当用离子交换树脂进行处理。
④有机废渣通常作为锅炉燃料进行焚烧。
(3)回收利用方法:①作为材料再生循环使用;②作为化学品循环使用;③作为能源回收利用 6、最重要的原料来源路线：①石油化工路线;②煤炭路线;③其他原料路线.7、C4馏分的组成：丁烷、丁烯和丁二烯，是石油炼制过程中和液态烃高温裂解过程中产生。
8、引发剂的选择 ①根据聚合方法选择适当溶解性能的水溶性或油溶性引发剂；②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；③根据分解速度常数；④根据分解活化能；⑤根据引发剂的半衰期。
特点：①本体聚合是四种方法中最简单的方法,无反应介质,产物纯净,适合制造透明性好的板材和型材； ②后处理构成简单，可以省去复杂的分离回收等操作过程,生产工艺简单,流程短,设备少,较经济； ③反应器有效反应容积大,生产能力大,易于连续化,生产成本比较低.缺点：①放热量大,反应排除困难,不易保持一定的反应温度；②物料黏度很大 11、本体聚合中改善传热所采用的方法？ ①加入一定量的专用引发剂调节反应速率； ②采用较低的反应温度,使放热缓和； ③反应进行到一定转化率,粘度不高时就分离聚合物； ④分段聚合，控制转化率和“自动加速效应”； ⑤改进和完善搅拌器和传热系统,以利于聚合设备的传热； ⑥采用“冷凝态”进料和“超冷凝态”进料；⑦加入少量内润滑剂改善流动性。
高聚物合成工艺学-名词解释
名词解释：链转移常数：链转移速率常数K tr和增长速率常数K p之比，代表链转移反应与链增长反应的竞争能力。
P46 均缩聚物：用一种单体分子中含有两种可相互发生缩聚反应的官能团，则其缩聚产物称为均缩聚物。
P109 一级交联：一种是通过氨基甲酸酯基、脲基甲酸酯基或缩二脲基等化学键所形成的交联，它们是不可逆的和稳定的，键能都较大，常称为一级交联。
P138缩聚反应：含有反应性官能团的单体经缩合反应析出小分子化合物生成聚合物的反应。
P107硫化三要素：时间、温度、压力P36动态界面缩聚：在搅拌力的作用下使两相中的一相为分散相，另一相为连续相，此时大大的增加了两相的接触面积，而且界面层可以不断的更新，从而促进了缩聚反应的进行。
P121人造纤维：由非纤维状天然高分子化合物经化学加工得到的纤维。
P191阻聚剂：阻聚剂可以防止聚合作用的进行，在聚合过程中产生诱导期（即聚合速度为零的一段时间），诱导期的长短与阻聚剂含量成正比，阻聚剂消耗完后，诱导期结束，即按无阻聚剂存在时的正常速度进行。
缓聚剂：缓聚剂是调节树脂的放热性能，以满足工艺要求的添加剂，它不产生诱导期，只降低聚合速度，缓聚剂除不少品种与阻聚剂相同外，最有效的是α-甲基苯乙烯。
透气性：一般为一定厚度的薄膜于一定时间，与规定压力下，单位面积所透过的气体体积。
P184填空：1.支数表征纤维的粗细程度。
P1922.在橡胶硫化阶段，除了交联键的形成，还存在交联键的、和断裂。
P4353.塑料在长期受热条件下使用时会发生热老化现象，表现为颜色发生变化、机械强度降低、重量有损失等。
P1874.阴离子聚合所用的催化剂为5.过氧化二酰基和过氧化碳酸酯等化合物在分解时除了产生自由基外，还放出气体。
6.溶液聚合时，溶剂对产物分子量有影响只要是因为7.表面活性剂的表面张力随溶质浓度增加而下降达到一定值后，浓度在增加表面张力变化很小。
8.乳化剂可分为阳离子、阴离子、非离子乳化剂。
9.异氰酸酯指数大于2则说明分子不扩链，端基为—NCO，且存留有未反应的异氰酸酯。
高聚物合成工艺学-第三版
1.2 高分子合成材料的种类
1.2.2 合成橡胶
合成橡胶是用比学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。 优点：耐热、耐磨、耐老化、耐腐蚀或耐油等性能 缺点：发生老化现象 分类：通用合成橡胶：代替部分天然橡胶生产轮胎、胶鞋、橡 皮管、带等橡胶 制品，包括丁苯橡胶、顺丁橡胶(顺式聚丁二 烯橡胶)、丁基橡胶、乙丙橡胶、异戊橡胶等品种 特种合成橡 胶：制造耐热、耐老化、耐油或耐腐蚀等特殊用途的橡胶制品， 包括氟橡胶、有机硅橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、聚氨酯橡胶
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。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) 。
1931年，W. H. Carothers提出高聚物溶解与合成的理论，同时 广泛研究了缩聚反应。 Flory也系统研究了高分子链行为和高 分子溶液理论。
1925-1935年，逐渐明确了有关高分子化合物的基本概念，诞生 了“高分子化学”这一新兴学科。反过来，它又有力地促进高 分子化合物的工业生产。
化学与化学工程系
化学与化学工程系
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）。
20世纪是高分子材料合成工业不断发展壮大的时期
1910年，美国正式工业化生产酚醛树脂，随后相继合成出丁苯 橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、尼龙-66、聚酯纤维、高压聚乙烯 和聚氯乙烯，产量和品种在世界大战中得到快速发展。
高聚物合成工艺学2
(2)反应程度的影响 a. 反应程度(P)是参加反应的官能团数目与起始官能团数目的比值。 b.逐步缩聚反应的单体转化率与反应程度的关系。 c.当原料为等mol比时，平均结构单元数(Xn)与反应程度(P)关系
反应程度P的取值范围为0～1，极限值是P→1，但不等于1。
d. 缩聚反应的高聚物必须要达到一定的反应程度才有意义。
OH
C
OH
H
2
O
H
OH
A
2, 6- 二羟甲基酚
OH A～
～A－CH2B－A－CHB2OOO－HH HAOC－H2 B－CAH2－CH2OBH －A－B－A～
OH
A
CH2
CH2
A CH2 C H 2O H
CH2
A
CH2OH ～2,A4- 二－O羟H甲B基－酚 A－B－A－2, 6,B4- －三 羟OA甲H基－酚 B－A－B－A～
条件：可在较低温度、较低真空度下进行。 连续法：产量最大的聚酯和聚酰胺的生产。
n aAb
a [ A ] nb ＋ (n-1)ab
主要用来生产聚碳酸酯、芳香族聚酰胺以及芳香族聚酯等。
反应：反应已达预期指标。
(2)应用：要用作热塑性塑料、合成纤维、涂料与粘合剂等，例 (1)界面缩聚法：将两种单体分别溶于两种不互溶的溶剂中，再将这两种溶液倒在一起，在两液相的界面上进行缩聚反应，聚合产物不
消光剂：一般为白色颜料，如钛白粉、锌白粉等。
(1)界聚面缩砜聚是、一种聚不平酰衡缩亚聚反胺应。以及芳族杂环聚合物主要用作耐高温塑料。
将一般熔融缩聚法得到的适当分子量范围的产品出料后再进行固相缩聚则可避免上述缺点，且所用的反应设备简单。
其它助剂：增塑剂、着色剂、防老化剂等。
高聚物合成工艺学复习
1、为什么要对聚合物进行后处理? 经过分离过程制得的聚合物，含有一定的水分和未脱除的少量溶剂，需要经过脱水和干燥。
2. 合成树脂的后处理过程干燥方法：气流干燥和沸腾干燥3.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。
4.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利用答:废气主要来自气态和易挥发单体和有机溶剂或单体合成过程中使用的气体；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；废渣主要来源于生产设备中的结垢聚合物和某些副产物。
对于废气处理，应在生产过程中严格避免设备或操作不善而造成的泄露，并且加强监测仪表的精密度，以便极早察觉逸出废气并采取相应措施，使废气减少到容许浓度之下。
对于三废的处理，首先在井陉工厂设计时应当考虑将其消除在生产过程中，不得已时则考虑它的利用，尽可能减少三废的排放量，例如工业上采用先进的不适用溶剂的聚合方法，或采用密闭循环系统。
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，有针对性地回收利用和处理，最后再排放到综合废水处理场所。
废弃物的回收利用有以下三种途径： 1、作为材料再生循环利用； 2、作为化学品循环利用；3、作为能源回收利用5.生产单体的原料路线有那些？答：石油路线：石油行高温裂解，得到的裂解气经分离得到乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯等。
产生的液体经加氢后催化重整使之转化为芳烃，经萃取分离可得到苯、甲苯、二甲苯等芳烃化合物。
然后可将它们直接用作单体或进一步经化学加工以生产出一系列单体。
煤炭路线：煤炭经炼焦生成煤气、氨、煤焦油和焦炭。
由煤焦油经分离可得到苯，甲苯、苯酚等。
焦炭与石灰石在电炉中高温反应得到电石，电石与水反应生成乙炔，由乙炔可以合成一系列乙烯基单体或其他有机化工原料。
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，直接用作单体或经化学加工为单体。
齐齐哈尔大学高聚物合成工艺学题库附答案(最新整理)
压力
来控制反应温度。
10、氯乙烯本体法中聚合的主要设备为 预聚釜
和第二段后反应釜。
三、选择题（8）
1、LDPE 指的是：A
A.低密度聚丙烯
B.高密度聚乙烯
C.高压聚乙烯
D.低压聚乙烯
2、苯乙烯分段聚合的工艺流程不包括下列哪一种：D
A.塔式反应流程
C.压力釜串联流程
B.少量溶剂存在下的生产流程
D.压力釜并联流程
2、工业采用的合成树脂干燥主要是气流干燥和沸腾干燥。当合成树脂含水时，通常用作载
热体进行干燥的是：A
A.热空气 B.冷空气 C.高压气体 D.低压气体
3、工业采用的合成树脂干燥主要是气流干燥和沸腾干燥。当含有机溶剂时，则用作干燥的
气体是： B
A.加热的氩气 B.加热的氮气 C.加热的氦气 D.加热的氢气
机械杂质和气泡。
7、不属于乙烯气相本体聚合具有的特点：B
A.聚合热大；
B.聚合热小
C.聚合转化率较低
D.基于乙烯高压聚合的转化率较低
8、低密度聚乙烯的生产工艺，选择短的聚合时间的原因下列错误的是：D
4
A.聚合反应是放热过程 B.乙烯单体转化率升高 1%，反应物料将升高 12-13℃。 C 迅速移出反应热防止局部过热非常重要。 D.聚合反应是吸热过程
五、问答题（3）
1、比较连续生产和间歇生产工艺的特点。
2、合成橡胶和合成树脂生产中主要差别是哪两个过程，试比较它们在这两个生产工程上的 主要差别是什么？ 3.写出自由基聚合四种聚合实施方法的工艺特点。（8 分）
第二章 本体聚合生产工艺（39）
一、判断（10）
1、根据单体和聚合体的互溶情况，可将本体聚合分为均相和非均相两种。+ 2、乙烯的聚合方法就以所采用的压力高低分为高压法、中压法和低压法。所得聚合物相应 地被称为高压聚乙烯、中压聚乙烯及低压聚乙烯。+ 3、在一定温度范围内，聚合反应速率和聚合物产率随温度的升高而降低，当超过一定值后， 聚合物产率、分子量及密度则升高。_ 4、高压聚乙烯生产工艺中的釜式法工艺大都采用有机过氧化物为引发剂，反应压力较管式 法高，聚合物停留时间稍短，部分反应热是借连续搅拌和夹套冷却带走。_ 5、管式反应器特点是物料呈柱塞流，无返混现象反应温度沿反应管位置而变化，反应温度 存在最高峰，分子量分布宽。+ 6、通用级聚苯乙烯可采用本体聚合法和悬浮聚合法生产。现已成为世界上仅次于聚乙烯、 聚氯乙烯的第三大塑料品种。+ 7、丙烯单体是所有烯类单体中放热量最大的。_ 8、为了减少苯乙烯单体损失，预聚合反应在密闭式压力釜中进行.+ 9、聚氯乙烯产品的特征为悬浮聚合粒子是多边形的，无包封皮层；本体聚合的粒子是圆的， 有较厚的皮层。_ 10、加压可增大单体分子间的间距，增加活性链与单体的碰撞几率，加快反应。有利于提高 产品的质量。_
高聚物合成工艺学-第9章
乙烯中压法聚合工艺流程
1—引发剂贮槽；2—反应器；3—气液分离器；4— 溶解槽；5—固体分离器；6—分离器；7—压缩机
三、低压聚合制备聚乙烯
乙烯通过低压聚合制得聚乙烯，所用催化剂体系主
要是以Al（C2H5）3-TiCl3TiCl4或TiCl3组成的配合 物为催化剂，聚合压力位0~981kPa的条件下， 60~75℃下聚合成高密度聚乙烯的方法。其聚合机理 为配位阴离子聚合机理。生产聚乙烯的工艺过程包括： 催化剂的配置、聚合、分离、净化与干燥。溶剂回收 等。
聚合产物的相对分子质量测定 测定方法采用“熔融指数（MI）” 法，以熔融指数的大小表示其相应的相对分子质量及流动性。一 般生产控制的熔融指数为0.3；0.4；0.5；0.7；2.0；2.5； 5.0；7.0；20等，相应的数均相对分子质量如下表所示。
熔融指数 数均分子量 熔融指数 数均分子量 熔融指数 数均分子量
发剂溶液。
2、聚合原理
乙烯在高温高压下按自由基聚合反应机理进行聚合。由于 反应温度高，容易发生向大分子的链转移反应，产物 为带有较多长支链和短支链的线性大分子。经测试， 大分子链中平均1000个碳原子的主链上带有20~30 个支链。同时由于支链较多，造成高压法聚乙烯的产 物的结晶度低，密度较小，故高压聚乙烯称为低密度 聚乙烯。
聚合压力 108~245MPa，高低依据聚乙烯生产牌号确定。 压力愈大，产物相对分子质量愈大。 聚合转化速率与产率 聚合转化率为16%~27%（单程）， 即采用低转化率聚合，未转化的乙烯经冷却后循环使用，总产 率高达95%。聚合时进料温度为40℃，乙烯-聚乙烯混合物 出料温度160~280℃，大部分反应热由离开反应器的物料带 走。反应器夹套冷却只能出去部分热量。
5、改性聚乙烯
高聚物合成工艺学
高聚物合成工艺学
《高聚物合成工艺学》
一、编辑概述
本书是一部全面系统地研究高聚物合成工艺学的内容，适用于高分子材料工程、化学工程、材料工程和有关专业的研究人员和学生。
本书分为五章，分别为：第一章介绍了高聚物合成原理及其基本过程；第二章详细介绍了基于实用性的合成原料，合成工艺，制备技术和分离技术；第三章讨论了高聚物的结构及性能特性和其在包装、印刷以及与复合材料中的应用；第四章主要介绍了高聚物合成反应及其工艺研究；第五章介绍了芳香酰胺高聚物的合成及工艺研究。
本书内容丰富，可以有效的帮助高聚物合成工艺学研究者了解高聚物的特性和应用。
二、目录
第一章高聚物合成原理及其基本过程
1.1 高聚物的定义
1.2 高聚物的分类
1.3 高聚物合成方式及原理
第二章实用性的合成原料、合成工艺、制备技术、分离技术
2.1 合成原料
2.2 合成工艺
2.3 制备技术
2.4 分离技术
第三章高聚物的结构及性能特性及其在包装、印刷中的应用 3.1 高聚物的结构
3.2 性能特性
3.3 包装、印刷及其他应用
第四章高聚物合成反应及其工艺研究
4.1 合成反应
4.2 工艺研究
第五章芳香酰胺高聚物的合成及工艺研究
5.1 合成原理及其基本过程
5.2 芳香酰胺高聚物的工艺研究
结束
三、内容简介
本书详细介绍了高聚物合成原理及其基本过程，实用性的合成原料、合成工艺、制备技术和分离技术，更深入的讨论了高聚物的结构、性能特性及其在包装、印刷中的应用，更重要的还介绍了高聚物合成反应及其工艺研究的内容和芳香酰胺高聚物的合成及工艺研究的内容，使得学生和研究者能够更全面的了解高聚物合成工艺学。
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一、名词解释1、溶液聚合：单体溶解在适当的溶剂中，在自由基引发剂作用下进行聚合的方法。
2、悬浮聚合：单体作为分散相悬浮于连续相中，在引发剂作用下进行自由基聚合的方法。
3、聚加成反应：某些单体分子的官能团可按逐步反应的机理相互加成而获得聚合物，不析出小分子的反应。
4、高聚物化学改性：将已合成的高聚物径化学反应使之转变为新品种或新性能材料的方法。
5、合成纤维：将人工合成的、具有适宜分子量并具有可溶或可熔的线型聚合物，经纺丝成型和后处理而获得的化学纤维。
6、本体聚合：单体中加入少量引发剂或者是不加引发剂以热引发，在无其他反应介质存在下实施聚合的方法。
7、乳液聚合：液态的乙烯基或二烯烃单体在乳化剂存在下分散于水中形成液-液乳化体系，在引发剂分解生成的自由基作用下，液态单体逐渐发生聚合反应，得到固态高聚物分散在水中的乳状液。
8、缩聚反应：含有反应官能团的单体经缩合反应析出小分子化合物，生成聚合物的反应成为缩合聚合反应。
9、塑料：以合成树脂为原料，通过添加稳定剂、着色剂、润滑剂以及增塑剂等组分得到的合成材料。
10、共混聚合物：化学结构不同的均聚物或共聚物的物理混合物。
二、问答题1、（9分）高聚物的合成工艺过程，共有几个步骤？其中的聚合过程，应注意哪些问题？答：工艺过程：①原料准备与精制：包括单体、溶剂、去离子水等原料的贮存、洗涤、精制、干燥、浓度调整等过程。
②催化剂或引发剂的准备和配制：包括聚合用催化剂、引发剂和助剂的制造、溶解、贮存、浓度调整等过程。
③聚合反应：包括聚合釜为中心的有关热交换设备及反应物料的输送的过程。
④分离过程：包括未反应单体的回收、溶剂和催化剂的脱除、低聚物的脱除等过程。
⑤聚合物后处理：包括聚合物的输送、干燥、造粒、均匀化、贮存、包装等过程。
⑥回收：主要是未反应单体和溶剂的回收和精制。
注意问题：①单体，所有分散介质和助剂不能含有影响聚合反应或影响聚合物色泽的杂质。
②反应条件应当非常稳定以使平均分子量和分子量分布在要求范围之内，聚合反应必须有重复性。
目前，先进的分散控制系统（DCS）已可控制聚合反应在很小的范围内波动。
③合成树脂和合成橡胶的聚合生产设备不能污染聚合物，多数情况下应当采用不锈钢、搪玻璃或不锈钢碳钢复合才啊聊等制成。
2、（6分）聚合反应的操作方式有几种？试比较其优缺点。
答：分为连续式聚合和间歇式聚合。
3、（6分）合成高聚物的原材料，都必须进行准备与精制，否则其中的杂质对催化剂和聚合过程分别有哪些潜在的影响？答：4、（3分）悬浮聚合过程中影响粒径大小及分布的因素有几点？答：①反应器几何形状：如反应器长径比、搅拌器形式与叶片数目、搅拌器直径与釜径比、搅拌器与釜底距离等。
②操作条件：如搅拌器转速、搅拌时间与聚合时间的长短、两相体积比、加料高度、温度等。
③物料的物理性质：如两相液体的动力黏度、密度以及表面张力等。
5、（8分）体型结构的聚合物有哪些品种？它分为几个阶段进行生产？答：热固性树脂（酚醛树脂等）、合成橡胶（聚硫橡胶等）。
工业上将这类合成树脂的变化区分为A、B、C三个阶段，合成树脂工厂生产A阶段树脂，加工为压塑粉后，合成树脂变为B阶段，成型固化后则转变为C阶段。
6、（5分）PVA为什么不能直接聚合？工业生产中采用的方法是哪种？请写出其反应方程式。
答：聚乙烯醇的化学结构为CH2CHOH,相应的单体不存在，因为-OH与带有双键的碳原子相连，很不稳定，会自行重排成为乙醛，游离态的乙烯醇是不可能存在的。
工业中主要用醋酸乙烯酯聚合制成聚乙酸乙烯酯，再经醇解或水解制得聚乙烯醇。
N H2C=CH-OCOCH2→[-CH2-CH-OCOCH2]-→+CH2OH→[-CH2-CHOH-]n+CH3COOCH37、（5分）何谓高聚物的化学改性？它有何实用价值？答：高聚物化学改性是将已合成的高聚物经化学反应使之转变为新品种或新性能材料的方法。
实用价值：高聚物化学改性是开发高分子新材料的途径之一。
不仅可以用来生产工业材料，还可以生产功能性高分子材料，列如高分子试剂、高分子催化剂、高分子医药、水处理剂等。
8、（5分）悬浮聚合生产中所用的分散剂有几种？应该具备哪些条件？答：分散剂主要有保护胶类分散剂和无机粉状分散剂两大类。
⑴保护胶类分散剂保护胶类分散剂都是水溶性高分子化合物，主要有以下两类。
①天然高分子化合物及其衍生物②合成高分子化合物⑵无机粉状分散剂此类分散剂主要有高分散性碱土金属的磷酸盐、碳酸盐以及硅酸盐等。
作为分散剂的无机盐不溶于水，应当就地合成；即使用不经过脱水干燥、新制备的无机盐分散液。
脱水后的粉状无机盐是聚集体，将失去作为分散剂的效能。
9、（14分）乳液聚合过程中，乳化剂的作用有哪些？试分析乳液聚合生产不同种类的产品时，乳状液的稳定与破乳之间的辩证关系。
破乳的方法有几种？答：乳化剂的作用：乳化剂使一种具有亲水基和亲油基的表面活性剂，它能使互不相容的两相（如油和水）相互混溶，并形成均匀分散体或乳化体，从而改变其原有的物理状态。
乳状液的稳定与破乳是辩证关系：聚合时要稳定（贮存），分离时要破乳。
乳液聚合生产的合成橡胶胶乳或合成树脂是固/水体系乳状液，直接用作涂料、黏合剂、表面处理剂或其他产品的原料时，胶乳必须具有良好的稳定性。
由胶乳制备固体的合成树脂或合成橡胶时，应当采取适当的后处理方法比如通过破乳的方法，使胶乳中的固体微粒聚集凝结成团粒而沉降析出，然后进行分离、洗涤、脱除乳化剂等后处理。
破乳方法有：①加入电解质②改变PH值③机械破乳④低温冷冻破乳⑤稀释破乳10、（4分）线型缩聚物的生产工艺特点是什么？答：生产工艺特点：①缩聚反应为逐步进行的平衡反应②原料配比对产品分子量产生影响③缩聚物端基的活性基团将影响成型时的熔融黏度④反应析出的小分子化合物必须及时脱除11、（6分）何谓均缩聚物？混缩聚物？共缩聚物？答：均缩聚物：如果同一种单体的分子中含有两种可互相发生缩聚反应的官能团，其缩聚产物称为均缩聚物。
混缩聚物：具有两种官能团的单体经缩聚反应得到产物则称为混聚物。
共缩聚物：两种不同的单体共同进行均缩聚或由三种以上单体进行混聚得到的产物。
12、（3分）接枝共聚物的合成方法有几种？答：①向聚合物主链进行无规接枝②在主链上选择性的产生引发点，然后接枝③大单体与单体共聚合成“梳形”接枝共聚物13、（4分）水溶性聚合物具有溶于水独特性能，它应该具备哪些条件？答：水溶性聚合物应该具有的条件：① 主链上含有亲水性优良的醚键短链或仲胺键，聚合物为无定形化合物，如聚氧乙烯、聚乙烯胺等。
② 主链为C-C键，但沿C-C主链分布众多的亲水基团。
-OH,-NH214、（9分）溶液缩聚适用于哪些单体？其中溶剂的作用有哪些？答：单体：丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯溶剂的作用：①溶解原料单体，促进他们的混合与相互接触，使正在增长着的缩聚物溶解或溶胀，以利于反应的继续进行。
②溶剂能降低反应物料的粘度，吸收反应放出的热量，利于热交换，使反应过程平稳。
③与缩聚反应中生成的小分子副产物形成共沸物而及时带走小分子。
④极性溶剂和可极化的溶剂对过氧化物的分解有促进作用。
15、（6分）共混聚合物常用的制备方法有哪些？具体的类型有几种？答：三种：熔融混和、溶液烧铸、胶乳混和。
①熔融混和：将两种聚合物加热到熔融状态，使它们在强力作用下进行混和的方法。
如：混合机、螺杆挤出机。
②溶液烧铸：将两种聚合物溶液进行混和，烧铸成型，除溶剂后得到共混聚合物。
③胶乳混和法：分别合成两种聚合物乳胶，然后再经凝聚、分离、干燥而制得共混聚合物。
具体的类型：共混橡胶、共混塑料、增韧塑料16、（6分）成纤聚合物必须具备哪些条件？答：① 聚合物长链必须是线型的，支链尽可能少，无交联。
因为线型大分子能沿纤维纵轴方向有序地排列，可以获得强度较高的纤维。
② 聚合物应具有适当高的分子量，分子量分布要窄，若分子量太低，不能成纤；分子量太高，会造成纺丝和加工的困难。
③ 聚合物分子结构要规整，易于结晶，最好能形成部分结晶的结构。
晶态部分可使聚合物分子的取向较为稳定，而晶体的复杂结构和缺陷部分以及无定形区域可使聚合物纺成的纤维具有一定的弹性和较好的染色性等。
④ 聚合物中含有极性基团可增加分子间的作用力，提高纤维的物理机械性能。
⑤ 结晶性聚合物的熔点和软化点应比允许使用温度高很多，非结晶性的聚合物玻璃化温度应比使用温度高。
⑥ 聚合物要有一定的热稳定性，易于加工成纤维，并具有实用价值。
17、（6分）ABS树脂是由哪几种单体共聚而成？其结构中各单体对聚合物的贡献是什么？答：ABS是由丙烯腈、丁二烯与苯乙烯三种单体为原料合成的一系列聚合物。
每一种单体的独特性能使ABS具有优良的综合性能。
丙烯腈具有良好的耐化学药品性、热稳定性和老化稳定性；丁二烯具有柔韧性，高抗冲性和耐低温性；苯乙烯具有刚性、表面光洁性和易加工性。
三、综合题1、EP是合成树脂的主要产品之一，它有几类合成方法？工业生产中常用的方法是哪种？叙述生产工艺过程，画出合成工艺流程示意图。
其聚合物结构中各个基团的作用是什么?（30分）答：合成方法：①由多元酚或多元氨基苯与环氧氯丙烷反应而得。
②由分子内碳-碳双键经过氧化反应生成环氧树脂。
生产工艺过程：环氧树脂的工业生产通常采用釜式反应器和间歇法生产。
生产用途较广的低分子量环氧树脂时，环氧氯丙烷投料摩尔应为双酚A的7-10倍，所以反应初期环氧氯丙烷大量过剩。
催化剂和脱HCL所用的氢氧化钠应先后分批投入，反应温度控制在50-55℃，反应结束后减压脱除过量的环氧氯丙烷，此时釜内温度可达130℃。
为了使粘稠的环氧树脂与反应生成的氯化钠进行分离，需用苯或其他有机溶剂萃取环氧树脂，除去盐水或固体盐粒后首先进行常压蒸馏脱苯，再经减压脱苯后得到液态环氧树脂。
各个基团的作用：a．环氧基团C－C:可发生交联反应。
\ /Ob.醚键－O－：耐水解性好。
c．羟基－OH：发挥粘接作用（附着力）d．苯环：耐蚀，耐热，强度工艺流程示意图：2、请简述悬浮聚合的工艺流程，为何加热到反应温度后才能投入引发剂？画出聚氯乙烯悬浮聚合的工艺流程图。
（30分）答：悬浮聚合生产工艺流程为：原料准备、聚合、脱单体、过滤分离、水洗、干燥等工序。
1．间歇式操作，体积大，蛇形管，回流等2.加料顺序：搅拌去离子水————→分散剂、助剂—→单体——加热至反应温度温度+ 0.2~0.5——————→引发剂——————→冷却、恒温至固定转化率—————→停止反应加热到反应温度后投加引发剂是为了避免产品分子量分布过宽。
聚氯乙烯悬浮聚合工艺流程图。