2012第三章 高聚物的生产过程简述
高聚物生产过程简述
06 安全生产与环境保护要求
安全生产管理体系建立
确立安全生产方针和目标
明确高聚物生产过程中的安全生产理念，制定符合企业实际情况 的安全生产目标。
构建安全生产组织架构
成立安全生产领导小组，明确各级管理人员和岗位员工的安全生产 职责。
制定安全生产规章制度
建立完善的安全生产管理制度，包括安全生产责任制、安全操作规 程、事故应急预案等。
环保与安全指标
确保产品符合环保法规要求，评估 生产过程中的安全风险。
04
不合格产品处理流程
隔离存放
将不合格产品与合格产品隔离存放， 防止混淆和误用。
原因分析
对不合格产品进行全面分析，找出导 致不合格的原因。
处置措施
根据不合格原因制定相应的处置措施， 如返工、降级使用、报废等。
记录与反馈
详细记录不合格产品的处理情况，并 将相关信息反馈给相关部门，以便持 续改进和提高产品质量。
设备选型和布局设计
设备选型
根据生产规模、工艺流程和反应特点 选择合适的设备类型和规格。需考虑 设备的生产能力、操作条件、能耗等 因素。
布局设计
根据工艺流程和设备尺寸进行合理布 局，确保生产过程中的物流顺畅、操 作方便、安全可靠。需考虑设备间的 距离、操作空间、检修通道等因素。
04 生产过程中的优化措施
高聚物生产过程简述
contents
目录
• 引言 • 原料选择与预处理 • 反应原理及设备介绍 • 生产过程中的优化措施 • 产品检测与质量评价标准 • 安全生产与环境保护要求
01 引言
目的和背景
01
02
03
满足工业需求
高聚物作为重要的工业原 料，其生产对于满足塑料、 橡胶、纤维等行业的需求 至关重要。
高聚物生产技术教学课件
在加热条件下，高聚物材料开始发生交联、降解等化学变化的温度。
●热分解温度的使用价值
是高聚物材料成型加工不能超过的温度。
§5-2 高聚物的各种特征温度与测定
热分解温度的测定方法 DTA法、DG法、热-机械曲线法等。
六、脆化温度
●定义 指高聚物材料在受强外力作用时，从韧性断裂转变为脆性断裂时的温度。 ●脆性温度的使用价值 是塑料、纤维的最低使用温度。
Tm-熔点（melting point） Tf-黏流温度（viscous flow temperature） Ts-软化温度（softening temperature） Td-热分解温度（thermal destruction temperature） Tb-脆化温度（brittlenss temperature）
360
362.5
365
367.5
370
交联链的平均链节数
0
172
101
92
58
§5-2 高聚物的各种特征温度与测定
▲增塑剂对玻璃化温度的影响 规律：随着增塑剂加入量的增加，玻璃化温度下降。 极性增塑剂加入到极性高聚物之中，服从如下规律：
Tg Kn
非极性增塑剂加入到非极性高聚物之中，服从如下规律：
热-机械曲线法 膨胀计法
电性能法
DTA法 DSC法
§5-2 高聚物的各种特征温度与测定
二、熔点 ●定义
平衡状态下晶体完全消失的温度。
●熔点的使用价值
是晶态高聚物用于塑料和纤维时的最高使用温度，又是它们的耐热温度和成型加工的 最低温度。
●小分子结晶与高聚物结晶熔融过程的对比
▲熔融曲线
比 体 积
Tm/K 小分子结晶熔融曲线为纯折线
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---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。
高聚物生产技术
固定床反应器： 适用于大规模生 产，传热效率高， 操作简单，但投 资成本高
聚合反应器操作
反应器类型：选择合适的 反应器类型，如釜式反应 器、管式反应器等
温度控制：精确控制反应 温度，确保聚合反应顺利 进行
压力控制：保持适当的压 力，防止反应器内压力过 高或过低
搅拌速度：调整搅拌速度， 使反应物料混合均匀，提 高反应效率
04
自由基聚合反应：通过自由 基聚合反应形成高分子链
06
配位聚合反应：通过配位聚 合反应形成高分子链
聚合反应条件
温度：控制反 应温度，保证 聚合反应顺利 进行
溶剂：选择适 当的溶剂，改 善聚合反应环 境
压力：调整反 应压力，提高 聚合反应效率
反应时间：控 制反应时间， 保证聚合反应 充分进行
催化剂：选择 合适的催化剂， 提高聚合反应 速率
高聚物生产技术
演讲人
目录
01. 高聚物基本概念 02. 高聚物生产技术 03. 高聚物生产工艺 04. 高聚物生产应用
高聚物基本概念
高聚物的定义
2019
高聚物具有分 子量高、分子
链长等特点
2021
高聚物广泛应 用于各种工业 和日常生活中
01
02
03
04
高聚物是由许 多重复单元组
成的大分子
2020
添加剂添加：根据聚合反 应需求，添加适当的催化 剂、引发剂等添加剂
产物分离：聚合反应结束 后，进行产物分离，得到 高聚物产品
聚合反应器控制
1. 温度控制：精确控制反应温度， 保证反应顺利进行
2. 压力控制：维持反应压力稳定， 防止爆裂和泄漏
3. 流量控制：精确调节原料流量， 保证反应速率和产物质量
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
高聚物生产技术
离子聚合过程中，需要加入引发剂和溶剂，引发剂可提供离子来源，溶剂则影响聚 合速率和聚合物结构。
常用的离子聚合方法有溶液聚合和本体聚合等。
配位聚合
配位聚合是高分子合成中一种新 型的聚合反应类型，其优点是聚 合物
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聚合反应条件控制
温度控制
01
根据聚合反应类型和原料特性，选择合适的聚合温度，以获得
高分子量和良好性能的高聚物。
压力控制
02
在聚合过程中保持恒定的压力，有助于提高高聚物的质量和产
量。
浓度与配料比
03
优化单体、催化剂等配料浓度和比例，以获得最佳的聚合效果。
产物后处理与分离
产物分离
采用蒸馏、沉淀、过滤等方法，将高 聚物从反应液中分离出来。
高聚物生产技术
• 高聚物简介 • 高聚物生产方法 • 高聚物生产工艺 • 高聚物生产中的问题与对策 • 高聚物生产新技术与展望
01
高聚物简介
高聚物的定义与分类
定义
高聚物是由重复单元通过聚合反应形 成的长链分子构成的物质。
分类
根据分子结构和组成，高聚物可分为 均聚物和共聚物。
高聚物的性质与应用
储存与运输
合理储存原料，确保安全 与稳定，同时优化原料的 运输方式，降低成本。
聚合反应设备与操作
聚合反应器
选择合适的聚合反应器， 如搅拌釜、管式反应器等， 以满足生产需求。
设备操作
严格控制聚合反应器的温 度、压力、搅拌速率等参 数，确保聚合反应顺利进 行。
设备维护与保养
定期对聚合反应器进行检 查、清洗和维护，延长设 备使用寿命。
高聚物生产技术教学课件下载-样章
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§5-2 高聚物的各种特征温度与测定
●常见的高聚物特征温度
•高聚物特征温 度
•Tg-玻璃化温度（glass-transition temperature）
•Tm-熔点（melting point） •Tf-黏流温度（viscous flow temperature） •Ts-软化温度（softening temperature） •Td-热分解温度（thermal destruction temperature） •Tb-脆化温度（brittlenss temperature）
§5-2 高聚物的各种特征温度与测定
●影响黏流温度的因素
柔性↑、刚性↓，Tf↓； 平均相对分子质量↑，内摩擦力↑， Tf↓。
●影响黏流温度的测定
采用热-机械曲线法、DTA法等测定方法。
四、软化温度
●定义
在某一指定试样大小、升温速度、施加外力方式等条件下，测定高聚物试样达到一定
形变时的温度。
●软化温度的使用价值
•Y
有普弹性能；运动单元为键长、键角。对应 为弹
•A
性伸长极限。 ▲强迫高弹形变（A点～B点） 中间经过屈服点Y，对应的 表示高聚物材料
对抗永久形变的能力；形变能力300%～1000%，并 且可逆；运动单元为链段。
▲黏流形变（B点后） 形变为不可逆（永久形变）；运动单元为链段
▲熔融曲线
•比 体 积
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•Tm/K
•小分子结晶熔融曲线为纯折 线
•比 体 积
•Tm/K •高聚物结晶熔融曲线为渐近 线
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§5-2 高聚物的各种特征温度与测定
高分子生产工艺流程
高分子生产工艺流程High polymer production process is a complex and multi-step procedure that involves various intricate techniques and equipment. 高分子生产工艺是一个复杂的多步骤过程，涉及各种复杂的技术和设备。
From the initial raw material selection and mixing to the final product packaging, every step in the production process requires careful attention and precision. 从最初的原材料选择和混合到最终产品包装，生产过程中的每个步骤都需要仔细的注意和精度。
The production process of high polymer is crucial in ensuring the quality, performance, and functionality of the end product. 高分子的生产过程对确保最终产品的质量、性能和功能至关重要。
Various factors such as temperature, pressure, and time play a significant role in determining the properties of the polymer. 温度、压力和时间等各种因素在确定高分子的性能方面起着重要作用。
Raw material preparation is the first crucial step in the high polymer production process. 原材料的准备是高分子生产过程中的第一个至关重要的步骤。
It involves the careful selection and sourcing of raw materials, followed by precise measurements and mixing to ensure the desired composition. 它涉及对原材料的仔细选择和采购，然后进行精确的测量和混合，以确保所需的成分。
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二是油溶性引发剂，多为有机过氧化物和偶氮化
合物。使用前加入单体中溶解后混合均匀备用。
3．3 引发剂和催化剂
2、离子型聚合所用催化剂制备 离子型聚合所用催化剂品种多，包括:
阳离子催化列(BF3、TiCl4、A1Cl3、SnCl4等)、
阴离子催化剂(烷基锂、钾的化合物、钠的化合物等)及
3DMF型系列密闭离心分离机
WHF系列卧式双级活塞推料 离心分离机
WGF型系列全自动卧式 刮刀离心分离机
3．6 聚合物后处理
1、为什么要对聚合物进行后处理
经过分离过程的聚合物，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。
3．6 聚合物后处理
2、设备与方法
生产设备是不同类型的脱水机,干燥器和造粒机
包装机等。
合成树脂后处理过程如图4．1所示。
闪蒸脱气机组
汽提塔
XZG旋转闪蒸干燥机
PGL-A 型喷雾 干燥制 粒机
封闭循环带式干燥机
盘式连续干燥机
热风循环烘箱
YZG耙式真空干燥机
LPG高 速离心 喷雾 试验干 燥机
脱水过程及脱水设备
振动筛 TSZD
挤压脱水
气流 干燥 和气 流干 燥器
3．2 原材料的准备和精制
高分子材料合成工业的主要原料为单体和溶剂 合成高分子的生产中要求单体中杂质很少，纯度达到
99％．烯烃及二烯烃单体中要求醛、酮、炔烃含量很
少。有害杂质不仅影响聚合和分子量，影响引发剂和 催化剂的活性．为了防止单体在贮存时自聚，加入一 定的阻聚剂，在聚合前通过蒸馏或用碱液洗涤除去阻 聚剂。
南京瑞亚 高聚物装 备有限公 司 :液体 计量加料 系统
3．1 高聚物生产过程的特点
要求单体具有双键和有活性的官能团，分子中含碳碳 双键及二个或二个以上的官能团，通过分子中双键和 活性官能团，生成高聚物。 不同的产品不同反应过程，控制分子量和分子结构的 方法也不一样 生产过程中聚合或缩聚反应的热力学和动力学不同于 一般有机反应 生产的品种多，生产工艺流程差别很大。 聚合反应体系中物料有的是均相反应，有的是非均相 体系，而且反应过程中也有相态变化。 整个生产过程有统一的过程。
杂质的危害和除去
杂质的危害：
影响引发剂（阻聚、链转移）和催化剂的活性 损害物性
除阻聚剂方法
与水互溶蒸馏 与水不互溶蒸馏用碱液洗涤
单体的精制方法
同系物杂质精馏净化精制或者萃取精制 颗粒杂质离心脱去
用去离子水除去水中的钙镁及金属离子
氧化还原杂质及微量杂质采用滴定法
需要脱水时可采用变温或者物系组成 包括单体、共聚单体、反应介质或溶剂．反应要用的
引发体系或催化剂体系，及其他乳化剂．调节剂等各
种成分的用量及比例。
(2)各组分加入的顺序和方式
3．4聚合反应过程
(3)反应热控制 聚合反应过程中对反应热力学及动力学的控制也是很
重要，具体表现为反应条件的控制，不同单体的反应
作
业
论述高聚物的生产过程
配位络合催化剂体系(Ti—A1、Ni—Al ——B、V—AI
等金属烷基化合物及金属氯化物等).
3．4聚合反应过程
无论用什么聚合方法或缩聚方法合成高分子材料的生产实
施的方案中，需要考虑以下几个问题：
聚合的物系组成 各组分加入的顺序和方式 聚合反应过程中对反应热力学及动力学的控制 反应设备及辅助装置
流态化干燥与流化床干燥器
南京瑞亚高聚物装备有限公司:TSE双螺杆 挤出造粒机组(A-F六大系列)
南京瑞亚高聚物装备有限公司 :HSJ 系列废膜回收单螺杆造粒机组
东华机械有限公司:两板式注塑 机
3．7 回收过程
单体回收利用 溶剂回收利用 低聚物回收
小结
聚合物的生产过程
原材料的准备和精制 引发剂和催化剂 聚合反应过程 高聚物生产中的分离过程 聚合物后处理 单体溶剂回收
应用中的CTL50-NA萃取机
单体的贮存
大多数单体为有机化合物有毒，易燃，易爆炸，在贮
存时要注意和考虑安全问题： 是防止单体与空气接触产生爆炸的混合物，或产生过 氧化物； 单体和溶剂贮存的温度不能高，在低温下贮存最好； 装单体和溶剂的容器设备、管道、开关不应有渗漏现 象、一旦发现应及时解决；
单体的贮存
在贮存区不得有烟火或引起火灾的物品； 对低沸点的单体和溶剂的容器及设备能耐高压。 为了防止贮罐内进入空气，可通入氯气保护； 为了防止因受热后单体产生自聚，单体贮罐及 容器，避免阳光照射，注意采用隔热和降温措 施，或安装冷却装置。
3．3 引发剂和催化剂制备使用 与保存
1、自由基聚合体系中所用引发剂有两类： 一是水溶性引发剂，主要为过硫酸盐及氧化还原 引发体系，使用前用水配成一定浓度后。加入高 位计量槽备用；
热不同，如表4．1所示。 (4)反应设备及辅助装置 反应设备及辅助装置对反应很重要。
RAT变 频玻璃 反应釜 (10、20、 50L)
GCF系列小型永磁旋转搅拌反应釜
G C F 系 列 大 型
流化床聚合反应器
3．5 高聚物生产中的分离过程
1、为什么需要进行分离
第三章 高聚物的 生产过程简述
主要包括六个工序
原料准备和精制过程
催化剂或者引发剂制备过程
单体聚合过程
聚合物分离过程 后处理(洗涤和干燥等)过程 回收过程
第三章 高聚物的生产过程简述
3．1 高聚物生产过程的特点 3．2 原材料的准备和精制 3．3 引发剂和催化剂制备与保存 3．4 聚合反应过程 3．5 高聚物生产中的分离过程 3．6 聚合物后处理 3．7 回收过程
一方面对使合成的高聚物的产品有很高纯 度，合乎规定的质量指标； 另一方面为了回收未反应的单体及溶剂，
降低生产成本，减少环境污染，所以对聚合
后的物料必须进行分离。
3．5 高聚物生产中的分离过程
怎样分离？
合成的方法多，品种不同，聚合后产品的物系 组成不同，分离的方法不一样。
离 心 分 离 机