高聚物合成工艺学-第三版解析

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。
高聚物合成工艺学
主讲：向德轩 dexuanxiang@126.com
第一章 绪 论
第一节 高分子合成工业概述
天然高聚物
蚕丝、羊毛、皮革、棉花、木材及天然橡胶。
合成高聚物
塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料、粘合剂、 离子交换树脂等材料。
三大合成材料：塑料、合成纤维、合成橡胶
化学与化学工程系
1.1.1 发展简史
合成纤维品种：聚酯纤维(涤纶纤维)、 聚丙烯腈纤维(腈纶纤 维)、 聚酰胺纤维(绵纶纤维或尼龙纤维) 温、耐腐蚀或耐辐射 的特种纤维如 聚芳酰胺纤维、酰亚胺纤维等。
化Hale Waihona Puke Baidu与化学工程系
1.3 三废处理与安全 1.3.1 三废处理
废气主要来自气态和易挥发单体积有机溶剂或单体合成过程中 使用的气体。 粉尘则主要来自聚合后树脂干燥过程。
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。
目前，高分子材料已经涉及国民经济的方方面面，与人 们生活息息相关。
化学与化学工程系
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。
(1) 扩大产能及装置大型化 (2) 产品结构调整 (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 (5) 合成、加工与应用的一体化 (6) 计算机、信息技术迅速推广应用 (7) 发展清洁生产，注重可持续发展 (8) 增强技术创新能力，培养高素质人才
化学与化学工程系
1.1.2. 高分子材料生产主要过程
等。
化学与化学工程系
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。
优点：与天然纤维相比较强度高、耐摩擦、防蛀、耐腐蚀等。 缺点：不易着色，未经处理时易产生静电，多数合成纤维的吸 湿性差，因此制成的衣物易污染，不吸汗，透气性差。
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
1.2 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
塑料成型方法：注塑成型、挤塑成型、吹塑成型、模压成型等。 除模塑制品外，还有薄膜、人造革、泡沫塑料等。
化学与化学工程系
1.2 高分子合成材料的种类
1.2.1 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。 优点：质轻、绝缘、耐腐蚀、美观、制品形式多样化等 缺点：易燃，老化现象 分类：热塑性塑料、热固性塑料 根据生产量与使用情况可以分为：通用塑料、工程材料
石油工业的发展为高分子合成材料的兴起提供了基础
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。
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。
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)。
化学与化学工程系
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) 。
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。
化学与化学工程系
我国高分子材料合成工业发展趋势
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）。
单体污染大气的途径大致有以下方面：a.生产装置密闭性不够 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。
化学与化学工程系
1.3 三废处理与安全 1.3.2 安全