北化聚合物制备工程答案模板

北京化工大学－第二学期

《聚合物制备工程》期末考试试卷

班吉: 姓名: 学号: 分数:

一、填空( 20分)

1．一般而言聚合物的生产过程由单体精制与准备、催化剂体系准备与精制、聚合过程、分离过程、后处理过程、回收过程组成。

2、常见的聚合反应器按照结构分类包括釜式、管式、

塔式、流化床、挤出机、特殊形式的聚合反应器。

3、釜式反应釜的除热方式有夹套冷却、夹套附加内冷管、内冷管、反应物料釜外循环、回流冷凝器、反应物料部分闪蒸、反应介质预冷。

4、悬浮聚合体系由单体、水、

分散剂和引发剂组成。

5、ESBR采用乳液聚合方法生产, 其聚合机理是自由基

聚合, SSBR采用溶液聚合方法生产, 其聚合机理是阴离子聚合。

6、可采用本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合等聚合方法制备聚氯乙烯。

7、中国镍系顺丁橡胶催化剂的主要成分是环烷酸镍、三异丁基铝和三氟化硼乙醚络合物。

8、尼龙66可采用熔融缩聚和固相缩聚方法生产。

9、反应器的基本设计方程是: ( 反应物流入量) －( 反应物流出量) －( 反应消失量) －( 反应物累积量) ＝0。

10、PET熔融缩聚主要生产工艺是熔融缩聚和固相缩聚。

二、简述题( 20分)

1．写出以下缩写的聚合物中文名称, 并指出其聚合机理和工业实施方法。

PET、LDPE、SBS、GPPS、CR

答:

PET对苯二甲酸乙二酯, 缩合聚合, 熔融缩聚/固相缩聚

LDPE低密度聚乙烯, 自由基聚合, 本体聚合

SBS聚苯乙烯－b-丁二烯－b－苯乙烯嵌段共聚物, 阴离子聚合, 溶液聚合

GPPS通用聚苯乙烯, 自由基聚合, 本体聚合/悬浮聚合

CR氯丁橡胶, 自由基聚合, 乳液聚合

2．分离和后处理过程对聚合物性能有何影响?

答: 分离就是指聚合物从聚合介质分开的过程, 不同的聚合实施方法可能采取的分离方法不同。分离过程将脱除绝大部分的残留单体、溶剂, 这些物质不但降低聚合物产品的性能, 而且对于人体有害、污染环境。聚合物后处理工序包括分离、干燥、脱挥、脱灰、加入助剂及形状处理等几方面; 可是树脂与橡胶后处理略有区别, 树脂后处理主要包括脱水、干燥、加入添加剂、直接得到粉状树脂; 或者经过脱水、干燥、加入添加剂、混炼、切粒、混合均化、包装得到颗粒状树脂; 橡胶后处理根据用途也不同, 乳液用于涂料或其它直接使用乳液的场合, 乳液能够直接使用或浓缩后包装、使用; 需要得到固体橡胶时则需要凝聚、脱水、水洗、挤压干燥、压块、包装。在这些后处理工序中, 最关键的十脱灰和干燥工序, 这些工序所使用的设备若不合理, 仍会出现废品。橡胶产品导致凝胶含量高, 塑料树脂导致分子量降低或交联。

3．简述采用管式和釜式反应器生产低密度聚乙烯( LDPE) 的特点及产生差异的原因。

答: 两种反应器所生产LDPE的特点:

•釜式反应器物料接近理想混合状态, 温度均匀, 可分区控制, 从而可获得较窄分子量分布的聚乙烯; 支化多, 凝胶微粒多, 通用产品; 有利共聚: 共聚产品多, 能够生产V A达40%的EV A。

•管式反应器的物料在管内呈平推流流动, 反应温度沿管程有变化, 因而反应温度有最高峰, 因此所合成聚乙烯相对分子质量分布较宽。支链较少, 适于薄膜产品, 共聚产品少。

产生差异的原因: 两种反应器的流动形态不同, 釜式反应器物料接近理想混合状态, 管式反应器的物料在管内呈平推流流动, 存在显着的浓度差异。

4．简述停留时间分布函数( F(t)) 与停留时间密度函数( E(t)) 的测试方法, 以及两者之间的关系。

停留时间分布的测定方法、原理:

(1)阶跃示踪法: 在待测定系统稳定后, 将原来反应器中流动

的流体切换为另一种在某些性质上与原来流体有所不同, 而对流体流动没有影响的另一种含示踪剂的流体。该方法测定的是停留时间分布函数F(t)。

(2)脉冲示踪法: 在待测定系统稳定后, 在入口瞬间加入少量

示踪剂Q, 此时t=0, 同时开始测定出口流体中示踪物的含量C(t)。由于示踪物不影响流体流动, 加入时间为瞬间, 故示踪物在系统内的流动形态能够代表整个系统的流动形态。该法测定的是时间分布密度函数E(t)

停留时间分布函数( F(t)) 与停留时间密度函数( E(t)) 之间的关系:

⎰=t

dt t E t F 0)()(。 5．反应器按照操作方式分类有哪几类? 各自的特点是什么?

答: 反应器按操作方式可分为间歇反应器、 连续反应器和半连续反应器。

间歇反应器是指操作时, 反应前将反应物一次加入反应器内, 当反应达到规定转化率后取出反应产物。特点: (1)物料浓度随时间不断变化, 为非稳态过程; (2)操作灵活, 弹性大, 投资小; (3)需较多辅助时间, 设备利用率低(4).产品质量不易均匀

连续反应器是指反应按规定的加料速度和出料速度进行的反应, 经过反应器体积大小或串连的级数多少来控制最终转化率。其特点是: : (1)物料浓度不随时间变化, 为稳态过程; (2)操作弹性效能, 投资大; (3)不需辅助时间, 设备利用率较高(4).产品质量波动小。

半连续反应器是指某一种或某一类物料按规定的加料速度连续进入, 整个反应器并无物料采出, 当反应达到规定转化率后, 一次采出。其特点是: (1)物料浓度随时间变化, 为非稳态过程; (2)操作弹性大, 投资小; (3)辅助时间长, 设备利用率较高(4).易于控制反应物浓度及产物组成, 产品质量波动小。

三、选择题( 30分)

1.下列资源属于可再生资源的是( B) 。

A.石油

B.淀粉

C.煤炭

D.废塑料

2.ESBR经过( C) 控制聚合物分子量, 聚氯乙烯工业生产经过( A)

调节聚合物分子量。

A.反应温度

B.转化率

C.链转移剂

D.分散剂

3.在聚合物制备过程中需要避免产生旋涡, 消除旋涡的方法包括

(C)

A.提高搅拌转速

B.升高聚合温度

C.安装挡板

D.改变体系配方

4. 苯乙烯常压乳液聚合转化率不能达到95％以上的原因是( D) 。

A.凝胶效应

B.链转移

C.反应时间短

D.玻璃化效应

5. 用于LDPE生产的催化剂( 引发剂) 是( A) , 用于HDPE生产的

催化剂( 引发剂) 是( D) 。

A.有机过氧化物

B.环烷酸镍催化剂

C.茂金属催化剂

D.齐格勒－纳塔催化剂

6. 目标聚合物产品采用何种实施方法由( ABC) 决定。

A.单体的结构性质

B.催化剂的性质

C.产品的性能

D.聚合机理

7.反应器流动模型接近于理想混合流模型的是( C) , 反应器流动

模型接近于平推流模型的是( BD) 。

A.间歇釜式反应器

B.管式反应器

C.单级连续釜式反应器

D.塔式反

应器

8.聚苯乙烯本体聚合最后阶段提高聚合温度将使( ACD) 。