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2011北化聚合物制备工程

2011参考答案一、填空（10分）－评分标准，每题1分，按空平均1．一般而言聚合物的生产过程由原料精制与准备、催化剂配制、聚合过程、分离过程、后处理过程、回收过程组成。

2．间歇聚合反应器基本设计方程是反应消失量＝－累积量，理想反应器基本设计方程是（流入量）－（流出量）－（反应消失量）＝0 。

3．停留时间分布函数采用阶跃法测定，停留时间分布密度函数采用脉冲法测定，两者的关系是⎰=tdt t E t F 0)()(。

4．典型的橡胶增韧塑料产品包括 HIPS 和 ABS ，均可以采用本体聚合实施方法制备。

5． ESBR 采用乳液聚合方法生产，SSBR 采用溶液聚合方法生产，其对应的聚合原理分别是自由基聚合和阴离子聚合。

6．尼龙66通常可以采用熔融聚合和固相聚合方法生产，但是芳香族聚酰胺只能采用溶液聚合方法生产。

7．乳液聚合中可能的成粒机理包括胶束成粒、单体液滴成粒和低聚物成粒，其中以胶束成粒为主要成粒机理。

8．PET 熔融缩聚主要生产工艺包括直接酯化法和酯交换法。

9．LDPE 采用自由基机理进行聚合，其本体聚合采用的反应器包括釜式和管式。

10．我国镍系顺丁橡胶催化剂的主要成分是环烷酸镍、三氟化硼乙醚络合物和三异丁基铝，采用铝镍陈化，稀硼单加加入方式。

二、简述题（20分）4道题目每题5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。

PP 、HIPS 、PA66、NBR 、EPS 、PV A答：PP 聚丙烯，配位聚合，本体聚合HIPS 高抗冲聚苯乙烯，自由基聚合，本体聚合PA66，尼龙66，缩合聚合，熔融缩聚、固相缩聚NBR ，丁腈橡胶，自由基聚合，乳液聚合EPS ，发泡聚苯乙烯，自由基聚合，悬浮聚合PV A ，聚乙烯醇，自由基聚合，溶液聚合2．对于相同的聚合反应过程而言，请作图表示分别采用间歇反应器、平推流反应器、单级理想混合反应器、多级理想混合反应器（以3级理想混合反应器为例）时反应器内单体浓度的变化趋势。

北京化工大学攻读硕士学位研究生入学考试样题-聚合物制备工程

“聚合物制备工程”部分样题
一、填空题（10）
1、间歇反应器的设计方程、平推流反应器的设计方程，单级理想混合流反应器的设计方程是。

2、使用了离子型和非离子型乳化剂配方生产的聚合物乳液体系，其聚合温度应高于，低于和。

3、聚氯乙烯工业生产通过控制聚合物分子量，乳液丁苯工业生产通过调节聚合物分子量，聚烯烃工业生产通过调节聚合物分子量。

4、生产丁基橡胶使用的单体为和，丁基橡胶聚合过程的两大特点为和。

5、PET的主要工业技术路线是和，其主要实施方法是和。

二、简答题目（40分）
（1）一化工设计院设计聚酯反应器，要求每天反应4800 kg的己二酸，且反应过程严格控制与己二醇等摩尔比反应，在343K下，以硫酸为催化剂的动
力学方程为：
2
A
A
kC
=
γ
其中：r A——消耗己二酸反应速度，
kmol/l•min；k——反应速度常数，为1.97 l/kmol•min（反应温度70℃）；C A——己二酸的瞬时浓度，kmol/l。

己二酸分子量为146。

己二酸的初始浓度C A0＝0.008 kmol/l；每个反应器的有效体积均为0.8m3，采用多级串连理想混合反应器，控制转化率达到85％，需要几个反应器串联才能实现这一控制要求？（8分）
（2）采用平推流反应器、单级理想混合反应器、三级串联理想混合反应器分别进行活性阴离子聚合制备聚苯乙烯，请说明三种反应器对产物分子量分布的影响，并解释原因。

（8分）
（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。

北化聚合物制备工程答案样本

北京化工大学－第二学期《聚合物制备工程》期末考试试卷班基: 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。

2009_北化聚合物制备工程_考试A

北京化工大学2008－2009学年第二学期《聚合物制备工程》期末考试试卷班基：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、、、、、组成，其中是核心过程。

2、采用测定理想混合反应器的停留时间密度函数，采用测定停留时间分布函数，两者的关系是。

3、石油化学工业上的三烯、三苯是指、、、、、。

4、反应器的基本设计方程是。

5、乳液聚合体系由、、和组成。

6、聚合物后处理和分离过程中，脱挥是指，脱灰是指。

7、EPS采用方法生产，GPPS可以采用和方法生产。

8、乳液聚合中可能的成粒机理包括、和，其中以为主要成粒机理。

9、PET的主要生产工艺是和，其工业聚合实施方法包括和。

10、常用釜式反应器由、、、及等部分组成。

二、简述题（25分）1．对于相同的聚合反应过程而言，请作图表示分别采用间歇反应器、平推流反应器、单级理想混合反应器、多级理想混合反应器（以3级理想混合反应器为例）时反应器内单体浓度的变化趋势。

2．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。

ABS 、EPS、HIPS、IIR、IPP、NBR、PA66、PC、SAN、SBS 3．ESBR和SSBR分别采用哪些方法进行工业化生产？它们的分子结构有何差异，试解释其原因。

4．试举两例说明在逐步缩合聚合过程中如何控制两反应物的等摩尔比？5．试分析聚苯乙烯本体聚合后期升高温度对产物分子量及其分布的影响，并简要阐述以自由基本体聚合方法制备高分子量聚苯乙烯（数均分子量大于40万）的工艺方法。

三、选择题（30分）1.搅拌釜内流体的流动状况看，有损于搅拌轴的需要避免的流动是（）。

A.径向流动B. 切向流动C. 轴向流动D. 湍流2.下列流动模型属于平推流模型的是（）。

A.管式反应器B.色谱柱C.釜式反应器D.流化床反应器3.玻璃化效应常发生在( )。

A.乳液聚合B.悬浮聚合C.溶液聚合D.本体聚合4.提高乳液聚合反应速率，可以采用（）。

聚合物制备工程_第1章作业及参考答案

第一章绪论聚合物生产过程1. 聚合物生产过程的基本内容包括什么？2. 聚合物制备工程的内容主要包括哪些方面？3. 举例说明如何选择某种聚合物的聚合实施方法？4. 如何评价生产工艺合理及先进性。

5. 思考题：开发新产品或新工艺的步骤和需注意的问题有哪些？6. 思考题：是否存在从聚合物单体到聚合物材料制品的最简化路线？举例说明。

聚合物工业与可持续发展1. 三烯、三苯是哪些化学品？简述三烯、三苯和乙炔的来源。

2. 聚合物工业的原料来源有哪些及其分类（是否属于可再生资源）？3. 思考题：如何实现聚合物工业的可持续发展？4. 思考题：可降解聚合物材料有哪些种类？此类材料的发展和使用具有哪些意义?参考答案聚合物生产过程1. 聚合物生产过程的基本内容包括什么？答: 任何聚合物的生产过程的都基本包括：生产准备，催化剂配制，聚合过程和后处理及回收四大过程。

①生产准备过程包括原料准备、公用工程的准备。

②催化剂的配制过程主要指催化剂的制备或配制与溶解；③聚合过程是聚合物生产过程的核心，是决定产品质量的重要工序或过程；④后处理过程相当复杂和繁多，尤其对于生产固体聚合物的生产过程，因采用的聚合实施方法不同，采用的后处理方式也不一样。

但归纳起来不外乎有：分离工序、脱挥工序、脱灰工序、干燥工序、添加助剂(防老剂、增塑剂、加工助剂等)、产品形状处理工序(造粒、压块、切片)，对于直接使用乳液的场合还需加润湿剂、消泡剂。

除此之外聚合物后处理过程还包括，单体和溶剂的回收与精制工序。

2. 聚合物制备工程的内容主要包括哪些方面？答：聚合物制备工程是以高分子材料科学与化学工程学为理论基础的工程学科；其生产加工的对象包括对天然高分子材料的改性和人工合成高分子材料的工业化生产。

聚合物制备工程包括的内容是合理设计及选用最佳的聚合实施方法，合理设计及选用相应的反应器，合理选择原料、催化剂的制备或精制工序，合理地选择或设计后处理工序设备，过程的优化或系统化及其控制方法以及三废处理等工序设备的设计等。

北化聚合物制备工程答案模板

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。

北京化工大学聚合物合成制备

北京化工大学聚合物合成制备1.a. 活性聚合特点与聚合产物的结构特征。

(04)b.目前，活性自由基聚合是高分子领域的一个热点。

试分析几种活性自由基聚合的特点，以及他们与传统活性负离子聚合的不同点。

(05)c.总结自由基活性聚合的基本原理。

(06)d.比较自由基活性聚合与负离子活性聚合的相同点和不同点（ 07）e.比较三种自由基活性聚合体系的差别，论述其活性聚合物的结构特征？（ 08）f.目前，活性自由基聚合是高分子化学领域的一个热点，试分析几种活性自由基聚合的特点，以及它们与传统活性负离子聚合的不同点。

（09）答案：b.活性自由基聚合特点：快引发、慢增长、无终止和无连转移聚合物分子量可控、分子量分布窄聚合物分子量与单体转化率成正比聚合完成后，在加入单体能够继续聚合活性自由基聚合实现思路：采取合适手段，使自由基浓度[P. ]降低。

. . kP + R P Rk可分解几种活性自由基聚合：（1）基于氮氧稳定自由基的体系(TEMPO)A:基本原理TEMPO, 2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物，其中TEMPO 为自由基捕捉剂B:特点MWD<1.3 ，计量聚合局限性：限于苯乙烯及其衍生物； TEMPO 价格昂贵；反应速度慢（2）ATRP (atom transfer radical polymerization)原子转移自由基聚合A：基本原理B:优缺点：优点：对杂质不敏感，过程简单局限：单体范围窄，催化剂难脱除，反应温度高（3）反向 ATRP目的：针对引发剂毒性大，难制备，过渡金属还原态不稳定原理：(4) RAFT 过程 (Reversible Addition FragmentationChain Transfer)思路：不可逆链转移副反应是导致聚合反应不可控主要因素之一，若链转移常数和浓度足够大，链转移反应由不可逆变为可逆，聚合行为也随之发生变化，由不可逆变为可逆。

链转移剂：双硫酯（ ZCS2R)反应机理：自由基聚合是动力学上实现的聚合，而负离子聚合是热力学上实现的聚合。

北京化工大学聚合物制备工程流程题

二、流程描述：流程框图、过程描述及生产控制手段1. 试用流程框图和必要的文字描述聚乙烯的高压聚合生产工艺，并指出制备LDPE 的主要影响因素是什么？聚合热大；乙烯高压聚合的转化率低；链转移反应容易发生；以氧为引发剂时，存在压力与氧浓度的临界值关系生产控制主要影响因素：温度与压力2、试用流程框图和必要的文字描述聚苯乙烯的本体聚合生产工艺，并指出生产控制的主要影响因素是什么？分段聚合，逐步排除反应热，最终达到高转化率；聚合到一定程度，转化率约40％，分类出未反应单体循环使用；目前以分段聚合工艺为主优点：转化率接近100%，不必进行脱挥发份处理。

缺点：为了提高转化率，聚生产控制主要影响因素：单体纯度、聚合反应速率、粘度和反应热、转化率、相对分子质量与反应温度、惰性气体保护3、试用流程框图和必要的文字描述聚丙烯气相聚合生产工艺，并指出生产控制的主要影响因素是什么？ Amoco 气相4、试用流程框图和必要的文字描述镍系顺丁橡胶聚合生产工艺，并指出生产控制的主要影响因素是什么？溶液聚合制备顺丁橡胶的主要工序:催化剂、终止剂和防老剂的配制与计量丁二烯的聚合;胶液的凝聚;橡胶的脱水和干燥;单体、溶剂的回收和精制聚合挤出后处理催化剂：陈化方式、陈化条件、配制的浓度、用量和配比;单体浓度（丁油浓度）;聚合温度;杂质指标：门尼粘度灰分挥发份凝胶含量顺式1，4含量•温度：在固定的冷冻盐水进出口温度后，通常是将丁油预冷或预热、改变催化剂/稀释油进料量来控制；• 转化率：改变催化剂用量、配比或丁油浓度、聚合温度或反应时间• 门尼粘度：改变铝、硼或镍组分的用量，改变聚合温度来调节5．试用流程框图和必要的文字描述聚氯乙烯的悬浮聚合生产工艺，并指出制备PVC的主要影响因素是什么？聚氯乙烯的悬浮聚合生产工艺：制备PVC的主要影响因素有：分散剂的种类和用量，引发剂的种类和用量，搅拌强度，最终转化率，聚合温度，水油比6、试用流程框图和必要的文字描述乳液丁苯橡胶工业生产过程，及其产品质量的控制方法。

聚合物制备工程》考试试题A卷2004

《聚合物制备工程》考试试题A 卷考试时间：2004年06月14日考试班级：材0101～0109一、填空(25)1. 常用反应器有、、、及。

2. 常用搅拌器的型式有、、、、及；各自适合的场合分别是、、、、。

3. 釜式反应釜的除热方式有、、、、、及 7种。

4. 反应器的最基本特征是和。

5. 聚合物制备过程一般是由、、、组成现。

6. 间歇反应器的设计方程、平推流反应器的设计方程，单级理想反应器的设计方程是。

二、简述题(35分)1. 目标聚合物采用何种实施方法主要由哪些因素决定。

2. 简述连续流动反应器的停留时间分布的测定方法、原理。

3. 聚合物后处理工序包括那些内容？其对产品质量的影响体现在哪些方面？4. 简述间歇反应器、平推流反应器和理想反应器的定义、特点是什么，其各自的浓度变化特征是什么？5. 乳液聚合的特点是什么？乳液聚合的分子量控制的主要方法是什么？6. 在氯乙烯的悬浮聚合中，为什么必须严格控制聚合温度的波动？7. 顺丁橡胶有几种，各是通过何种方法制得的，性能有何差别？四、用用流程框图描述乳聚丁苯橡胶的生产工艺过程，并用文字简述其产品质量的控制方法(20分)五、计算(20分)一化工设计院为一涤纶厂的聚酯车间设计反应器，要求每天反应3000kg 的对苯二甲酸，且反应过程严格控制与己二醇等摩尔比反应，在540K 下，以Sb 2O 3为催化剂的动力学方程为：2AA kC r = kmol/L ·min 12.3=k L/koml ·minC A0=0.08 /L试问若采用平推流反应器、单级连续理想混合反应器、及3釜串连反应器三种操作方式下的反应器的有效容积(减压操作)。

聚合物制备工程作业

第七章逐步聚合工业过程
1. 简述逐步聚合实施方法及其特点？ 2. 何谓界面缩聚，应用在哪方面？ 3. 试举例说明，如何控制逐步聚合过程的两官能团的等摩尔比？ 4. 用方块图及文字简述PET生产过程 5. 线形酚醛树脂的生产中是如何控制反应热的均匀释放？ 6. 如何控制聚酰胺的分子量？ 7. 用方块图及文字简述尼龙66生产过程。
第五章悬浮聚合工业过程
悬浮聚合适合哪些产品的生产？悬浮聚合的定义、聚合体系组成？常用悬浮聚合分散剂有哪些种类？其稳定机理是什么？悬浮聚合中机械搅拌与分散剂有什么重要作用？它们对聚合物颗粒状态有什么影响？ 5. 何谓珠状成粒机理和粉状成粒机理，其各自的过程是什么？ 6. 测定孔隙度最主要的方法是什么？为什么悬浮聚合特别注重堆积密度？ 7. 苯乙烯的悬浮聚合为何进行加压聚合？ 8. 用方块图及文字简述发炮聚苯乙烯聚合的生产工艺过程？ 9. 用方块图及文字简述PVC聚合的生产工艺过程与控制方法？ 10.为什么氯乙烯的聚合必须严格控制聚合温度的微小波动？ 11.紧密型与疏松型颗粒的PVC有何差别？这些差别是如何形成的？ 12.试简述悬浮聚合过程中产生粘釜的原因，并提出可能防止粘釜的措施。 13.思考题：水性涂料的增稠剂、污水处理用絮凝剂及卫生行业用高吸水树脂，为什么现在都倾向于采用反相悬浮聚合？反相悬浮的主要工艺流程包括哪些？ 1. 2. 3. 4.
第六章乳液聚合工业过程
1. 乳液聚合聚合适合哪些产品的生产？ 2. 乳化剂的特征参数有哪些？如何选择乳化剂的类型和用量？ 3. 为什么说表面活性剂的CMC是乳化效率的重要指标？ 4. 胶束是怎样形成的？什么是胶束的增溶作用？ 5. 乳液聚合的温度高低的选取应从哪些方面进行考虑？ 6. 乳化剂稳定乳液的原理是什么？破乳有哪些方法？ 7. 简述乳液聚合的聚合机理。 8. 乳液聚合机理及聚合速度与分子量公式在工业生产中有何意义？ 9. 简述凝胶效应、玻璃化效应。 10. 在乳聚丁苯橡胶的生产中为什么要控制丁二烯的转化率在80％以下？ 11. 苯乙烯的常压乳液聚合为何转化率达不到100％？ 12. 用方块图及文字简述乳液丁苯的生产工艺过程与控制方法？ 13. 简述高温乳液丁苯、低温乳液丁苯的引发机理。 14. 试述低温乳液丁苯引发体系各组分的作用。 15. 试述种子乳液聚合的特点及实用意义。 16. ABS可采用种子乳液接枝聚合制得，还可采用哪些工艺制得ABS？ 17. 乳聚丁苯橡胶在聚合速度控制上与丙烯酸酯的乳液聚合有何不同？ 18. 氯乙烯、丙烯酸酯乳液聚合与丁苯橡胶的乳液聚合有何区别？ 19. 思考题：丁苯橡胶有几种，各自的结构与性能有何区别或优点。 20. 思考题：简述与乳液聚合有关的新聚合反应及其应用

北京化工大学聚合物加工作业答案3.

5.2 建立坐标系：（X，Y，Z），将流动方向定为 Y 方向，原点定于侧壁中平面与下板的交汇处，如图（5-1）所示。

5.3 流场分析： v y ，（1）稳定流场：∂v y ∂z ，τ zy ，∂τ yz ∂z ∂B =0 ∂t G （2）速度： v x = v z = 0 ，v y ≠ 0 ，一维流动， v = (0, v y ,0 。

（3）速度梯度：由于 W/H>10，x 方向无侧壁影响，则则∂v y ∂y = 0 。

因而，应变速率张量分量仅有∂v y ∂z ≠ 0。

∂v y ∂x = 0 ；流动是全展流，（4）应力与应变速率⎡⎢0 ⎢ [γ ] = ⎢0 ⎢⎢ 0 ⎢⎣ 0 0 ∂v y ∂z ⎤ 0 ⎥⎡0 0 0⎤∂τ ∂τ ∂τ ∂v y ⎥⎢⎥⎥ ↔ [τ ] = ⎢0 0 τ yz ⎥，yz ≠ 0 ，yz = yz = 0 ∂z ∂x ∂y ∂z ⎥⎢0 τ zy 0 ⎥⎥⎣⎦ 0 ⎥⎦ 5.4 方程简化 5.4.1 运动方程（y 向）由于流体中各点的静压是一样的，则∂P / ∂y = 0 ，结合上述流场分析，可知 y 方向的运动方程左侧各项全为零，而右侧仅剩下∂τ zy / ∂z 一项，则 y 方向的运动方程可简化为∂τ zy ∂z =0 （5-1） 5.4.2 流变状态方程τ zy = m ∂v y ∂z n −1 ∂v y ∂z 11 （5-2）5.5 解方程组 5.5.1 应力τ zy 由式（5-1）积分可得τ zy = τ yz = C1 （5-3） 5.5.2 应变速率γ 由题可知，上板处流体的流速为 v，下板处流体的流速为零，则随着z 的增大， y 方向的速度也在增大，于是将式（5-3）代入式（5-2）并整理，可得γ = ∂v y ∂z =( C1 n m 1 （5-4） 5.5.3 速度分布方程将式（5-4）对 z 积分，得 C v y = ( 1 n z + C2 m 1 （5-5） 5.5.4 确定积分常数利用边界条件z=0 时vy=0 及z=H时vy=v，容易求得 C1 = m( n ， C 2 = 0 。

北京化工大学聚合物制备工程流程题

二、流程描述：流程框图、过程描述及生产控制手段1. 试用流程框图和必要的文字描述聚乙烯的高压聚合生产工艺，并指出制备LDPE的主要影响因素是什么？聚合热大；乙烯高压聚合的转化率低；链转移反应容易发生；以氧为引发剂时，存在压力与氧浓度的临界值关系乙烯压缩引发剂配制和注入聚合聚合物与乙烯单体的分离后处理挤出生产控制主要影响因素：温度与压力2、试用流程框图和必要的文字描述聚苯乙烯的本体聚合生产工艺，并指出生产控制的主要影响因素是什么？分段聚合，逐步排除反应热，最终达到高转化率；聚合到一定程度，转化率约40％，分类出未反应单体循环使用；目前以分段聚合工艺为主优点：转化率接近100%，不必进行脱挥发份处理。

缺点：为了提高转化率，聚合最后阶段温度高达220°C，聚合过程温度变化大，分子量分布宽。

苯乙烯预聚合塔式聚合釜连续聚合挤出切粒聚苯乙烯颗粒产品生产控制主要影响因素：单体纯度、聚合反应速率、粘度和反应热、转化率、相对分子质量与反应温度、惰性气体保护3、试用流程框图和必要的文字描述聚丙烯气相聚合生产工艺，并指出生产控制的主要影响因素是什么？Amoco气相4、试用流程框图和必要的文字描述镍系顺丁橡胶聚合生产工艺，并指出生产控制的主要影响因素是什么？溶液聚合制备顺丁橡胶的主要工序:催化剂、终止剂和防老剂的配制与计量丁二烯的聚合;胶液的凝聚;橡胶的脱水和干燥;单体、溶剂的回收和精制催化剂：陈化方式、陈化条件、配制的浓度、用量和配比;单体浓度（丁油浓度）; 聚合温度;杂质指标：门尼粘度灰分挥发份凝胶含量顺式 1，4 含量•温度：在固定的冷冻盐水进出口温度后，通常是将丁油预冷或预热、改变催化剂/稀释油进料量来控制；•转化率：改变催化剂用量、配比或丁油浓度、聚合温度或反应时间•门尼粘度：改变铝、硼或镍组分的用量，改变聚合温度来调节5．试用流程框图和必要的文字描述聚氯乙烯的悬浮聚合生产工艺，并指出制备PVC的主要影响因素是什么？聚氯乙烯的悬浮聚合生产工艺：制备 PVC 的主要影响因素有：分散剂的种类和用量，引发剂的种类和用量，搅拌强度，最终转化率，聚合温度，水油比6、试用流程框图和必要的文字描述乳液丁苯橡胶工业生产过程，及其产品质量的控制方法。

北京化工大学聚合物加工作业答案3

7、写出高分子（粘弹性）流体在简单剪切状态下的应力张量表达式（直角坐标系）；写
出其球应力张量和偏斜应力张量表达式（直角坐标系）。答：高分子流体在简单剪切状态下的应力张量表达式为下式中的张量Ⅰ：
⎡σ xx τ xy 0 ⎤ ⎡− P ⎢ ⎥ ⎢ ⎢ τ yx σ yy 0 ⎥ = ⎢ 0 ⎢ 0 ⎢ 0 σ zz ⎥ ⎣ ⎦ ⎣ 0 Ⅰ
⎡ F ⎢ − ⎢ 4A ⎢ 3F [σ ] = ⎢ − ⎢ 4A ⎢ 0 ⎢ ⎢ ⎣ − 3F 4A 3F − 4A 0 ⎤ 0⎥ ⎥ ⎥ 0⎥ ⎥ 0⎥ ⎥ ⎥ ⎦
10、在下图中画出应力张量中的九个应力分量。
Z
σzz σzy σyz σyx σxy σyy
Z
ψσzzΒιβλιοθήκη σz θ σ θr σrθ σ rrr
DB 由两部分组成： Dt ∂B ：当地项或局部项 ∂t
表示某一空间点物理量 B 随时间的变化率，由场的不稳定性引起。
( v ⋅ ∇ )B ：对流项或迁移项
表示某一时刻物理量 B 随空间位置的变化率，由场的不均匀性引起。
4、什么是内力？什么是应力？两者有何联系？两者单位各是什么？
答：材料在外力作用下产生流动或者变形，在材料内部产生抵抗这种流动或者变形的力，即为内力。内力是材料内部一部分与另一部分之间相互作用的力。从应力的定义看，可以被称为材料内部一点处的内力；从应力的大小看，则可以被看成是材料内部单位面积上的内力，即为平均内力的概念。应力与内力的关系：
0 −20 −20 0 = 0 0 20
σ xx
I 3 = τ yx
τ xy τ zy
τ xz σ zz
σ yy τ yz
τ zx
3 2 − I 1σ n + I 2σ n − I 3 = 0 ，得：将其代入应力状态特征方程 σ n

北京化工大学聚合物制备02-1

B A
C浓 A0
度
CA
CB
时间半连续反应器
3
（c）连续反应器（稳态）
连续反应器：反应器操作时，反应物料连续加入反应器内，并连续引出反应产物或最后一次得到产物。
特点： 1.反应器内任一点的组成不
随时间而改变，属于稳态过程； 2.生产能力高，易实现自动控制，适于大规模生产 3.产品质量均一
搅拌反应器：搅拌；应用最广泛鼓泡反应器：流体中含非挥发性催化剂，反应物料
由气体鼓泡通过液体反应，产物被气流带出。浆态反应器：固体在床层上部加入，向下移，底部
排出；流体由下向上通过填充层。
操作方式分类
（a）间歇反应器（非稳态）
Batch Stirred Tank Reactor (BSTR)
间歇反应器：反应器操作时，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；这种反应器均称为间歇反应器。
= k1CA − k2CR
rS
=
dCS dt
= k2CR
若t = 0时，CA=CA0, CR0=CS0=0
最终得到
e e CR
=
k1 k1 − k2
CA0 (
− −k1t
) −k2t
物料衡算：CA0=CA+CR+CS
e e CS
⎡ = C A0 ⎢1 +
⎣
k1
1 − k2
(k2
−k1t − k1
−
k2t
如果某一组分过量很多，CB0»CA0，则CB0基本不变，近似常数
反应速率方程简化为
rA
=
− dCA dt
=
kC A
此类反应称为拟一级反应，其积分与不可逆一级反应完全相同

北京化工大学聚合物加工工程复习提纲答案

1.所谓连续介质模型，就是不考虑微观分子结构，把流体视为由无数多个充满所在空间、相互间无任何间隙的质点所组成，相邻质点宏观物理量的变化是连续的。

具体包括两个内容。

其一，流体是由排列的流体质点所组成，即空间每一点都被确定的流体质点所占据，其中并无间隙。

流体的任一物理参数B可以表达成空间坐标和时间坐标的函数。

其二，在充满连续介质的空间里，B不再仅仅是空间和时间的函数，而且是连续可微的函数。

在宏观上，质点的尺度与流体所处空间的尺度相比要充分小，以至于在数学上可以看做一个几何点，只有位置而没有体积大小，这是由于占据有限空间的液体中具有无限多个质点，每一个质点的宏观物理量都具有唯一的确定数值；在微观上质点的尺度和分子尺度相比又要足够大，以至于每个质点的体积内都应该有包含有大量的分子。

所以质点可以理解为由许多分子组成的“微元”或者“微团”。

2.材料（流体或固体）在外力的作用下，就要产生流动和变形，在材料内部将产生抵抗流动与变形的内力。

因此内力是材料内部与另一部分之间的相互作用力。

应力是一点处所受的力。

应力等于内力除以面积。

3.材料内部同一点各微分平面上的应力情况，称为一点的应力状态，用应力张量描述。

描述的话，就是三个正应力和六个剪应力，具体的看棕皮本。

4.见棕皮本。

5.流体在外力作用下产生流动，这是流体材料连续形变的表现。

其形变量不仅与应力大小有关，而且与应力作用的时间有关。

虽然应力可能很小，但是作用时间很长，仍然可以得到很大的应变量。

因此，对于流体的连续形变，应该用应变速率即单位时间内的应变量来表征。

6.见棕皮本7.见棕皮本8.牛顿流体、假塑性流体、胀塑性流体。

流动曲线嘛，自己想吧。

举例子。

多数聚合物熔体属于假塑性流体，因为会有剪切变稀，剪切过程中，分子链取向了，缠结点浓度降低。

9.见棕皮本10.两个应用，平行板间和狭缝，刷试卷时注意一下。

1.共混的目的，提高聚合物的使用性能，改善聚合物的加工工艺性能，降低成本。

北京化工大学2022-2022聚合物制备工程

北京化工大学2022-2022聚合物制备工程一、1、一般而言聚合物生产过程由：单体精制与准备、催化剂体系精制与准备、聚合过程、分离过程、后处理过程、回收过程组成2、ABS采用乳液接枝掺混法生产，其三个关键工艺是：大粒径丁二烯胶乳（SAN）制备、SAN接枝共聚、SAN制备3、釜式反应器除热方式包括：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、间歇反应器的设计方程：tCA0单级理想混合反应器设计方程：某A0某Afd某d某AA，平推流反应器设计方程：CA0，0rArACA0CACA0某ArArA5、逐步聚合常用实施方法包括熔融缩聚、溶液缩聚、界面缩聚、固相缩聚，连锁聚合常用的聚合实施方法有本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合6、尼龙66生产控制反应物等摩尔比是通过制备生成己二酸乙二胺盐（66盐），PET生产通过制备对苯二甲酸乙二醇酯及其低聚物来实现7、石油化工上，三烯：乙烯丙烯丁二烯，三苯：甲苯苯二甲苯8、乳酸聚合中可能的成粒机理包括：胶束、单体液滴、低聚物，其中胶束是主要成粒机理9、聚合物工业三大合成材料：合成树脂、合成橡胶、合成纤维10、聚氯乙烯工业生产通过温度控制聚合物分子量，乳液丁苯工业生产通过硫醇调节聚合物分子量，聚烯烃工业生产通过氢气调节聚合物分子量二、1、写出一下缩写的聚合物的中文名称，指出聚合机理和工业实施方法PA6、EVA、ACR、ABS、PVAPA6：尼龙6，开环聚合，熔融聚合EVA：乙烯醋酸乙烯共聚物，自由基聚合，溶液聚合或本体聚合ACR：丙烯酸酯橡胶，自由基聚合，乳液聚合ABS：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯接枝共聚物，自由基聚合，本体和乳液聚合PVA：聚乙烯醇，自由基聚合，溶液聚合2、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答：阶跃示踪法测F(t)：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脉冲示踪法测E(t)：在待测定系统稳定后，在入口瞬间加入少量示踪剂Q，此时r=0,，同时开始测定出口流体示踪物的含量C(t)，由于示踪物不影响流体流动，加入时间为瞬间，故示踪物在系统中的流动形态可以代表整个系统的流动形态F(t)和E(t）之间的关系：F(t)E(t)dt0t3、以PET为例，说明如何提高线型缩聚物的分子量答：（1）确保缩合单体的等摩尔比，对于PET而言制备对苯二甲酸乙二醇酯及其低聚物，反应后期脱除多余的乙二醇，确保等摩尔比（2）聚合后期需要高温度、高真空度，配合表面更新型搅拌装置，加速小分子扩散，提升分子量（3）预聚物可以经过固相聚合，进一步提高分子量4、举例说明采用连锁聚合制备合成橡胶，在工业上主要采用的实施方法有哪些答：溶液聚合：顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、SBS、SSBR乳液聚合：ESBR、CR、ACR只有少量乙丙橡胶采用气相本体聚合制备三、1、反应条件相同，且最终转化率相同的情况下，单级理想混合反应器（Va）、四级串联理想混合反应器（Vb）、二级串联理想混合反应器（Vc）、平推流反应器（Vd）反应器体积由大到小排列顺序：Va>Vc>Vb>Vd2、硬质PVC可用悬浮聚合、本体聚合来制备，PVC糊树脂采用乳液聚合3、通用聚苯乙烯本体聚合、悬浮聚合制备、发泡聚苯乙烯主要采用悬浮聚合制备4、PET熔融缩聚主要生产工艺包括：酯交换法、酯交换法、环氧乙烷加成法5、使用了离子型和非离子型发乳化剂配方的乳液聚合体系，其聚合温度应低于浊点高于三相点6、采用活性阴离子聚合制备聚苯乙烯，其他条件相同，以单级连续釜式反应器制备的聚苯乙烯的分子量分部记PDI-1，以连续管式反应器制备的...记为PDI-2，二级串联釜式反应器的记为PDI-3，三者关系：PDI-1>3>27、氯乙烯悬浮聚合按照粉状成粒机理成粒，甲基丙烯酸甲酯乳液聚合按照胶束成粒机理8、用于LDPE生产的催化剂（引发剂）是有机过氧化物，用于HDPE生产的催化剂（引发剂）是后过渡金属催化剂、茂金属催化剂、齐格勒纳塔催化剂9、在乳液聚合反应时可采用加入电解质、增加水油比、提高引发剂浓度、增加乳化剂浓度来降低产品乳胶粒的粒径10、乳液丁苯采用连续聚合工艺，丙烯酸酯乳液聚合采用半连续聚合工艺，氯乙烯乳液聚合采用种子聚合工艺11、工业生产PET聚合实施方法是固相聚合、酯交换法，聚合工艺包括：直接酯化法、酯交换法12、溶剂在自由基溶液聚合中可以起到链转移剂、传热介质的作用13、在生产过程中依靠搅拌推动聚合体系发生相反转的聚合物是本体法ABS、HIPS14、玻璃化效应不会发生在溶液聚合、本体聚合四、1、用流程图和文字描述LDPE气相聚合生产工艺，简述管式和釜式反应器生产LDPE的特点和产生差异的原因答:二次一次连续气相高压分低压分乙烯压缩压缩聚合离器离器引发剂挤出造粒聚乙烯粒状树脂流程描述：高压聚乙烯流程分为五个部分：乙烯压缩、引发剂配制和注入、聚合、聚合物与未反应的乙烯分离、挤出和后续处理。

北化聚合物制备考试-填空选择

1、一般而言聚合物的生产过程由原料的制备或精制、催化剂体系的准备与精制、聚合过程、分离过程、处理过程（脱水干燥）、回收过程组成。

2、停留时间的测定方法主要有阶跃示踪法和脉冲示踪法分别测定停留时间分布函数F(t)和时间分布密度函数E(t)，两者的关系是。

3、石油化学工业上的三烯、三苯是指乙烯、丙烯、丁二烯；苯、甲苯、二甲苯。

4、间歇反应器的设计方程、平推流反应器的设计方程，单级理想反应器的设计方程是。

5、连锁聚合常用的实施方法包括悬浮聚合、乳液聚合、本体聚合、溶液聚合。

逐步聚合常用的实施方法包括熔融缩聚、溶液缩聚、界面缩聚、固相缩聚。

6、在工业生产中镍系顺丁橡胶的催化剂包括环烷酸镍，三异丁基铝，三氟化硼乙醚络合物。

采用铝镍陈化，稀硼单加的加入方式。

7、在工业生产中可采用界面缩聚、熔融缩聚等实施方法制备双酚A型聚碳酸酯。

8、PET的主要工业技术路线是直接法和酯交换法，其主要实施方法是熔融缩聚和固相缩聚。

9、ACR乳液聚合中主要成粒机理是胶束成粒， PMMA乳液聚合中主要成粒机理是胶束成粒，PMMA悬浮聚合成粒机理是珠状成粒，PVC悬浮聚合中主要成粒机理是粉状成粒。

10、乳液聚合中可能的成粒机理包括：胶束成粒（主要）、低聚物成粒、单体液滴成粒。

11、聚合物工业中的三大合成材料包括合成树脂、合成橡胶、合成纤维。

12、PVC（种子聚合公艺）工业生产通过温度控制聚合物分子量和颗粒分布；乳液丁苯ESBR(连续聚合工艺)工业生产通过硫醇（链转移剂）调节聚合物分子量；聚烯烃工业生产通过氢气控制聚合物分子量。

13、E-SBR控制共聚组成：转化率；ACM（半连续）控制共聚组成：半连续聚合工艺；14、PA66生产控制反应物等摩尔比是通过制备己二酸己二胺（66盐）实现。

PET生产控制反应物等摩尔比是通过制备对苯二甲酸二乙二醇酯及其低聚物实现。

15、反应条件相同、最终转化率相同，反应器体积从大到小：单级理想混合反应器（V1），二级串联理想混合反应器（V2），四级串联理想混合反应器（V3），平推流反应器（V4）16、使用了离子型和非离子型乳化剂配方的乳液聚合体系，其聚合温度应低于浊点、转相点，高于三相点。

北京化工大学 09年考试题目

北京化工大学09年考试题目聚合物加工与制备一．简答题1.采用茂金属催化剂和传统Ziegler-Natta催化剂制备线性低密度聚乙烯时，聚合物结构有什么区别，原因是什么？2.微乳液聚合与传统乳液在哪些方面有本质区别，并进行简单的解释。

3.阳离子聚合的基本特点及其形成的原因？4.有机物成炭的途径有哪几种？简述固相炭化的定义及其特征。

5.常见的可生物降解的二元酸/二元醇聚酯有哪些？各自有什么特点？二．回答问题1．目前，活性自由基聚合是高分子化学领域的一个热点，试分析几种活性自由基聚合的特点，以及它们与传统活动性负离子聚合的不同点2．写出一系列（三种以上）可用于制备聚酰胺的二元胺和二元酸的单体，预测其产品的结构与性能的差别。

并分析聚合物制备过程中可能遇到的问题。

3．丁二烯是一种合成橡胶的重要原料，试阐述采用负离子聚合方式制备聚丁二烯橡胶以及丁二烯共聚产品时，控制微观结构的方法和规律。

4．反应活性大，选择性高的有机化学反应在活性聚合物偶联，超支化聚合物制备以及聚合物改性方面具有十分重要的应用，试举两例。

5．什么是碳纳米管和石墨烯？碳纳米管和石墨烯的制备方法主要有哪几种？6．什么是生物降解性聚合物？影响聚合物生物降解性的因素有哪些？聚乳酸作为生物降解性材料有那些优缺点？如何对其进行改性。

北京化工大学10年考试题目聚合物加工与制备一.简答题1.简述传统自由基聚合，逐步聚合与活性聚合中单体转化率与聚合物分子量变化的关系，并用简图表示。

2.细乳液聚合与传统乳液聚合的区别3.举出两种以上可进行易位聚合的单体，并写出聚合物结构4.有机化合物成炭的途径有哪几种？它们的定义和特征是什么？5.影响聚合物生物降解性的结构因素有哪些？并举例说明三种测定聚合物生物降解性的方法二.回答问题1．LLDPE是乙烯与α长链烯烃的共聚物，试分析随着长链烯烃含量增加，聚合物的性能变化规律。

举例说明聚烯烃热塑性弹性体的制备方法。

2．写出三种以上通过逐步聚合制备的聚合物产品，列出其主要性能特点，并进行分析。