第一章绪论

5、20 世纪 50 年代配位聚合的发现及重要合成高分子材料 低压高密度聚乙烯、聚丙烯、顺丁橡胶、聚甲醛等。 6、20 世纪 60 年代的主要合成高分子材料 芳香族聚酰胺、聚酰亚胺 (PI) 、聚苯醚（PPO）、聚对苯 、聚苯醚（PPO）、聚对苯 二甲酸丁二醇酯（PBT）； 二甲酸丁二醇酯（PBT）； 异戊橡胶、乙丙橡胶。 7、20 世纪 70 年度高分子合成工业的高效化、自动化、大型化 年度高分子合成工业的高效化、自动化、 230 吨 PVC 悬浮聚合釜； 年产 30 万吨 PE 和 PP 生产装置， 1972年，北京燕山石 1972年，北京燕山石 化总厂引进年产 30 万吨乙烯装置， 1976 年建成投产。1976 年建成投产。1976 年－1978年，又引进 年－1978年，又引进 4 套年产 30 万吨乙烯及其配套装置，分 别建在大庆石化总厂、齐鲁石化公司、南京扬子石化公司和 上海金山石化总厂。
8、20 世纪 80 年代的功能高分子合成 、 功能高分子： 功能高分子： 对物质、能量和信息具有传输、转换或贮存作用的高分子 及其复合材料称为功能高分子。 功能能高分子分类： 功能能高分子分类： 按照材料的功能或用途所属的学科领域，可以将功能高分 子材料分为化学、物理和生命功能高分子材料三大类。 化学功能高分子： 离子交换树脂；
物理功能高分子： 光活性高分子、导电高分子； 生物功能高分子： 高分子药物、医用高分子材料 。
9、高分子合成理论的发展方向 、 （1）与无机化学、配位化学、有机化学等的融合与渗透，吸 取这些学科领域的研究成果开发新的引发/催化体系，这是合 成化学的核心，是高分子合成化学与聚合方法原始创新发展的 关键。对于传统的工业化单体，需要利用新型引发/催化体系 和相应聚合方法，研究开发合成新的微观结构的聚合物新材料。 （2）与有机合成化学和高分子化学紧密结合，将有机合成化 学的先进技术“嫁接”到高分子合成化学中，研发高分子合成 的新方法，实现高分子合成的可设计化、定向化和控制化，这 里包括通过非共价键的分子间作用力结合来“合成”超分子体 系。 （3） 在大分子工程方面，不仅要达到控制聚合物的分子量与 分子量分布，而且要开发设计合成多种拓扑结构的聚合物链 （如超支化聚合物、星型多臂嵌段共聚物、树枝状聚合物、浓 密刷型聚合物等）的新合成技术。
3、聚合方法的选择原则 、 反应原理 产品形态 产品用途 生产成本 环境影响 聚合方法： 聚合方法： 本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合、 熔融缩聚、界面缩聚、固相聚合、等等。
4、间歇聚合和连续工艺 、 （1）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，工艺流程：
10、聚合物材料生产技术发展趋势 、 第一，开发高效催化剂和引发剂，缩短生产工艺流程，降 低能耗和功耗，减少生产成本； 第二，采用先进反应设备，使生产工艺的连续化、自动化 的生产工艺水平提高，提高生产效率； 第三，综合利用多种原料资源和能源，贯彻可持续发展战 略，注重废弃物的回收利用，使产品真正成为绿色产品。 第四、采用封闭性生产工艺流程，消除污染、防止公害、 实现清洁生产。
此类搅拌器为慢速型搅拌器，在层流区操作，适用 于中高粘度液的混和和传热等过程。 螺杆式搅拌直径小，轴向推力大。 螺杆带上导流筒，轴向流动加强，在导流筒内外形 成物料的循环，增加传热及传质作用。
螺 带 式 搅 拌 器
此类搅拌器为慢速型搅拌器，常在层流区操作，液体沿着 螺旋面上升或下降形成轴向的上下循环，适用于中高粘度液体 的混合和传热等过程。 螺带外廓接近于搅拌槽内壁，搅拌直径大，强化了近罐壁 的液体的上下循环。
第二节 高分子化合物的生产过程 一、高分子合成工业及其与相关工业部门的联系 高分子合成工业： 高分子合成工业 将石油炼制（煤化工）、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。 基本原料： 基本原料 石油、天然气、煤炭等为原材料。 生产部门： 生产部门 包括石油（煤）开采、石油炼制（煤化工）、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，这些工业 部门之间相互关联，关系密切。
进料 → 反应 → 出料 → 清理 优点： 优点：便于改变工艺条件，灵活性大，容易改变品种和 牌号，方便小批量生产。 缺点： 缺点：不易实现操作过程的全部自动化，不同批次产品 的规格难以控制严格一致；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。
（2）连续聚合 ） 反应原材料连续进入聚合反应器，反应得到的聚合物连 续不断地流出聚合反应器。 连续进料 → 反应 → 连续出料 优点： 优点：容易实现操作过程的全部自动化，聚合反应条件稳 定，产品的质量规格稳定；设备密闭，污染少，损耗少，生产 效率高，成本较低。 缺点： 缺点：不宜经常改变产品牌号，不方便小品种生产。
第一节 高分子合成工业发展简况
1、19 世纪以前对天然高分子材料的直接利用和加工利用 、 食品淀粉、蛋白质的加工利用； 棉、麻、丝、毛、皮、木、竹的加工利用； 天然橡胶、生漆、天然油脂的加工利用。 2、19 世纪对天然高分子化合物的化学改性 、 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)； 1883年，法国人发明了用乙酸酐与纤维素制人造丝 (粘胶纤维)。
夹套内放置导热油，电热棒加热； 夹套上开有进排油口、溢测量口、放空口、电热棒插口、 测温棒插口。 夹套外壁焊接支座，锅体下部开有放料口。
搪玻璃聚合釜： 搪玻璃聚合釜：
搅拌器： 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。 涡轮式 粘 度 式 式 大 增
式
搅 拌 器
3、20 世纪初合成高分子树脂的工业化 酚醛树脂、丁钠橡胶、醇酸树脂、脲醛树脂、聚醋酸乙 烯酯、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯等。 4、20 世纪 30－40 年代三大合成高分子材料工业的形成 30－ 合成塑料：聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚偏氯乙烯、聚苯乙烯、 合成塑料： 聚对苯二甲酸乙二醇酯、高压聚乙烯、ABS 聚对苯二甲酸乙二醇酯、高压聚乙烯、ABS 树脂、聚氨酯、 聚四氟乙烯、中压高密度聚乙烯； 合成纤维：尼龙－66、尼龙－6、聚氯乙烯纤维、聚丙烯腈 合成纤维：尼龙－66、尼龙－6 纤维、聚氨酯纤维、涤纶纤维、维尼纶纤维； 合成橡胶：氯丁橡胶、丁基橡胶、丁苯橡胶。 合成橡胶：
箭叶式圆盘涡轮
一种以径流为主的搅拌器，但其浆叶剖面为抛物面， 因而轴向有上下两股斜向循环流，适用于气体分散、吸收、 传质、混合、固液悬浮等操作。 适合于中低粘度的物料搅拌。 适合于中低粘度的物料搅拌。
框、 锚 式 搅ຫໍສະໝຸດ Baidu拌 器
此类搅拌器为慢速型搅拌器，适用于中高粘度液体的 混和、传热或反应等过程。
螺 杆 式 搅 拌 器
聚合物合成工艺学
课时： 课时：48 学分： 学分：3 课程性质： 课程性质：限选 考试类别： 考试类别：考查 教材： 教材： 《高聚物合成工艺》，王久芬主编，北京，国防工业出版 社，2005年7月，第一版。 参考书： 参考书： 1. 赵德仁主编，《高聚物合成工艺学》，化学工业出版社， 第二版，1997。 2. 李克友等编，《高分子合成原理及工艺学》，科学出版 社，2001。
(四) 分离过程 四 包括未反应单体的分离、脱除溶剂、催化剂、低聚物、 包括 机械杂质等过程与设备。
（三）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 包括 物料输送过程与设备。 聚合反应过程中涉及到的几个重要方面： 1、聚合产物的形态 、 坚韧块状固体； 很细的粉状固体； 具有不同粒径分布的粒状固体； 粘性半固体； 粘稠状液体； 高粘度溶液； 粘度很小的聚合物乳液，等等。 应根据聚合产物形 态的不同设计相应 的分离及后处理的 工艺和设备。
二、聚合物的生产过程 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
(一) 原料准备与精制过程 一
※ 包括单体、溶剂等原料的贮存、洗涤、干燥、调整浓度等过程 包括
与设备。 讨论：单体贮存的注意事项有哪些？ ※ 讨论：单体贮存的注意事项有哪些？ a. 防止单体与空气接触，以免产生过氧化物，甚至爆炸。 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. 严格防止有毒易燃的单体及溶剂从贮罐、管道和泵等设备 任意环节中泄漏。 d. 防止单体贮存中发生自聚现象，必要时应当添加阻聚剂。
第一章 绪 论
第一节 高分子工业和高分子科学发展简史 第二节 高分子化合物的生产过程 第三节 高分子合成工业的三废处理与安全生产
第一章 绪 论
高分子合成工业是国家的重要经济支柱之一 ！！
例1. 生产 1 kt 天然橡胶，要 300 万株橡胶树，占地约 3 万亩， 而且需 5000-6000 人。而生产 1 kt 合成橡胶，厂房占地仅 l0 亩 左右，仅需几十人。现代化的合成橡胶生产装置一条生产线年 产量可高达 5-8 万 t 。年产 100 万 t 天然橡胶可节约 1000 万亩 土地，节约种植劳动力 500 万人。 例2. 一个年产 10 万 t 合成纤维工厂相当于 200 多万亩棉田的产 量，也相当于 2000 万多头绵羊的年产毛量，我国如能年产 100 万 t 合成纤维，可节约 2000 多万亩土地，可养活 3000-4000 万 人口。 2009年1-7月份国内的塑料制品累计总产量在 2388万吨；2009年 1-6月全国规模以上纺织企业累计生产化学纤维 1200万吨 ；2009年 前4个月国内合成橡胶产量达到 106 万吨 。
2、工艺和设备要求： 、工艺和设备要求： 工艺要求： 工艺要求：采用高度自动化控制，确保反应工艺条件的均 一稳定。因为反应条件的波动将影响产品的结构和分子量及其 分布。 集散控制技术（ ）：即 集散控制技术（DCS）： Distributed control system，含义 ）： 是分散控制集中管理。DCS 是计算机技术、数字通讯技术和现 代控制技术结合的产物，是信息时代的控制技术。通常 DCS 控 制系统的体系结构分为三层：现场控制级、集中操作监视级、 综合信息管理级。DCS 是面向整体，面向系统的控制技术，目 标是整个系统的最优化控制，包括现场实时控制的最优化和综 合信息管理的最优化。 设备要求： 设备要求：要求聚合生产设备能安全生产、经济耐用、设 计合理、方便操作、不含“环保协约”规定的有害物质、不污 染聚合产品。一般使用不锈钢、搪玻璃、不锈钢/碳钢复合材 料反应釜。
(二) 引发剂的配制过程 二 包括聚合用引发剂和助引发剂的制造、溶解、贮存、调整浓 ※ 包括 度等过程与设备。 常用的引发剂： ※ 常用的引发剂：过氧化物和偶氮化合物，过硫酸盐，烷基金 属化合物 (如烷基铝，烷基锌等) ，金属卤化物 ( TiCl4，TiCl3等) 以及路易士酸 (BF3、SnCl4，FeCl3等) 。 ※ 讨论：引发剂的危险性及使用注意事项 讨论： 多数引发剂受热后有分解爆炸的危险，干燥纯粹的过氧化 物易分解。因此工业上过氧化物采用小包装，低温贮存，防火， 防撞击。液态过氧化物配成溶液、避光、低温贮存。 常用的烷基金属引发剂很危险，遇空气易燃烧或遇水爆炸， 金属卤化物易水解生成腐蚀气体。如烷基铝应配制成 15％－ 20％ 的加氢汽油或苯或甲苯溶液，并充氮保护。
5、聚合反应器 、 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： 釜式聚合反应器 管式反应器 塔式反应器 螺旋挤出机式反应器 板框式反应器等。 釜式反应器是最重要、使用最普遍的反应器。 釜式反应器
不锈钢聚合釜 构造： 构造：锅体、 锅盖、搅拌器 搅拌器、夹套、 搅拌器 支承、传动装置、轴 封装置、溢油槽、电 加热棒、测温装置、 测压表等。