聚合物合成工艺设备讲解
聚合物合成工程-第3 章 聚合物生产设备
3. 脱挥发分设备 ① 闪蒸釜 闪蒸釜(或闪蒸器)一般是带搅拌的釜式结构,它是一种传质和传热 设备,如图3-5所示。
闪蒸釜的材质一般采用不锈钢或碳钢内涂 防腐层,闪蒸釜的热量供给可通过夹套和内部直 接过热溶剂蒸汽加热来实现。一般由釜体、搅 拌器、挡板和热交换装臵组成。
图3-5 闪蒸釜
② 汽提器 其中,图3-6为无溢流管筛板式结构。 釜式汽提器又可分为单台和多台两种形式。
离心过滤法 离心力作用下,使液体介质从固体颗粒中分离出来。 适用于分离含固量较多，固体颗粒较大的悬浮液物料，是工业上使 用最多的一种分离方法。 2. 离心分离设备 离心分离过程所用设备是离心机。根据操作方式，离心机分为间歇 式离心机和连续式离心机两种；根据离心机的结构分为卧式刮刀卸料离 心机和螺旋沉降式离心机等。
§3.2 聚合物分离设备
聚合物分离设备也是关键设备,主要包括脱挥发分分离设备、化学凝 聚分离设备和离心分离设备三种。 3.2.1 脱挥发分分离设备 1. 脱挥发分 未反应的低沸点单体和溶剂。
2. 脱挥发分的脱除和回收方法
工业上,主要有闪蒸法和汽提法两种。闪蒸法是在带搅拌的闪蒸器 中减压除去物料中挥发性组分的分离方法;汽提法是用专门的喷射器将 聚合物胶液分散于以蒸汽为加热介质且带机械搅拌的汽提器中使溶剂 及低沸点单体被汽化的分离方法。
凝聚过程 干法,即聚合物溶液闪蒸法,是将溶液中的溶剂及未反应单体通过间接 加热脱除，得到无水分的聚合物半成品，溶剂蒸汽经冷凝后直接使用； 湿法则是将聚合物溶液注入热水中，用水蒸气汽提，即利用高于溶 剂沸点的热水或过热蒸汽直接加热溶液，使溶剂及未反应单体蒸发，聚 合物溶液则凝聚成小颗粒，得到含水的聚合物粗产品，溶剂经冷凝、精 制后循环使用。 例如：乙丙橡胶的生产过程中，胶液中的溶剂是采用凝聚法进行的。
尼龙聚合反应器
尼龙聚合反应器
尼龙（Nylon）聚合反应器是用于合成尼龙聚合物的反应设备。
尼龙是一类合成纤维和塑料的通用名称，它们属于聚酰胺类聚合物。
尼龙聚合通常包括以下主要步骤：
原料准备：
原料通常包括二元或多元胺（如己二胺）和二元或多元酸（如己二酸）。
这些原料在反应器中按照一定的比例准备。
酸胺反应：
首先进行酸胺反应，通过在反应器中加热和混合，使胺和酸发生缩合反应，生成酰胺链段。
缩聚反应：
在酸胺反应后，通过缩聚反应，将酰胺链段连接成大分子聚合物。
这一步骤通常需要一定的温度和压力。
聚合物化学处理：
完成缩聚反应后，进行聚合物的化学处理，例如中和、清洗等步骤，以确保产物的质量。
升温和固化：
最后，将聚合物升温至一定温度，使其进一步固化和定型。
这通常包括拉伸、定型等步骤，以得到所需的尼龙产品形态。
在尼龙聚合反应器中，控制温度、压力和反应物质的比例是关键的操作参数。
这些参数的调节可以影响尼龙聚合物的分子结构、物理性质和用途。
此外，现代尼龙聚合反应器通常配备先进的自动化控制系统，以确保生产的高效、稳定和可控。
聚合物合成工艺讲义文稿演示
第一节 概述
●逐步加成聚合反应(Step—Growth Addition Polymerization)简称 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，但又不析出小分子副产物。
●大分子链逐步增长，每步反应后均能得到稳定的中间加成产 物，聚合物分子量随反应时间增长而增加。
●由于反应中没有小分子副产物析出，高聚物的化学组成与单体 的化学组成相同。
●几种逐步加成聚合反应 (1)聚脲反应通式
线型聚脲由于熔化温度高且热稳定性差，没有广泛的使用。
(2)某些烯类化合物的逐步加成聚合反应，如双烯烃和二硫醇 n CH2 = CH—R—CH=CH2 + n HS—R’—SH [CH2 — CH2—R—CH2—CH2—S—R’—S]n
O
O
O
O
O
O
O
Ox
O O
可溶性梯型高聚物
该高聚物能结晶，能溶解，但不熔化，具有很高的耐热性，在 900℃时只失重30%。
(4)丙烯酰胺在催化剂下的加成聚合反应
n CH2=CH—CO—NH2
[-CH2—CH2—CO—NH-]n
在石油、造纸、自来水等工业和领域应用广泛。
第二节 聚氨酯的合成原理 1. 聚氨酯(Po1yurethane, PU)的发展
1937，德国Bayer合成第一种聚氨酯热塑性塑料Durthane U。 40年代，制得了合成纤维贝纶U(Perlon U)。
50年代，得到聚氨酯弹性体、弹性纤维和泡沫塑料。
60年代，聚氨酯涂料和粘合剂等开始应用。
我国聚氨酯工业起始于20世纪50年代末，1959年上海市轻工 业研究所开始聚氨酯泡沫塑料的研究。
高温下则二聚体会发生分解
聚合物共混工艺及设备PPT共94页
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
1
0
、
பைடு நூலகம்
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
聚合物合成工艺设计
聚合物合成工艺设计聚合物合成工艺设计一、聚合物的合成工艺1、热压合成热压合成是指在热压机上通过压力密实，使原料反应，利用压力、温度等好的物理条件促使原料反应，使形成的聚合物具有均一结构和克制度。
这种合成方法有两个优点：1) 合成所需的能耗较低，2) 合成时间较短，但是热压合成反应温度在聚合物热变形温度以下，反应时间较短，仅有一部分工厂拥有热压合成机，因此，这种方法并不能满足所有聚合物的合成需求。
2、水热合成水热合成可利用聚合物在水中的溶解性，是一种比较常用的聚合物合成方法。
水热合成是指在高温水和高温气体中对聚合物进行反应，使原料在水中发生聚合，形成的聚合物具有均一结构和克制度。
这种合成方法有三个优点：1) 无需反应室；2) 反应温度低；3) 反应条件简单，但由于特定的聚合物在水中的溶解性和水热合成反应温度较低，反应时间较长，聚合物很容易磏面变质，因此，不适用于大规模合成。
3、溶剂聚合溶剂聚合也称为液相聚合，是指将聚合物原料加入溶剂中，加热、反应，使聚合物形成，这种合成方法受到的应用最多，可以制成高级聚合物，如聚酯、聚酰胺等。
在这种合成方法中，聚合物原料具有较高的溶解度，合成时间较短，但溶剂聚合的反应温度比较高，聚合物的熔点较低，不适合大规模合成。
二、聚合物合成工艺的选择1、热压合成热压合成最适合制造低熔点、结晶度大的聚合物，如聚醚醚酮、聚醚醚醚、聚醚、聚氨酯、聚酰胺等，这些聚合物在热压机上的反应温度比较低，同时可以在反应时间较短的情况下实现克制度高、结构均一的聚合物。
2、水热合成水热合成最适合制造溶于水的聚合物，如聚氨酯、聚醚醚酮、聚醚醚醚、聚醚、聚酰胺等，这些聚合物在水中可以容易溶解，可以在较短的时间内实现克制度高、结构均一的聚合物。
3、溶剂聚合溶剂聚合最适合制造有较高溶解度的聚合物，如聚酯、聚酰胺等，这些聚合物可以在芳香烃溶剂中溶解，可以在较短的时间内实现克制度高、结构均一的聚合物。
聚合物成型机械及模具2混炼设备
– 3. 从结构上来讲，具有合理的几何形状，防止应力过 度集中；
– 4. 具有较好的导热性能，便于物料的加热和冷却； – 5. 制造工艺简单、造价低； – 6. 直径误差为1～0.5mm，表面光洁度为3.2～1.6，出
13
模温机
• 分类：水温机、油温 机
• 控制的温度可以达到 正负0.1度。
• 由水箱、加热冷却系 统、动力传输系统、 液位控制系统以及温 度传感器、注入口等 器件组成。
普通水加热系列温度在30℃－120℃； 普通油加热系列温度在30℃－200℃； 高温水加热系列温度在120℃－180℃； 高温油加热系列温度在250℃－350℃。
• 软起动器：
– 利用可控硅的移相调压原理来实现电动机的调压起动，起动效果 好但成本较高，干扰较大，维护难度高
• 变频器：
– 通过改变电网的频率来调节电动机的转速和转矩。技术含量最高 ，控制功能最全、控制效果最好——需调速且对速度控制要求高 的领域。
7
电动机调速方法
• 一般电动机调速时其输出功率会随转速而 变化。
• 6、木塑原料的混合和干燥，
37
2.2 开炼机
• 一、定义 对物料进行分散、混合、剪切作用，使之 具有一定的分散性和可塑性。用于混炼、 塑炼和压片工艺。
38
压盖
电动机 传动装置
安全及制动装置
辊筒
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
机架
调距装置
39
二、工作原理
• 若想物料进入辊距进行混炼 ，只有 Ty>Qy
• T＝Q·μ • μ＝tgρ，∴T＝Q·tgρ
• 其它附件
(优选)聚合物合成工程聚合物生产设备
3. 脱挥发分设备 ① 闪蒸釜
闪蒸釜(或闪蒸器)一般是带搅拌的釜式结构,它是一种传质和传热设 备,如图3-5所示。
闪蒸釜的材质一般采用不锈钢或碳钢内涂 防腐层,闪蒸釜的热量供给可通过夹套和内部直 接过热溶剂蒸汽加热来实现。一般由釜体、搅 拌器、挡板和热交换装置组成。
2. 热交换装置 热交换装置的结构有夹套传热、内冷件传热和釜外循环传热等,其
作用是供给或带走热量保证反应顺利进行。其中,夹套传热是聚合釜的主 要传热方式。
3. 搅拌装置
搅拌装置由搅拌器(包括搅拌轴、搅拌浆叶和联结件)和传动装置组 成,其作用是提高釜内物料的流动性,保证物料混合均匀、传热和传质 等。搅拌器材质一般采用不锈钢或搪玻璃。搅拌器的搅拌作用是由运动 着的搅拌浆叶产生的,其搅拌特性和效果主要取决于浆叶型式和尺寸。
3.1.4 流化床聚合反应器
流化床聚合反应器是一种垂直圆筒 形或圆锥形容器,内装催化剂或参与反应 的细小固体颗粒,反应流体从反应器底部 进入,而反应产物则从顶部流出,如图3-4 所示。
流体在反应器中的流速要控制到固 体颗粒在流动中浮动而不致从系统中带 出,在此状态下,颗粒床层犹如液体沸腾一 样,这种反应器传热好,温度均匀且容易控 制,但催化剂的磨损大, 床内物料返混大, 对要求高转化率的反应不利。
采用连续操作方式，物料组成沿管程递变，但某一截面上物料 组成在时间进程中变化较小，物料的流动接近于平推流，物料返混 很小，物料停留时间分布窄，反应器比传热面积大，物料温度可管 长分段控制。反应慢时，要求管子长，压力降大，不适合粘度大体 系的生产，一般处理粘度较低的均相反合物生产设备
聚合物合成工艺与设备课程教学大纲
聚合物合成工艺与设备课程教学大纲课程名称：聚合物合成工艺与设备课程编号：16118675学时/学分：40/2.5开课学期：6适用专业：材料科学与工程课程类型：专业方向选修课一、课程说明本课程是材料科学与工程专业的一门专业方向选修课，主要面对高分子材料方向。
通过课程的学习使学生了解聚合物合成与分子设计的关系，了解聚合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合成方法及所涉及的主要设备。
掌握常见聚合物品种生产工艺过程、工艺设备、过程控制方法和调节手段。
培养和训练学生将所学过的基本理论和技术与聚合物合成工艺紧密结合在一起，形成有机的统一体，从而提高学生分析和解决实际问题的能力。
二、课程对毕业要求的支撑毕业要求3解决方案：能够综合运用基础理论知识和技术，设计针对材料复杂工程问题的解决方案，并能够体现创新意识，兼顾社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。
指标点3.1：系统掌握设计材料工程问题解决方案所需的技术手段和基本的创新方法，能够明确设计任务的需求，并具有提出解决方案的基本能力。
毕业要求4研究：掌握材料结构和性能的分析方法、实验设计和材料的制备与加工工艺，具备设计和开展实验的能力，并能对实验结果进行有效分析并得到合理有效的结论。
指标点4.1：掌握材料制备与加工的方法和相关设备，能够根据材料研究的需求选择不同设备、工艺条件、操作过程，并能对结果进行分析，得到合理有效的结论。
毕业要求6工程与社会：能够基于本专业知识对工程实践的合理性进行分析，了解与材料研发、设计、生产相关的方针、政策以及承担的责任，能从社会、健康、安全、法律以及文化的角度，评价材料工程实践产生的影响。
指标点6.2：了解与材料专业相关的职业和行业中的生产、设计、研究与开发等方面的方针、政策以及承担的责任。
三、课程的教学目标1、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，对国内外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。
聚合物共混物的制备方法及相关设备知识
聚合物共混物的制备方法概述聚合物共混物是指由两种或更多种不同的聚合物混合制备而成的材料。
在聚合物共混物中，不同的聚合物通过物理或化学相互作用，形成一种新的复合材料，具有综合性能优于单一聚合物材料。
本文将介绍一些常见的聚合物共混物制备方法，并介绍相关的设备知识。
1. 机械混合法机械混合法是最常见的制备聚合物共混物的方法之一。
该方法通过将不同聚合物粉末加入到机械混合设备中，并利用机械力将其混合均匀。
根据混合设备的不同，机械混合法可以细分为以下几种类型：•双转子混合机（Banbury混炼机）：该设备由两个对称旋转的转子组成，转子之间有一定的间隙。
通过转子的旋转和间隙的挤压作用，将聚合物粉末进行高效混合。
该设备适用于大批量的聚合物混合，可以在较短时间内获得较好的混合效果。
•开放式橡胶炼胶机：该设备由一个旋转的刀片和一个静止的橡胶炼胶盘组成。
聚合物粉末通过刀片的切割和翻滚作用，与炼胶盘进行混合。
该设备适用于小批量的聚合物混合和试验研究。
•双螺杆挤出机：该设备由两个对称旋转的螺杆组成，螺杆之间的间隙逐渐减小。
聚合物粉末通过螺杆的旋转和间隙的挤压作用，实现混合和挤出。
该设备适用于高粘度的聚合物混合和挤出。
2. 溶液共混法溶液共混法是将不同聚合物溶解于共溶剂中，并通过混合、蒸发等过程，去除溶剂，得到聚合物共混物。
溶液共混法的步骤如下：•选择合适的溶剂：根据聚合物的溶解性质，选择适合的溶剂。
溶剂应满足与不同聚合物均有良好的相容性。
•溶解聚合物：将不同聚合物分别加入到共溶剂中，通过搅拌、加热等方式使聚合物完全溶解。
•混合溶液：将溶解的聚合物溶液混合均匀，可以通过搅拌、超声等方式进行。
•去除溶剂：通过蒸发、干燥等方式，去除溶剂，得到聚合物共混物。
3. 反应共混法反应共混法是将不同聚合物在化学反应条件下进行共混制备。
常见的反应共混法包括共聚反应、交联反应和接枝反应等。
反应共混法的步骤如下：•选择适合的反应体系：根据不同聚合物的反应性质，选择适合的反应体系。
聚合物共混物的制备方法及相关设备知识
聚合物共混物的制备方法及相关设备知识引言聚合物共混物是由两种或多种聚合物混合而成的材料，具有优异的特性和广泛的应用领域。
在本文中，我们将探讨聚合物共混物的制备方法以及相关的设备知识。
聚合物共混物制备方法1. 机械混合法机械混合法是制备聚合物共混物最常用的方法之一。
该方法通过将两种或多种聚合物物理混合在一起，并利用外力进行均匀混合，最终得到共混物。
其中，常用的机械混合设备包括：• 1.1 搅拌器搅拌器是最简单和常见的机械混合设备。
通过搅拌器的转动，聚合物可以充分混合并形成共混物。
搅拌器适用于制备较小批量的共混物。
• 1.2 高剪切混合机高剪切混合机通过旋转刀片和容器的高速旋转，产生强烈的剪切力，使聚合物充分混合。
高剪切混合机适用于制备大批量和高粘度的共混物。
2. 熔融混合法熔融混合法将聚合物加热至熔点后进行混合。
在高温下，聚合物相互融化并混合在一起，形成共混物。
常用的熔融混合设备包括：• 2.1 双螺杆挤出机双螺杆挤出机利用两根旋转的螺杆将聚合物加热融化并混合，然后通过挤出口压力将共混物挤出。
双螺杆挤出机适用于制备连续大批量的共混物。
• 2.2 熔融搅拌机熔融搅拌机通过搅拌器将聚合物在高温下搅拌混合，形成共混物。
熔融搅拌机适用于制备小批量的共混物。
3. 溶液混合法溶液混合法利用溶剂将两种或多种聚合物溶解在一起形成溶液，然后通过蒸发或凝固使溶剂脱除，得到共混物。
常用的溶液混合设备包括：• 3.1 旋转蒸发器旋转蒸发器通过将溶液放置在旋转瓶中，并通过加热和真空蒸发将溶剂脱除，得到共混物。
旋转蒸发器适用于制备小批量的共混物。
• 3.2 冷冻干燥机冷冻干燥机通过将溶液冷冻并施加真空，使溶剂直接从固态蒸发，得到共混物。
冷冻干燥机适用于制备大批量的共混物。
相关设备知识1. 测量设备• 1.1 粘度计粘度计用于测量共混物的粘度，通过测量材料流动的阻力来确定其粘度。
粘度计可以帮助我们了解共混物的流动性。
• 1.2 热分析仪热分析仪用于分析共混物的热性能，包括熔点、玻璃化转变温度等。
聚合反应器讲解
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
聚合反应器技术的创新与突破
高效能聚合反应器
通过优化反应器的设计，提高聚 合反应的效率，降低能耗和物耗， 实现绿色生产。
聚合反应器智能化
控制
利用人工智能和大数据技术，实 现聚合反应器的智能化控制，提 高生产效率和产品质量。
新型的聚合反应技
术
探索和发展新的聚合反应技术， 如活性聚合、固相聚合等，以适 应高分子材料的多样化和高性能 化需求。
02 聚合反应器的工作原理
聚合反应的原理
聚合反应
指多个小分子通过化学键结合形成大分子的过程。
聚合物的形成
通过重复的链增长和链终止反应，形成高分子量的聚合物。
聚合方式
包括加聚反应和缩聚反应，分别生成碳-碳键和除去小分子。
聚合反应器的操作流程
准备阶段
确保反应器内壁干净、无残留 ，准备好原料和催化剂。
聚合反应器的发展历程
早期阶段
聚合反应器最初的形式为釜式反 应器，以间歇操作为主，规模较
小。
过渡阶段
随着聚合反应技术的发展，连续式 聚合反应器逐渐取代釜式反应器， 实现了聚合反应的连续化、大型化。
现代阶段
随着科技的不断进步，聚合反应器 在技术、材质、设计等方面不断优 化，实现了高效、环保、安全的生 产。
投料阶段
将原料和催化剂按照比例加入 反应器中。
聚合阶段
在一定温度和压力下，原料在 催化剂的后，进行后处理，如 分离、洗涤、干燥等。
聚合反应器的控制要素
温度控制
聚合反应通常需要一定的温度来启动 和维持，控制温度稳定对保证产品质 量和安全性至关重要。
压力控制
聚合过程中，反应器内的压力随反应 进行而变化，需通过调节压力来维持 反应稳定性。
制造工业聚合物合成设备及分离过程
制造工业聚合物合成设备及分离过程引言工业聚合物合成设备是生产各种合成聚合物的关键设备之一，它的设计和性能直接影响到聚合物生产的质量和效率。
而在制造工业聚合物的过程中，分离步骤是不可或缺的环节，用于将混合物中的目标聚合物从其他成分中分离出来。
本文将介绍制造工业聚合物的合成设备以及分离过程中常用的方法。
1. 工业聚合物合成设备1.1 反应釜反应釜是一种常用的工业聚合物合成设备，主要用于聚合反应的进行。
它通常由高压容器、搅拌器、加热和冷却装置等组成。
在聚合反应中，反应釜提供了一个控制温度、压力和搅拌速度的环境，以便进行聚合物的形成。
反应釜的设计需要考虑到反应体系的特点，如反应物的性质、反应的速度和产物的特性等。
1.2 离心机离心机是一种用于固液分离的设备，在聚合物合成过程中常用于分离聚合物溶液中的固体杂质。
离心机利用离心力将混合物中的固体颗粒和液体分离开来，从而获得纯净的聚合物溶液。
离心机的分离效率和分离速度取决于离心力和离心时间的选择。
1.3 过滤设备在工业聚合物合成过程中，常常需要对反应体系进行过滤，以除去杂质或分离出固体产物。
过滤设备包括滤纸、过滤器和膜分离等。
滤纸是最常用的过滤材料，可以将固体颗粒截留在滤纸上，使溶液通过。
过滤器和膜分离则利用其特殊的结构和孔隙大小来进行分离。
2. 分离过程2.1 蒸馏蒸馏是一种常用的分离方法，适用于具有不同沸点的组分。
在蒸馏过程中，混合物被加热至其中一种组分的沸点时，该组分蒸发并在冷凝器中冷凝为液体，从而实现分离。
工业聚合物的蒸馏常常涉及复杂的操作和高温高压条件。
2.2 结晶结晶是将溶液中的溶质从溶剂中分离出来的方法。
通过调节温度和浓度，使溶质达到过饱和状态，然后通过结晶剂的加入，诱导溶质结晶。
结晶可以得到高纯度的聚合物产物，并且常常与其他分离方法如过滤结合使用。
2.3 萃取萃取是一种通过溶剂将混合物中的目标组分与其他成分分离的方法。
萃取分为液液萃取和固液萃取两种。
聚合物共混工艺及设备
聚合物共混工艺及设备1. 背景聚合物共混是指将两种或多种不同的聚合物加工成混合物的工艺。
聚合物共混具有多种优点，如改善材料的性能、调节材料的性质以及开发新的材料等。
随着聚合物共混技术的发展，相应的工艺及设备也得到了不断的改进和创新。
2. 聚合物共混工艺2.1 选择合适的共混材料在进行聚合物共混之前，首先需要选择合适的共混材料。
共混材料应具有相容性，即能够相互溶解或形成连续的相。
此外，还需考虑聚合物的物理性质、化学性质、热稳定性以及相互作用等因素。
2.2 混炼混炼是聚合物共混的关键步骤之一。
通常采用熔融混炼的方法，即将两种或多种聚合物在高温下熔融混合。
混炼的过程中，需要对温度、转速和混炼时间进行控制，以确保混合均匀。
2.3 助剂的添加在聚合物共混的过程中，可以添加适量的助剂来改善混合物的性能。
常见的助剂包括增塑剂、抗氧化剂、增韧剂等。
助剂的选择应考虑到与聚合物的相容性及相互作用。
2.4 熔体注塑熔体注塑是聚合物共混的一种常用成型工艺。
通过加热共混材料，使其熔化成熔体，然后通过注射到模具中冷却凝固，最终得到所需的制品。
熔体注塑工艺具有成型快、制品精度高等优点。
2.5 其他工艺除了熔体注塑外，还可以采用挤出、吹塑、压延等工艺进行聚合物共混。
这些工艺的选择取决于共混材料的性质和所需制品的形状。
3. 聚合物共混设备3.1 双螺杆挤出机双螺杆挤出机是一种常用于聚合物共混的设备。
它由两根平行旋转的螺杆组成，可以将混合物塑化均匀，并通过挤出口使其形成所需的形状。
3.2 熔体注塑机熔体注塑机是聚合物共混中常用的设备之一。
它通过加热共混材料使其熔化，然后通过注射到模具中冷却凝固，最终得到所需的制品。
3.3 挤出机挤出机是一种常用的聚合物共混设备。
通过加热共混材料，使其熔化成熔体，然后通过挤出口将熔体挤出，最终制成所需的形状。
3.4 其他设备除了双螺杆挤出机、熔体注塑机和挤出机外，还有一些其他常用的聚合物共混设备，如压延机、吹塑机等。
《聚合物加工工艺及设备》教学大纲
《聚合物加工工艺及设备》课程教学大纲课程代码：MMEN1012课程类别：专业教学课程授课对象：高分子材料与工程等专业开课学期：6学分：3学分指定教材：李光，《高分子材料加工工艺学》，中国纺织出版社，2013年一、教学目的：聚合物加工工艺与设备是高分子材料与工程专业的重要专业基础课程，也是专业的核心课程。
本课程从高分子材料加工的应用角度出发，阐明高分子材料的组成、工艺及设备在生产加工中所起作用，并说明加工工艺对高分子材料结构与性能的影响关系。
初步掌握化学纤维、塑料、橡胶三类高分子材料的典型品种及其制品的生产原料、成型加工工艺及设备，为具有初步的高分子材料企业工作能力以及高分子材料的研发能力打下基础。
二、课程目标通过本课程的教学，使学生具备下列能力：1、课程目标1：能从成型加工基本原理出发，以高分子材料的加工性能和使用性能为基点，确定材料成型加工方法、工艺条件和工艺设备，进行高分子材料的开发和成型加工工艺流程的设计优化。
2、课程目标2：能运用高分子材料工程的思维方法，判断高分子材料的成型加工方法、工艺条件及其控制、成型加工设备对制品性能的影响，提出优化解决的方案。
3、课程目标3：能通过分析高分子材料成型加工相关的实验结果，研究加工工艺及其参数、加工设备选择对高分子材料性能的影响等高分子材料工程问题，取得有效的结论。
三、课程目标与毕业要求的对应关系：通过本课程的学习，确立聚合物结构与性能之间关系，其主要任务是使学生掌握有关聚合物的多层次结构、分子运动及主要物理、机械性能的基本概念、基本理论和基本研究方四、教学基本内容：第一章总论课时：0-1周，共2课时教学内容一、纤维、塑料、橡胶及其主要产品的分类二、纤维、塑料和橡胶品质的表征三、高分子材料加工过程及方法概述思考题：1、名词解释：长丝；单丝；复丝；短纤；线密度；纤维回弹性；通用塑料；工程塑料；通用橡胶；特种橡胶2、写出典型高分子材料加工过程的四阶段，举例说明某种高分子材料的加工过程。
聚合物共混工艺及设备
从制备工艺上，热塑性弹性体可分为两大类：一类是合成 共聚物；另一类是弹性体和塑料的共混物。
同合成型相比，共混型TPE 具有制造工艺简单，原料来 源广，结构和性能可灵活设计及其产业化速度快等特点。
共混型TPE 是橡胶和塑料两种组分在高温和高剪切速率 的机械共混条件下制备而成的。在机械共混条件下，橡胶 组分在动态硫化的同时又被充分地剪切成微小的颗粒。实 质上，这一过程为反应性共混。在机械作用下，橡胶被均 匀地分散于塑料组分之中，最后制成以橡胶组分为分散相， 塑料组分为连续相的共混体系。
这种特殊的相态结构需有适当的TPV 制备技术与方法来实现。
TPV 的制备技术
简单机械共混法 PP 基TPE 最早是20 世纪60 年代末由美国Uniroyal 公司实现工业化生产的，主要采用密炼机简单机械共混法，其中的橡 胶含量不能超过50 %(质量分数）。这种方法不易制得低硬度的TPE。
动态部分硫化法 1973 年，美国Uniroyal 公司采用密炼机使橡胶动态 部分硫化推出了牌号为TPR 的产品。由于橡胶相的局部交联改善了共 混物的永久变形性能，因而该产品被广泛用作汽车保险杠等车外部件。 不足之处是弹性差、压缩永久变形高、耐热性差、流动性不好等。
PP/ EPDM－TPV 形态与制备过程示意图
PP/EPDM 热塑性硫化 橡胶( thermoplastic vulcanizate ，TPV) 的制备过程是： EPDM 和PP 在硫化之 前先熔融混合，熔融 温度必须高于PP 的熔 点，待EPDM 和PP 熔 融混合均匀后，再进 行动态硫化。
TPV的形态结构及其形成机理
在制备过程中，共混体系中的橡胶在交联剂的作用下发生了硫化反应。 由于硫化是在共混过程中进行的，发生硫化的橡胶不仅不能像静态硫 化那样形成整体的橡胶型网络结构，而且还会因机械剪切力的作用破 坏硫化形成的体型网络，从而使交联程度很深的橡胶被打碎成非常小 的粒子。但这些小粒子内部仍是交联网络结构，橡胶分子链间因化学 键的生成而大大加强了作用力，使其相对滑移受到限制，橡胶组分的 流动性大大下降。同时橡胶粒子中交联的弹性风格因剪切应力的作用 而被迫呈伸直状态。而没有发生硫化的树脂分子却有自由运动的独立 性，分子间能发生相对滑移，有很好的流动性。当温度降低，剪切力 消失时，交联分子进行弹性恢复，使橡胶粒子发生收缩、凝聚，从而 使本就因交联而导致其流动性大大降低的橡胶以颗粒的形式冻结在树 脂基体中，呈分散相。这样就形成了以树脂为海相，以全硫化橡胶粒 子为岛相的海－岛结构。
聚合物合成工程聚合物生产设备【优质最全版】
4. 密封装置
密封装置分为动密封或轴封(搅拌轴与简体间)和静密封(釜体法兰与 各接管处法兰间)两种。其作用是保证釜内处于一定的正压或真空及防 止反应物逸出或杂质渗入。密封的好坏直接影响聚合釜的运行和聚合物 的生产及产品的质量等。其中,动密封包括填料密封和机械密封两种型 式。
釜式反应器对各种反应体系适应性强、操作弹性大、适用温度和压 力范围广，既可用于间歇操作(生产灵活性大、更换品种方便、适应市场 需求能力强)，又可用于连续操作(反应器操作过程稳定、产品质量均 一、多釜串联连操作产量大)。
2. 聚合反应及聚合过程的特点 同一种聚合物可以用不同的聚合方法生产,而不同的聚合方法对聚合
反应器的要求不同,例如悬浮聚合、乳液聚合等低黏度体系一般采用釜式 聚合反应器;而本体聚合和熔融缩聚等黏度较高体系常采用特殊型式的聚 合反应器。
3. 聚合反应器的操作特性对聚合物结构与性能的影响
采用连续操作方式，物料组成沿管程递变，但某一截面上物料 组成在时间进程中变化较小，物料的流动接近于平推流，物料返混 很小，物料停留时间分布窄，反应器比传热面积大，物料温度可管 长分段控制。反应慢时，要求管子长，压力降大，不适合粘度大体 系的生产，一般处理粘度较低的均相反应物料。
3.1.3 塔式聚合反应器
聚合物合成工程聚合物生产设备
（优选）聚合物合成工程聚合物生产设备
3.3.1 釜式聚合反应器 由容器部分(釜体) 、热交换
装置、搅拌装置、密封装置及其 他部分 (如挡板、接管、人孔和支 座等) 组成,如图3-1所示。
图3Байду номын сангаас1 搅拌聚合釜的结构图
1. 釜体 釜体由圆形简体和上下封头组成,其作用是为物料提供反应空间,所
较大变化，塔内物料温度可沿塔高分段控制，多用
聚合物合成工艺设备讲解
汽提法系将聚合物胶液用专门的喷射 器分散于带机械搅拌并以直接蒸汽为加热介 质的内盛热水的汽提器中。胶液细流与热水 接触，溶剂及低沸点单体被汽化。聚合物在 搅拌下成为悬浮于水中的颗粒，或聚集为琉 松碎屑。溶剂及单体蒸汽由汽提器顶部逸出 ，冷凝后收集。固体聚合物颗粒或絮状物借 循环热水的推动由汽提器侧部或底部导 出 ，经过滤振动筛分离，得到具有一定含水量 的粗产品。
本章主要内容
1
第一节 聚合物合成设备
2
第二节 聚合物分离过程及设备
3
第三节 聚合物干燥设备
第一节 聚合物合成设备
1.1、釜式聚合反应器
在反应器中，釜式反应器(或称作反应釜) 使用最为广泛。反应釜分不带搅拌的和带搅 拌的反应釜，其中带搅拌的反应釜使用更多。 釜式聚合反应器即为带搅拌的反应釜，由于 设置有搅拌装置，所以釜式聚合反应器也常 被称为搅拌聚合釜。釜式聚合反应器的总体 结构内以下五部分组成。
第一节 连锁聚合反应的工业实施方法
苯乙烯塔式反应器
原料
80 OC
预
聚
80 OC
釜
塔 式 反 应 器
聚苯乙烯 冷却、切粒、包装
110 ~ 130 OC 130 ~ 180 OC 180 ~ 225 OC
1.4流化床聚合反应器
流化床聚合反应器是一种垂直圆筒 形或圆锥形容器，内装催化剂或参与反 应的细小固体颗粒，反应流体从反应器 底部进入，而反应产物则从顶部引出。 流体在器内的流速要控制到固体颗粒在 流动中浮动而不致从系统中带出，在此 状态下，颗粒床层有如液体沸腾一样。 这种反应器传热好，温度均匀且容易控
管式聚合反应器结构
环管式反应器结构
丙烯於浆聚合实例
环管式反应器优点
(1)单位体积的传热面较大，只要用冷却水夹套即可 满足传热要求，故能耗较低。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
汽提法系将聚合物胶液用专门的喷射 器分散于带机械搅拌并以直接蒸汽为加热介 质的内盛热水的汽提器中。胶液细流与热水 接触，溶剂及低沸点单体被汽化。聚合物在 搅拌下成为悬浮于水中的颗粒，或聚集为琉 松碎屑。溶剂及单体蒸汽由汽提器顶部逸出 ，冷凝后收集。固体聚合物颗粒或絮状物借 循环热水的推动由汽提器侧部或底部导 出 ，经过滤振动筛分离，得到具有一定含水量 的粗产品。
管式聚合反应器结构
环管式反应器结构
丙烯於浆聚合实例
环管式反应器优点
(1)单位体积的传热面较大，只要用冷却水夹套即可 满足传热要求，故能耗较低。
(2)单位体积生产能力高。如一台66m3双环管反应器 年生产能力可达4.5万吨左右，高于釜式反应器的生 产能力。
(3)反废物料在高速循环泵的推动下，物料流动线速 度可达8m／s，可有效地防止聚合物在管壁的沉积， 进一步强化传热，并降低聚合物凝胶含量。
多级加热
◆ 厢式干燥器的优点： 构造简单，设备投资少； 适应性强，物料损失小，盘易清洗。 尤其适用于需要经常更换产品、小批量物料的干燥。
◆ 厢式干燥器的主要缺点： 物料得不到分散，干燥时间长； 若物料量大，所需的设备容积也大； 工人劳动强度大； 热利用率低； 产品质量不均匀。
（2）气流式干燥器 结构：
优点： ① 气、固间传递表面积很大，体积传质系数很高，干燥速率大； ② 接触时间短，热效率高，气、固并流操作，可以采用高温介质， 对热敏性物料的干燥尤为适宜； ③ 由于干燥伴随着气力输送，减少了产品的输送装置； ④ 气流干燥器的结构相对简单，占地面积小，运动部件少，易于 维修，成本费用低。
(4)反应单程转化率高，可达95％以上，从而减少了 单体的循环量。
1.3、塔式聚合反应器
与釜式聚合反应器相比，塔式聚合反 应器构造简单．型式也较少，是一种长 径比较大的垂直圆筒结构，可以是挡板 式或固体填充式，也可以是简单的空塔 。根据塔内结构的不同而具有不同的特 点。在塔式反应器中，物料的流动接近 平推流，返混较小。同时，根据加料速 度的快慢，物料在塔内的停留时间可有 较大变化，塔内物料温度可沿塔高分段 控制。塔式装置多用于连续生产且对物 料的停留时间有一定要求的情况。常用 于一些缩聚反应，对于本体聚合和溶液 聚合也有应用。在合成纤维工业中，塔
2.2、凝聚分离过程及设备
对有些聚合物体系(如溶液聚合体系)，不仅 要除去未反应单体，还需将溶剂脱除。溶剂的脱 除主要可采取三种方法：一是通过脱挥发分进行 浓缩的方法(类似于单体的脱除)．适用于低沸点 溶剂的脱除。例如溶液丁苯胶的生产，聚合后胶 液经闪蒸单元蒸出部分溶剂，使胶液浓度增高至 25％；二是通过机械离心力作用，使聚合物沉淀 、分层，进而与溶剂分离的物理方法；三是在聚 合物胶液体系中加入凝聚刘、沉淀剂等．使固体
碟片式离心机
第三节 聚合物干燥设备
3.1 干燥要求
▲ 适应被干燥物料的多样性和不同产品规格 要求；
▲ 设备的生产能力要高； ▲ 能耗的经济性；
▲ 还应便于操作、控制等。
3.2、 工业上常用干燥器
（1）厢式干燥器（盘架式干燥器） 原理：主要是以热风通过湿物料 的表面，达到干燥的目的。
厢式干燥器中的加热方式有两种： 单级加热
聚合物从胶液中析出的化学凝聚力法。
2.3、离心分离过程及设备
离心分离是在液相非均匀体系中，利用 离心力来达到液液分离，液固分离的方 法，通称为离心分离。分为离心沉降和 离心过滤。
离心机是在高速旋转的转鼓中，藉惯性 离心力的作用，过滤、澄清悬浮液，或 将两种轻重不同、互不溶解的液体分离 的设备。
第一节 连锁聚合反应的工业实施方法
苯乙烯塔式反应器
原料
80 OC
预
聚
80 OC
釜
塔 式 反 应 器
聚苯乙烯 冷却、切粒、包装
110 ~ 130 OC 130 ~ 180 OC 180 ~ 225 OC
1.4流化床聚合反应器
流化床聚合反应器是一种垂直圆筒 形或圆锥形容器，内装催化剂或参与反 应的细小固体颗粒，反应流体从反应器 底部进入，而反应产物则从顶部引出。 流体在器内的流速要控制到固体颗粒在 流动中浮动而不致从系统中带出，在此 状态下，颗粒床层有如液体沸腾一样。 这种反应器传热好，温度均匀且容易控
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
桨式
涡轮式
粘 平桨式和锚式 度
推进器式
涡轮式
锚式
螺带式
1.2、管式聚合反应器
管式聚合反应器由单根连续管或一根以 上的管于平行排列构成，它是使反应流体通 过细长的管子而进行反应的装置，结构简单 ，单位体积所具有的传热面较大，适于作高 温、高压装置之用。例如高压聚乙烯的生产 和尼龙66的熔融缩聚的前期就是采用这种型 式的反应器。
结构及实例
1.5聚合反应釜的选用原 则
1．聚合反应器的操作特性
2. 聚合反应及聚合过程的特性
3．聚合反应器操作特性对聚合物结 构 和性能的影响
4．经济效益
第二节 聚合物分离过程及设备
2.1、脱挥发分分离过程及设备
聚合物生产过程中，脱挥发分分离主要是分 离未反应单体和低沸点溶剂。挥发分的脱除和回 收在工业上主要有两种方法，即闪蒸法和汽提法 。所谓闪蒸就是在减压的情况下除去物料中的挥 发性组分过程。闪蒸法脱除单体即是将处于聚合 压力的聚合物溶液(或常压下的聚合物溶液)，通 过降低压力和提高温度改变体系平衡关系，使溶 于溶液中的单体析出。
本章主要内容
1
第一节 聚合物合成设备
2
第二节 聚合物分离过程及设备
3
第三节 聚合物干燥设备
第一节 聚合物合成设备
1.1、釜式聚合反应器
在反应器中，釜式反应器(或称作反应釜) 使用最为广泛。反应釜分不带搅拌的和带搅 拌的反应釜，其中带搅拌的反应釜使用更多。 釜式聚合反应器即为带搅拌的反应釜，由于 设置有搅拌装置，所以釜式聚合反应器也常 被称为搅拌聚合釜。釜式聚合反应器的总体 结构内以下五部分组成。
搅拌聚合釜的结构示意图
聚合反应釜结构
容器部分
聚合反应 釜结构
换热装置 搅拌装置 密封装置
其他结构
聚合反应是放热反应，生产过程为控制产品平均分子量，要求反 应体系温度变化小。
各种单体的聚合热（千卡/克分子）
如何有效的排除聚合反应热，保持①夹套冷却；②夹套附加内 冷管冷却，③内冷管冷却；④反应物料釜外循环冷却，⑤回流冷 凝器冷却；⑥反应物料部分闪蒸，⑦反应介质预冷。