高聚物合成工艺学讲义(PPT 86页)
合集下载
高聚物合成工艺学PPT精品课程课件全册课件汇总
而造成泄漏；b.清釜操作中或生产间歇中聚合釜内残存的单体
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。
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PPT课件
第二章 生产单体的原料路线
1. 糠醛
糠醛是从农副产品中提炼的最重要的单体，由稻草、米糠 和棉籽壳等农副产品制得。
稻草、米糠和棉籽壳中所含的五碳多糖经酸性水解生成五 碳糖．再经脱水反应生成糠醛。
糠醛和丙酮缩聚可得糠醛-丙酮树脂，糠醛和苯酚缩聚可得 糠醛-苯酚树脂，糠醛和糠醇缩聚可得糠醛-糠醇树脂，糠醛加 氢得糠醇，后者和甲醛缩聚可得糠醇-甲醛树脂。
要求原料来源丰富、成本较低。
缺点：温度过高，发生结焦现象 催化剂：硅酸铝，分子筛（铝硅酸盐）
煤炭占71% 乙烯基聚合物，二烯烃类聚合物等。
第二章 生产单体的原料路线
煤炭占71%
要求原料来源丰富、成本较低。
13.9亿吨
16.03亿吨 24.66~32.80亿吨
2002
2003
2020
中国能源生产总量（以标准煤计）
者和甲醛缩聚可得糠醇-甲醛树脂。
C4H10
CH4+C3H6
目的:提高汽油的质量和产量
在一定条件下，把分子量大, 沸点高的烃断裂为分子量小、沸点低的烃的过程。
第二章 生产单体的原料路线 煤炭是我国能源的主要提供者 第二章 生产单体的原料路线
目的:提高汽油的质量和产量
第二章 生产单体的原料路线
催化裂解 在一定条件下，把分子量大, 沸点高的烃断裂为分子量小、沸点低的烃的过程。
第二章 生产单体的原料路线
目的:提高汽烃油的、质量苯和产、量 甲苯、二甲苯等。它们是重要的 基本有机原料，
石油经裂解、重整分离可以得到烯烃、丁二烯和芳烃、苯、甲苯、二甲苯等。
第二章 生产而单体烯的原烃料路中线 的乙烯、丙烯和丁二烯，则又是重要的单体。 从这些基本有机原料 可以合成各种单体。从而得到各种 糠醛和丙酮缩聚可得糠醛-丙酮树脂，糠醛和苯酚缩聚可得糠醛-苯酚树脂，糠醛和糠醇缩聚可得糠醛-糠醇树脂，糠醛加氢得糠醇，后
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。
合成高分子化合物的基本方法PPT课件(上课用)
思考与交流、
单体名称 乙烯 丙烯 氯乙烯 丙烯腈 丙烯酸
醋酸乙烯酯 丁二烯 乙炔
单体结构简式 CH2=CH2
CH2=CHCH3 CH2=CHCl CH2=CHCN CH2=CHCOOH
CH3COOCH=CH2 CH2=CH—CH=CH2
HC≡CH
聚合物
【加聚反应的特点】： 1、单体必须是含有双键、参键等不饱和键
113.人生的目的有二：先是获得你 想要的 ；然后 是享受 你所获 得的。 只有最 明智的 人类做 到第二 点总与 幽默的 人相伴 ，健康 总与阔 达的人 相伴。 20、对所学知识内容的兴趣可能成 为学习 动机。 ——赞 科夫 21、游手好闲地学习，并不比学习游手 好闲好 。—— 约翰·贝 勒斯
22、读史使人明智，读诗使人灵秀，数 学使人 周密， 自然哲 学使人 精邃， 伦理学 使人庄 重，逻 辑学使 人善辩 。—— 培根 23、我们在我们的劳动过程中学习思考 ，劳动 的结果 ，我们 认识了 世界的 奥妙， 于是我 们就真 正来改 变生活 了。— —高尔 基 24、我们要振作精神，下苦功学习。下 苦功， 三个字 ，一个 叫下， 一个叫 苦，一 个叫功 ，一定 要振作 精神， 下苦功 。—— 毛泽东
110.每天安静地坐十五分钟·倾听你 的气息 ，感觉 它，感 觉你自 己，并 且试着 什么都 不想。 ――[艾 瑞克·佛洛姆]
111.你知道何谓沮丧---就是你用一 辈子工 夫，在 公司或 任何领 域里往 上攀爬 ，却在 抵达最 高处的 同时， 发现自 己爬错 了墙头 。－－[坎伯]
112.「伟大」这个名词未必非出现 在规模 很大的 事情不 可；生 活中微 小之处 ，照样 可以伟 大。― ―[布鲁 克斯]
的化合物。例如：烯、二烯、炔、醛等含不饱 和键的化合物。
聚合物合成原理和工艺ppt课件
微观结构对高分子的聚集体的综合物性的变化起关键性的作用
大分子的一次结构是由合成反应的条件决定的。分子量的大 小及分布、分子链节的组成、分子链的基团及活性官能团、 大分子空间立体结构等是由合成的配方、组成、催化剂及反 应条件所控制的。大分子的一次结构又对二次、三次及高次 结构及物性起决定性的作用。
耐低温性能对某些高分子材料是重要的，从分子结构看，增 加分子的柔性，Tg值下降，二烯类弹性体、硅橡胶等的分子 链柔性好，具有较好的弹性，玻璃化温度低。
为什么高压聚乙烯比低压聚乙烯的密度低？聚合物结构有何 差异？聚合机理有何不同？低密度聚乙烯的结构是怎样产生 的？
低密度聚乙烯的生产工艺有釜式法和管式法两种。
高压聚乙烯流程分5个部分：乙烯压缩、引发剂配制和注 入、聚合、聚合物与反应的乙烯分离、挤出和后处理（包 括脱气、混合、包装、贮存等）
本体聚合按参加参加单体的相态可分为气相和液相两种。 气相本体聚合中最成熟的是LLDPE的生产。
而升高，当超过一定值后，聚合物产率、分子量及密度则降
低.
?
T
V
但V链转移增加比V链增长更快
M相应降低，即MI
此外，支化反应加快，导致产物的长支链及短支链数目增 加，产物密度降低；另外，大分子链末端的乙烯基含量也 有所增加，降低产品的抗老化能力。
Chapter 3 悬 浮 聚 合
悬 浮 聚 合：通过强烈的机械搅拌作用使不溶于水的单体 或多种单体的混合物成为液滴状分散于一种悬浮介质中进 行聚合反应的方法。
包括：PA（聚酰胺）、PC（聚碳酸酯）、POM（聚甲醛、聚氧化甲 撑）、PPO（聚苯醚）、PBT（聚对苯二甲酸丁二醇脂）、PET（聚对 苯二甲酸乙二醇脂）
特种工程塑料：长期使用温度在150℃以上的塑料。
大分子的一次结构是由合成反应的条件决定的。分子量的大 小及分布、分子链节的组成、分子链的基团及活性官能团、 大分子空间立体结构等是由合成的配方、组成、催化剂及反 应条件所控制的。大分子的一次结构又对二次、三次及高次 结构及物性起决定性的作用。
耐低温性能对某些高分子材料是重要的，从分子结构看，增 加分子的柔性，Tg值下降，二烯类弹性体、硅橡胶等的分子 链柔性好，具有较好的弹性，玻璃化温度低。
为什么高压聚乙烯比低压聚乙烯的密度低？聚合物结构有何 差异？聚合机理有何不同？低密度聚乙烯的结构是怎样产生 的？
低密度聚乙烯的生产工艺有釜式法和管式法两种。
高压聚乙烯流程分5个部分：乙烯压缩、引发剂配制和注 入、聚合、聚合物与反应的乙烯分离、挤出和后处理（包 括脱气、混合、包装、贮存等）
本体聚合按参加参加单体的相态可分为气相和液相两种。 气相本体聚合中最成熟的是LLDPE的生产。
而升高，当超过一定值后，聚合物产率、分子量及密度则降
低.
?
T
V
但V链转移增加比V链增长更快
M相应降低，即MI
此外，支化反应加快，导致产物的长支链及短支链数目增 加，产物密度降低；另外，大分子链末端的乙烯基含量也 有所增加，降低产品的抗老化能力。
Chapter 3 悬 浮 聚 合
悬 浮 聚 合：通过强烈的机械搅拌作用使不溶于水的单体 或多种单体的混合物成为液滴状分散于一种悬浮介质中进 行聚合反应的方法。
包括：PA（聚酰胺）、PC（聚碳酸酯）、POM（聚甲醛、聚氧化甲 撑）、PPO（聚苯醚）、PBT（聚对苯二甲酸丁二醇脂）、PET（聚对 苯二甲酸乙二醇脂）
特种工程塑料：长期使用温度在150℃以上的塑料。
高分子合成与聚合方法课件.ppt
当1cm3的液态单体呈正方形排列时， 其表面积为6c m2；呈圆球形状时， 其表面积为4.84cm2.如果将1cm3液态 单体分散成直径为1μm的圆球时，圆 球的总数高达1.91x1012个；其总表面 积为6X104c m2，即较一个圆球的总 表面积增大12000多倍。
• 如果分散成直径为0.1μm的圆球，则其总 表面积为6X105cm2，即增大120000倍以上 。在此情况下，由于物质的表面积大大增 加，因此与表面现象有关的一些性质，如 表面活性大为增加，所以高分散性的粉状 金属，例如骨架镍、活性金属铝等暴露于 空气中都会产生自燃现象。
乳液聚合法不仅用于合成树脂的生产， 合成橡胶中产量最大的品种丁苯橡胶， 目前绝大部分也是用乳液聚合方法进 行生产。
合成树脂生产中采用乳液聚合方法的有： 聚氯乙烯及其共聚物、聚醋酸乙烯及 其共聚物、聚丙烯酸酯类共聚物等。
合成橡胶生产中采用乳液聚合方法的有 丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶等。
“种子聚合”
第一节 乳液聚合特点
体系主要由单体、水、乳化剂及溶于水的引发剂4种 基本组分组成。粒径一般在1μm以下，静置时不会 沉降析出。
特点有： (1)聚合速度快，分子量高； (2)可以利用各种单体进行聚合及共聚合，有利于乳 液聚合物的改性和新产品的开发； (3)以水为反应介质，粘度小，成本低，反应热易导 出，反应平稳安全。产品可直接用作涂料和粘合剂； 这种涂料不使用有机溶剂，干燥过程中不会发生火 灾的危险，无毒，不会污染大气。 (4) 聚合反应中加有较多乳化剂，聚合物不纯，在需 要固体聚合物时后处理工序复杂，成本高。
破乳—聚合物乳液稳定性的影响因素
• 在聚合、贮存、运输和乳液直接利用时， 要求高稳定性。而在另一些情况下，例如 欲从聚合乳液生产粉状或块状高聚物时， 则要求其尽快破乳凝聚。
高聚物合成工艺学课件
4. 李克友等编，《高分子合成原理及工艺学》，科学出版社， 2001。
第一章 绪 论
第一节 高分子合成工业概述 1. 高分子合成材料
天然有机材料 蚕丝、羊毛、皮革、棉花、木材及天然橡胶等。
高分子合成材科
塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料、粘合剂、 离子交换树脂等材料。
塑料可以代替大量钢材、有色金属、木材、塑料薄膜等； 合成纤维比天然纤维(棉花、羊毛、蚕丝等)更为牢固耐久。 合成橡胶不仅是工业用和生活用原料，而且是战略物质。
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。
目前，各类材料生产配套、产品品种基本齐全，已广泛用于国 民经济和生活的各个领域。相继建成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。
我国高分子材料合成工业差距
我国的高分子材料正逐步与国际市场接轨，但是相比之下仍然 暴露出品种牌号太少，尤其是高档产品和许多专用的、高附加 值的功能高分子材料在国内尚缺少工业产品。
50年代以后，Ziegler-Natta 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，同时由于石油化学工业的建立与发展， 高分子合成材料的产量激增。
1994年，全世界三大合成材料的产量超过1.4×104万吨，按体积 计算超过钢铁。
合成高聚物的主要用途
高聚物合成工艺学
主讲：材料化学教研室 于智
教材：《高聚物合成工艺学》，赵德仁，张慰盛编，北京，化 学工业出版社，1997年6月，第2版。
主要参考书目：
1. 赵德仁等编，《高聚物合成工艺学》，化学工业出版社， 第1版，1981。
2. 王久芬，《高聚物合成工艺》，国防工业出版社 ， 1995
第一章 绪 论
第一节 高分子合成工业概述 1. 高分子合成材料
天然有机材料 蚕丝、羊毛、皮革、棉花、木材及天然橡胶等。
高分子合成材科
塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料、粘合剂、 离子交换树脂等材料。
塑料可以代替大量钢材、有色金属、木材、塑料薄膜等； 合成纤维比天然纤维(棉花、羊毛、蚕丝等)更为牢固耐久。 合成橡胶不仅是工业用和生活用原料，而且是战略物质。
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。
目前，各类材料生产配套、产品品种基本齐全，已广泛用于国 民经济和生活的各个领域。相继建成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。
我国高分子材料合成工业差距
我国的高分子材料正逐步与国际市场接轨，但是相比之下仍然 暴露出品种牌号太少，尤其是高档产品和许多专用的、高附加 值的功能高分子材料在国内尚缺少工业产品。
50年代以后，Ziegler-Natta 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，同时由于石油化学工业的建立与发展， 高分子合成材料的产量激增。
1994年，全世界三大合成材料的产量超过1.4×104万吨，按体积 计算超过钢铁。
合成高聚物的主要用途
高聚物合成工艺学
主讲：材料化学教研室 于智
教材：《高聚物合成工艺学》，赵德仁，张慰盛编，北京，化 学工业出版社，1997年6月，第2版。
主要参考书目：
1. 赵德仁等编，《高聚物合成工艺学》，化学工业出版社， 第1版，1981。
2. 王久芬，《高聚物合成工艺》，国防工业出版社 ， 1995
高聚物合成工艺学讲义(PPT 86页)
橡胶制品的制造过程
(3)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。加有少量消光剂、防静电剂以及油剂等，
合成纤维的纺丝过程
第二节 高分子合成材料的品种和特性
1. 塑料
塑料是以合成树脂为基本成分，它是在加工过程中可塑制成一 定形状，而产品最后能保持形状不变的材料。
它具有质轻、绝缘、耐腐蚀、美观、制品形式多样化等优点。 其主要缺点是绝大多数塑料制品易燃烧，在长期使用过程中发 生老化现象。
50年代以后，Ziegler-Natta 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，同时由于石油化学工业的建立与发展， 高分子合成材料的产量激增。
1994年，全世界三大合成材料的产量超过1.4×104万吨，按体积 计算超过钢铁。
合成高聚物的主要用途
第三节 高分子合成的内容
在保证优质、高产、低消耗的条件下应考 虑以下几个问题： 1、工艺实施方法的选择 2、操作方式与聚合设备 3、工艺流程设计 4、最佳工艺条件的确定 5、工艺流程评价 6、生产工艺的改革
1、工艺实施方法的选择
高分子化合物工业生产中同一种聚合物可以用几种不同的聚合 方法进行生产。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。其他方法则逐渐被淘汰。
合 成 高 分 子 材 料 的 主 要 过 程
6. 高分子合成材科成型加工工业简介
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）。
(3)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。加有少量消光剂、防静电剂以及油剂等，
合成纤维的纺丝过程
第二节 高分子合成材料的品种和特性
1. 塑料
塑料是以合成树脂为基本成分，它是在加工过程中可塑制成一 定形状，而产品最后能保持形状不变的材料。
它具有质轻、绝缘、耐腐蚀、美观、制品形式多样化等优点。 其主要缺点是绝大多数塑料制品易燃烧，在长期使用过程中发 生老化现象。
50年代以后，Ziegler-Natta 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，同时由于石油化学工业的建立与发展， 高分子合成材料的产量激增。
1994年，全世界三大合成材料的产量超过1.4×104万吨，按体积 计算超过钢铁。
合成高聚物的主要用途
第三节 高分子合成的内容
在保证优质、高产、低消耗的条件下应考 虑以下几个问题： 1、工艺实施方法的选择 2、操作方式与聚合设备 3、工艺流程设计 4、最佳工艺条件的确定 5、工艺流程评价 6、生产工艺的改革
1、工艺实施方法的选择
高分子化合物工业生产中同一种聚合物可以用几种不同的聚合 方法进行生产。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。其他方法则逐渐被淘汰。
合 成 高 分 子 材 料 的 主 要 过 程
6. 高分子合成材科成型加工工业简介
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）。
高聚物合成工艺学-第三版
化学与化学工程系
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。
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。
高聚物合成工艺学绪论课件
能源与环境领域
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。
THANKS
感谢观看
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。
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。
THANKS
感谢观看
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。
- 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)。
50年代以后，Ziegler-Natta 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，同时由于石油化学工业的建立与发展， 高分子合成材料的产量激增。
1994年，全世界三大合成材料的产量超过1.4×104万吨，按体积 计算超过钢铁。
合成高聚物的主要用途
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。
目前，各类材料生产配套、产品品种基本齐全，已广泛用于国 民经济和生活的各个领域。相继建成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。
我国高分子材料合成工业差距
我国的高分子材料正逐步与国际市场接轨，但是相比之下仍然 暴露出品种牌号太少，尤其是高档产品和许多专用的、高附加 值的功能高分子材料在国内尚缺少工业产品。
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。
高聚物合成工艺学
主讲：材料化学教研室 于智
教材：《高聚物合成工艺学》，赵德仁，张慰盛编，北京，化 学工业出版社，1997年6月，第2版。
主要参考书目：
1. 赵德仁等编，《高聚物合成工艺学》，化学工业出版社， 第1版，1981。
2. 王久芬，《高聚物合成工艺》，国防工业出版出版社，1986。
(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
催化剂的研究改进方向主要是提高催化效率以增加生产能力和 生产效率并降低成本，追求更高的催化效率仍然是合成材料技 术进步的重要目标。
世界三大合成材料产量(万吨)
21世纪展望 进入21世纪，材料科学的高速发展与高新技术的广 泛采用使高分子材料合成工业进人一个崭新的时期。
3. 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。 1949年，我国主要合成树脂产量约200t，合成橡胶也约200t。 1958年，锦西化工厂建成年产3000吨PVC生产装置，结束了 我国无高分子产品的历史。
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。
20世纪40年代初，由于第二次世界大战所需橡胶数量巨大，大 力发展合成橡胶，奠定了石油化学工业的基础。
国内目前正在积极向大型化发展，多家企业正在将乙烯产能 扩大到60万-70万t/年，在建的聚烯烃装置的规模大都在20万40万t/年的水平。
(2) 产品结构调整 我国目前的产品尚存在结构不合理，与国外相比，同样是聚乙烯 和聚丙烯我国仅有200多个牌号，而国外则超过数千种；低密度 聚乙烯国内有143个牌号的生产技术，经常生产的只有30个，而 且主要是通用膜、农膜、包装膜，其中占产量60％的薄膜牌号基 本上是‘大路货’。
4. 李克友等编，《高分子合成原理及工艺学》，科学出版社， 2001。
第一章 绪 论
第一节 高分子合成工业概述 1. 高分子合成材料
天然有机材料 蚕丝、羊毛、皮革、棉花、木材及天然橡胶等。
高分子合成材科
塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料、粘合剂、 离子交换树脂等材料。
塑料可以代替大量钢材、有色金属、木材、塑料薄膜等； 合成纤维比天然纤维(棉花、羊毛、蚕丝等)更为牢固耐久。 合成橡胶不仅是工业用和生活用原料，而且是战略物质。
生产出的产品质置档次低，且成本高，规模小，缺乏竞争力。 例如，1995年我国有涂料生产企业4544家，是美国的9倍，而人 均涂料年产量仅有美国的九分之一。
工业生产主体装置的大部分工艺技术和关键设备是成套引进的， 但是还没有很好的消化吸收，继续创新能力不足。
由于化学工程基础研究和相关工程技术薄弱，科研开发与工程 设计结合不够紧密，反应工程研究基础弱。
2. 高分子合成材料发展简史
人类社会早期就开始了对天然高分子材料的利用，包括蚕丝、 羊毛、皮革、棉花、木材及天然橡胶等。
早期，我国劳动人民利用天然桐油，经适当处理制成油漆。 19世纪中期，开始通过化学反应对天然高分子材料进行改性。 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)，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。它们又叫做半合成材料。 1874年，苯酚+甲醛合成树脂状的物质 1883年，法国人发明了用乙酸酐与纤维素制人造丝(粘胶纤维)。
天然高聚物的主要用途
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。
1920年，H. Staudinger提出了“高分子化合物的概念，建立了 大分子链的学术观点并系统研究了加聚反应。
目前我国进口的主要高分子材料几乎与国内生产总量相当。
4. 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
近几十年来，石化工业不断向大型化、超大型化方向发展， 一定条件范围内，规模与成本成反比关系。
例如，乙烯装置的经济规模已从l万吨/年，持续增长为30万t/ 年、60万t/年。在2l世纪将达到100万t/年以上．全球最大的单 系列聚丙烯装置规模为95万t/年。
1994年，全世界三大合成材料的产量超过1.4×104万吨，按体积 计算超过钢铁。
合成高聚物的主要用途
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。
目前，各类材料生产配套、产品品种基本齐全，已广泛用于国 民经济和生活的各个领域。相继建成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。
我国高分子材料合成工业差距
我国的高分子材料正逐步与国际市场接轨，但是相比之下仍然 暴露出品种牌号太少，尤其是高档产品和许多专用的、高附加 值的功能高分子材料在国内尚缺少工业产品。
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。
高聚物合成工艺学
主讲：材料化学教研室 于智
教材：《高聚物合成工艺学》，赵德仁，张慰盛编，北京，化 学工业出版社，1997年6月，第2版。
主要参考书目：
1. 赵德仁等编，《高聚物合成工艺学》，化学工业出版社， 第1版，1981。
2. 王久芬，《高聚物合成工艺》，国防工业出版出版社，1986。
(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
催化剂的研究改进方向主要是提高催化效率以增加生产能力和 生产效率并降低成本，追求更高的催化效率仍然是合成材料技 术进步的重要目标。
世界三大合成材料产量(万吨)
21世纪展望 进入21世纪，材料科学的高速发展与高新技术的广 泛采用使高分子材料合成工业进人一个崭新的时期。
3. 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。 1949年，我国主要合成树脂产量约200t，合成橡胶也约200t。 1958年，锦西化工厂建成年产3000吨PVC生产装置，结束了 我国无高分子产品的历史。
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。
20世纪40年代初，由于第二次世界大战所需橡胶数量巨大，大 力发展合成橡胶，奠定了石油化学工业的基础。
国内目前正在积极向大型化发展，多家企业正在将乙烯产能 扩大到60万-70万t/年，在建的聚烯烃装置的规模大都在20万40万t/年的水平。
(2) 产品结构调整 我国目前的产品尚存在结构不合理，与国外相比，同样是聚乙烯 和聚丙烯我国仅有200多个牌号，而国外则超过数千种；低密度 聚乙烯国内有143个牌号的生产技术，经常生产的只有30个，而 且主要是通用膜、农膜、包装膜，其中占产量60％的薄膜牌号基 本上是‘大路货’。
4. 李克友等编，《高分子合成原理及工艺学》，科学出版社， 2001。
第一章 绪 论
第一节 高分子合成工业概述 1. 高分子合成材料
天然有机材料 蚕丝、羊毛、皮革、棉花、木材及天然橡胶等。
高分子合成材科
塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料、粘合剂、 离子交换树脂等材料。
塑料可以代替大量钢材、有色金属、木材、塑料薄膜等； 合成纤维比天然纤维(棉花、羊毛、蚕丝等)更为牢固耐久。 合成橡胶不仅是工业用和生活用原料，而且是战略物质。
生产出的产品质置档次低，且成本高，规模小，缺乏竞争力。 例如，1995年我国有涂料生产企业4544家，是美国的9倍，而人 均涂料年产量仅有美国的九分之一。
工业生产主体装置的大部分工艺技术和关键设备是成套引进的， 但是还没有很好的消化吸收，继续创新能力不足。
由于化学工程基础研究和相关工程技术薄弱，科研开发与工程 设计结合不够紧密，反应工程研究基础弱。
2. 高分子合成材料发展简史
人类社会早期就开始了对天然高分子材料的利用，包括蚕丝、 羊毛、皮革、棉花、木材及天然橡胶等。
早期，我国劳动人民利用天然桐油，经适当处理制成油漆。 19世纪中期，开始通过化学反应对天然高分子材料进行改性。 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)，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。它们又叫做半合成材料。 1874年，苯酚+甲醛合成树脂状的物质 1883年，法国人发明了用乙酸酐与纤维素制人造丝(粘胶纤维)。
天然高聚物的主要用途
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。
1920年，H. Staudinger提出了“高分子化合物的概念，建立了 大分子链的学术观点并系统研究了加聚反应。
目前我国进口的主要高分子材料几乎与国内生产总量相当。
4. 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
近几十年来，石化工业不断向大型化、超大型化方向发展， 一定条件范围内，规模与成本成反比关系。
例如，乙烯装置的经济规模已从l万吨/年，持续增长为30万t/ 年、60万t/年。在2l世纪将达到100万t/年以上．全球最大的单 系列聚丙烯装置规模为95万t/年。