聚合反应工程基础(全套课件567P)
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《聚合反应工程》PPT演示课件
逐步缩聚的若干代表例子：
聚酰胺（尼龙） 聚酯 （涤纶）
聚氨基甲酸酯 聚硅氧烷
酚醛树脂
三聚氰胺
31
3.2.1.4 链式加成
链式加成：
P
. j
+
M
→
P
. j+1
j≥1
P
. j
→Pjຫໍສະໝຸດ 其特点为：一部分单体分子被激成活性分子后，就与单体分 子进行加成而生长，直至被终止而生成最终大小 的聚合物分子，其后引发出的分子也都经历一代 又一代的生长和终止，产生大小不尽相同的死聚 体分子
19
五、研究方法
❖ 动力学研究要做到以下几点
▪ 1宜在等温装置中进行 ▪ 2一般可用分批式操作 ▪ 3尽可能消除扩散阻力以求取本征反应速率 ▪ 4多数动力学研究都是在低转化率范围内进行以免出现
更多反应造成机理上的复杂和数据处理上的困难 ▪ 5动力学研究结果最好用方程式的形式表达出来，而不
应满足于数据表或曲线形式
最常用的是一些过氧 化物如过氧化二苯甲酰 (BPO)和偶氮类化合物如偶 氮二异丁腈(AIBN)等。用 量很少，其摩尔浓度数值 一般在10-4～10-2。
3
二、聚合反应工程
聚合反应工程是化学反应工程的一个分支, 从 解决一般的技术问题到聚合反应器的设计、放大, 聚合过程的开发到工程分析,优化工艺条件的确定 和操作设计,聚合反应器的动态特性和操作稳定性, 聚合过程优化以及包括聚合反应在内的全过程的 系统工程.
4
聚合反应工程
❖ 研究对象 以工业规模的聚合反应器为研究对象
6
聚合反应工程的特色
▪ 聚合总是包含多步的复杂反应，除原料单体 转化率外还要考虑聚合产物平均分子量及分 子量分布，以至产物分子结构与排列等，在 有多种单体进行聚合时，情况就更复杂
《聚合反应工程》PPT课件
聚合反应工程
完整版ppt
11
第一章 绪论
聚合反应工程
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12
第一章 绪论
热量、质量、动量 三传
高分子化学工艺
化工仪器仪表 聚合反应工程
系统工程
化学工程
高分子化学
聚合反应工程
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13
第一章 绪论
聚合反应工程
完整版ppt
14
第15
聚合物反应工程
• 3．多数聚合物体系粘度很高； • 4．所以各种化工基础数据甚为缺乏。
聚合反应工程
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5
第一章 绪论
• 聚合反应工程研究的内容为： • 1、进行聚合反应器的最佳设计 ； • 2、进行聚合反应操作的最佳设计和控制；
聚合反应工程
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6
第一章 绪论
• 本课程分为八章，由理论到实际，完成对聚合 反应工程内容讲授。
聚合反应工程
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2
聚合物反应工程
• 包括： • 化学过程：反应动力学 • 物理过程：热量的传递、物质的流动、反应器
内产生温度分布和浓度分布。 • 动力学和传递结合成为化学反应工程研究中最
活跃的因素．
聚合反应工程
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3
聚合物反应工程
• 学时 48 • 学位课程 • 主要参考书 • 《高分子化学》 • 《聚合物流变学》 • 教材 • 史子瑾 《聚合反应工程基础》化学工业
聚合反应工程
聚
合
反
应
20 06
工 程
9
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1
聚合物反应工程
• 简介 • 聚合反应工程是化学反应工程的一个分支，
它是研究聚合物制造中的化学反应工程问 题。 • 在60年代国际上提出这一方向。 • 化学反应工程学是以工业规模进行的化学 规律为研究对象，以化学反应动力学和传 递过程作为主要基础。
第一章 聚合反应工程基础1-2
• 平推流反应器（活塞流、柱塞流）； • 理想混合流反应器； • 非理想流动反应器。
返混：反应器内不同年龄的流体微元间的混合。
平推流反应器
• 反应器内每一微元体积中的流体均以同样 的速度向前移动；
• 稳态操作时，反应器各个截面上物料浓度 不随时间而变化；
• 物料浓度沿流动方向而改变，反应速率随 空间位置改变。
理想混合流反应器
• 强烈搅拌作用，刚进入反应器的物料微元 与器内原有的物料微元瞬时充分混合，各 点浓度相等，出口流体组成与器内相同。
• 微元停留时间分布 • 管径小、流速大的管式反应器作为平推流
反应器处理；带有强烈搅拌的釜式反应器 作为理想混合流反应器。
2.2 均相反应动力学 2.2.1 相关术语
20世纪30年代，丹克莱尔(Damhohler)论述了扩散、流体流 动和传热对反应器产率的影响——奠定了基础 梯尔(Thiele)和史尔多维奇对扩散反应问题作了开拓性的工作
40年代，霍根(Hougen)、华生(Waston)著作《化学过程原理》 法兰克-卡明聂斯基著作《化学动力学中的扩散与传热》问世 1957年，荷兰阿姆斯特丹第一次欧洲反应工程会议——确立 了化学反应工程的名称
1.3 聚合物合成材料的发展
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。
应机理； • 不同操作方式对聚合过程的影响； • 粘度对聚合反应的影响；
……
3）化工流变学基础 • 非牛顿流体的分类、流变特性；
返混：反应器内不同年龄的流体微元间的混合。
平推流反应器
• 反应器内每一微元体积中的流体均以同样 的速度向前移动；
• 稳态操作时，反应器各个截面上物料浓度 不随时间而变化；
• 物料浓度沿流动方向而改变，反应速率随 空间位置改变。
理想混合流反应器
• 强烈搅拌作用，刚进入反应器的物料微元 与器内原有的物料微元瞬时充分混合，各 点浓度相等，出口流体组成与器内相同。
• 微元停留时间分布 • 管径小、流速大的管式反应器作为平推流
反应器处理；带有强烈搅拌的釜式反应器 作为理想混合流反应器。
2.2 均相反应动力学 2.2.1 相关术语
20世纪30年代，丹克莱尔(Damhohler)论述了扩散、流体流 动和传热对反应器产率的影响——奠定了基础 梯尔(Thiele)和史尔多维奇对扩散反应问题作了开拓性的工作
40年代，霍根(Hougen)、华生(Waston)著作《化学过程原理》 法兰克-卡明聂斯基著作《化学动力学中的扩散与传热》问世 1957年，荷兰阿姆斯特丹第一次欧洲反应工程会议——确立 了化学反应工程的名称
1.3 聚合物合成材料的发展
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。
应机理； • 不同操作方式对聚合过程的影响； • 粘度对聚合反应的影响；
……
3）化工流变学基础 • 非牛顿流体的分类、流变特性；
聚合反应工程课件
t
连续反应器
反应物A 反应物B
连续反应器特点：
1、反应物料连续加
入，反应产物连续 引出。
生成物R
2、稳态操作，反应 器内任一点的组成
不随时间改变。 C 0 t
半连续反应器
B
半连续反应器特点：
1、某些反应物料一次 加入，其余物料连续加 入，或者将某种产物连 续取出。
C 2、非稳态操作。 t 0
n
rA kCA
k CA0 n1
xA
0
(1 A xA )n1 dxA n (1 xA )
例：在700℃及3kg/cm2恒压下发生下列反应 C4H10 2C2H4 + H2
放热反应、吸 热反应
（2）
按反应物料的相态分类
催化反应 非催化反应 催化反应
均相反应
气相反应、液相反应
液-液相、气-液相、液 -固相、气、固相 气-固相、固相、气-液 -固相
非均相反应 非催化反应
（3）
按反应过程进行的条件分类
操作方式 温度条件
间歇反应、半连续反应、连续反应 等温反应、绝热反应、非绝热变温 反应
有利于A P
k1 = k0e- E1/RT
若 E1>E2 T
若 E1<E2
T
有利于P
A
(3)、k的单位随n而变化
0级 1级 2级
mol/l.s s-1 1/mol.s
2、等温、恒容、单一反应动力学方程式
单一反应是指用一个化学反应式和一个动力学方 程式便能代表的反应。
为简化起见，只研究、等 温、恒容、单一反应动力 学 不可逆反应
1 rB = V 1 rM= V
dnB dt dnM dt
连续反应器
反应物A 反应物B
连续反应器特点：
1、反应物料连续加
入，反应产物连续 引出。
生成物R
2、稳态操作，反应 器内任一点的组成
不随时间改变。 C 0 t
半连续反应器
B
半连续反应器特点：
1、某些反应物料一次 加入，其余物料连续加 入，或者将某种产物连 续取出。
C 2、非稳态操作。 t 0
n
rA kCA
k CA0 n1
xA
0
(1 A xA )n1 dxA n (1 xA )
例：在700℃及3kg/cm2恒压下发生下列反应 C4H10 2C2H4 + H2
放热反应、吸 热反应
（2）
按反应物料的相态分类
催化反应 非催化反应 催化反应
均相反应
气相反应、液相反应
液-液相、气-液相、液 -固相、气、固相 气-固相、固相、气-液 -固相
非均相反应 非催化反应
（3）
按反应过程进行的条件分类
操作方式 温度条件
间歇反应、半连续反应、连续反应 等温反应、绝热反应、非绝热变温 反应
有利于A P
k1 = k0e- E1/RT
若 E1>E2 T
若 E1<E2
T
有利于P
A
(3)、k的单位随n而变化
0级 1级 2级
mol/l.s s-1 1/mol.s
2、等温、恒容、单一反应动力学方程式
单一反应是指用一个化学反应式和一个动力学方 程式便能代表的反应。
为简化起见，只研究、等 温、恒容、单一反应动力 学 不可逆反应
1 rB = V 1 rM= V
dnB dt dnM dt
【聚合反应工程】5-6PPT课件
❖ 微观流动是指流体以小尺寸(小气泡、液滴分散成更小的 微滴)在小范围(气泡、液滴大小的空间)中的湍动状况。
❖ 微观流动是由于搅拌桨的剪切作用而引起的局部混合作 用；可促使气泡、液滴细微化，最后经分子扩散达到微 观混合。
❖ 当搅拌具有一定粘度的流体时，随液体流速增加，产生 速度梯度使液体变形，同时产生流速的涨落，因而形成 湍动。
❖ 这种湍动在结构上可视为许多小涡旋，它对其中或周围 的液体微元产生剪切作用，使其被撕成微滴。
2021/6/7
14
❖ 微观流动的作用促使局部混合及异相表面更新， 对促进传热、传质、分散微粒也有利。
❖ 在搅拌桨叶叶端附近及挡板处微观流动作用最 强烈。
❖ 虽然搅拌桨叶型式千差万别，在搅拌釜中都存 在循环流动与剪切流动，只是二者的比重有所 不同。
2021/6/7
9
径向流动
❖ 流体的流动方向垂直 搅拌轴，沿径向流动 碰到釜壁转向上、下 两股再回到桨叶端， 不穿过桨叶片，而形 成上、下两个循环流
动。
2021/6/7
图5-1 径向流动
10
轴向流动
❖ 流体的流动方向平 行搅拌轴，流体由 桨叶推动，使流体 向下流动，碰到釜 底再翻上，形成上 下循环流动。
❖ 对以循环流动为主的桨叶，称为循环型桨叶； ❖ 若以剪切流动为主的桨叶，称为剪切型桨叶。
2021/6/7
15
二、搅拌雷诺数与流态
❖ 为定量地分析搅拌桨叶的特性，经常用无因次准数进行
研究。
❖ 主要有以下代表釜内流体特性的准数：
❖ 粘性力的搅拌雷诺数：
❖
NRe=Dvρ/μ＝D·DN·ρ/μ＝ρND2/μ (5-1)
吐出流产生，并引起整个釜
内流体的上下循环流动(可能 尚存在四周死角)，此时处于 层流。
❖ 微观流动是由于搅拌桨的剪切作用而引起的局部混合作 用；可促使气泡、液滴细微化，最后经分子扩散达到微 观混合。
❖ 当搅拌具有一定粘度的流体时，随液体流速增加，产生 速度梯度使液体变形，同时产生流速的涨落，因而形成 湍动。
❖ 这种湍动在结构上可视为许多小涡旋，它对其中或周围 的液体微元产生剪切作用，使其被撕成微滴。
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❖ 微观流动的作用促使局部混合及异相表面更新， 对促进传热、传质、分散微粒也有利。
❖ 在搅拌桨叶叶端附近及挡板处微观流动作用最 强烈。
❖ 虽然搅拌桨叶型式千差万别，在搅拌釜中都存 在循环流动与剪切流动，只是二者的比重有所 不同。
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径向流动
❖ 流体的流动方向垂直 搅拌轴，沿径向流动 碰到釜壁转向上、下 两股再回到桨叶端， 不穿过桨叶片，而形 成上、下两个循环流
动。
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图5-1 径向流动
10
轴向流动
❖ 流体的流动方向平 行搅拌轴，流体由 桨叶推动，使流体 向下流动，碰到釜 底再翻上，形成上 下循环流动。
❖ 对以循环流动为主的桨叶，称为循环型桨叶； ❖ 若以剪切流动为主的桨叶，称为剪切型桨叶。
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二、搅拌雷诺数与流态
❖ 为定量地分析搅拌桨叶的特性，经常用无因次准数进行
研究。
❖ 主要有以下代表釜内流体特性的准数：
❖ 粘性力的搅拌雷诺数：
❖
NRe=Dvρ/μ＝D·DN·ρ/μ＝ρND2/μ (5-1)
吐出流产生，并引起整个釜
内流体的上下循环流动(可能 尚存在四周死角)，此时处于 层流。
聚合反应工程基础(全套课件567P)
断裂伸长(breaking elongation)
可逆弹性(reversible elasticity) ……
I 23
1.1.2 高分子化合物的基本特点
似乎存在着临界分子量：
A点——最低聚合度，低于 此值时，聚合物完全没有强 度，许多乙烯类聚合物在 100以上。当超过此值时， 强度急剧上升，达到临界点 B后，强度上升又变缓慢。 B点——临界聚合度，许多 乙烯类聚合物约为400以上。 一般，将机械物理性能和成 型加工性能综合考虑，确定合成 高分子的分子量。
CH 3 O CO O C CH 3
n
聚(氧羰基氧-1,4-苯撑－异丙叉-1,4-苯撑) Poly(oxycarbonyloxy-1,4-phenyleneisopropylidene-1,4-phenylene)
1.1.2 高分子化合物的基本特点
高(大)分子？ 分子量很大( >104 )的分子
由原子或原子团（结构单元）
£
O -C-NH聚酰胺
O -C-O聚酯
O -NH-C-O聚氨酯
-O聚醚
3）商品名（合成纤维最普遍，我国以“纶”作为合成纤维的后缀），
如 涤纶 丙纶 聚对苯二甲酸乙二醇酯（聚酯） 聚丙烯
锦纶 聚酰胺，通常称尼龙(Nylon)，并在其后加数字区别 第一个数字表示二元胺的碳原子数，第二个数字表示二元酸的 碳原子数，只附一个数字表示内酰胺或氨基酸的碳原子数。
4）英文缩写
ABS：丙烯腈(Acrylonitrile)-丁二烯(Butadiene)-苯乙烯(Styrene)共聚物 SBR：丁苯橡胶(Styrene-Butadiene Rubber) EVA：乙烯(Ethylene)-醋酸乙烯(Vinyl Acetate)的共聚物
《聚合反应工程》课件
安全与环保意识的培养：通过培训、教育等方式，提高员工对安全与环保的认识和重 视程度。
安全与环保实践：在实际操作中，严格按照安全与环保要求进行操作，确保生产过程 的安全与环保。
安全与环保检查：定期对生产现场进行安全与环保检查，及时发现并解决问题，确保 生产过程的安全与环保。
感谢您的观看
汇报人：
应用领域：广泛应 用于建筑、汽车、 电子、医疗等领域
聚合反应工程实验 技术
反应器：用于进行聚合反应的容器，包括搅拌器、加热器等 温度计：用于测量反应温度，确保反应在适宜的温度下进行 压力计：用于测量反应压力，确保反应在适宜的压力下进行 流量计：用于测量反应物料的流量，确保反应物料的供应和排出 真空泵：用于抽真空，确保反应在无氧环境下进行 冷却器：用于冷却反应物料，确保反应物料的温度在适宜的范围内
聚合反应工程安全 与环保
实验前，确保所有设备、仪器和试剂都经过安全检查 实验过程中，穿戴适当的防护装备，如防护眼镜、手套和口罩 实验结束后，及时清理实验现场，确保无残留物 实验过程中，注意观察反应情况，如有异常，及时采取措施
减少废气排放：采用先进的 废气处理技术，如催化燃烧、 吸附等
废水处理：采用先进的废水 处理技术，如生物处理、膜 处理等
聚合反应工程PPT课 件
汇报人：
目录
添加目录标题
聚合反应工程概述
聚合反应工程基础知 识
聚合反应工程实验技 术
聚合反应工程应用实 例
聚合反应工程前沿技 术与发展趋势
添加章节标题
聚合反应工程概述
聚合反应工程是 研究聚合反应过 程及其控制的一 门学科
聚合反应是指由 单体分子通过化 学反应形成高分 子聚合物的过程
聚合反应工程主 要包括聚合反应 机理、聚合反应 动力学、聚合反 应器设计、聚合 反应过程控制等 方面
安全与环保实践：在实际操作中，严格按照安全与环保要求进行操作，确保生产过程 的安全与环保。
安全与环保检查：定期对生产现场进行安全与环保检查，及时发现并解决问题，确保 生产过程的安全与环保。
感谢您的观看
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应用领域：广泛应 用于建筑、汽车、 电子、医疗等领域
聚合反应工程实验 技术
反应器：用于进行聚合反应的容器，包括搅拌器、加热器等 温度计：用于测量反应温度，确保反应在适宜的温度下进行 压力计：用于测量反应压力，确保反应在适宜的压力下进行 流量计：用于测量反应物料的流量，确保反应物料的供应和排出 真空泵：用于抽真空，确保反应在无氧环境下进行 冷却器：用于冷却反应物料，确保反应物料的温度在适宜的范围内
聚合反应工程安全 与环保
实验前，确保所有设备、仪器和试剂都经过安全检查 实验过程中，穿戴适当的防护装备，如防护眼镜、手套和口罩 实验结束后，及时清理实验现场，确保无残留物 实验过程中，注意观察反应情况，如有异常，及时采取措施
减少废气排放：采用先进的 废气处理技术，如催化燃烧、 吸附等
废水处理：采用先进的废水 处理技术，如生物处理、膜 处理等
聚合反应工程PPT课 件
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聚合反应工程概述
聚合反应工程基础知 识
聚合反应工程实验技 术
聚合反应工程应用实 例
聚合反应工程前沿技 术与发展趋势
添加章节标题
聚合反应工程概述
聚合反应工程是 研究聚合反应过 程及其控制的一 门学科
聚合反应是指由 单体分子通过化 学反应形成高分 子聚合物的过程
聚合反应工程主 要包括聚合反应 机理、聚合反应 动力学、聚合反 应器设计、聚合 反应过程控制等 方面
《聚合反应》PPT课件
《聚合反应》
h
1
第一节 聚合反应
聚合反应(Polymerization)是指由低分子单体合成高分子化 合物的化学反应。
1．按照单体与聚合物在元素组成和结构上的变化，分为 加聚反应(additive Polymerization)和缩聚反应(condensation Polymerization)。
(I)偶氮类 偶氮二异丁腈(AIBN)
偶氮化合物类引发剂中最常用 的是偶氮二异丁腈，使用温度一般 在45-65℃，它的特点是分解均匀, 只形成一种自由基，无其他副反应， 比较稳定、安全，但有毒性。
过氧化物类是分子结构中含有 过氧键的一系列化合物。它的分解 温度在60-80℃,具有引发效率高、 贮藏安全、无毒等特点，现已为工 业上最常用的自由基引发剂。
例如亚铁盐或亚硫酸盐等。 酸亚铁盐或叔胺、硫醇等。
h
15
链引发
（二）引发活性与引发效率问题：
引发剂分解生成初级自由基的反应是链引发基元 反应的控速步骤，直接影响到聚合反应的总速率。引 发剂的分解反应通常属一级反应，其活性的大小可用 某一温度下的分解速率常数或半衰期(t1/2)来衡量， t1/2越短，引发活性越高：
➢60℃温度下，t1/2<lh，表示该引发剂活性高， 分解容易，引发速率大；
➢t1/2<6h，为中等活性引发剂； ➢t1/2>6h，为活性较低引发剂,引发速率较慢。
h
16
链引发
事实上不管引发剂的活性如何，由于聚合副反 应使引发剂分解产生的每一个自由基并不是都能引 发单体聚合(只有一部分自由基用来引发单体聚合)， 因此定义引发单体聚合的自由基数与分解的自由基
•是自由基聚合中常见的副反应，但有时也可利用它来调节 聚合物的分子量。
h
1
第一节 聚合反应
聚合反应(Polymerization)是指由低分子单体合成高分子化 合物的化学反应。
1．按照单体与聚合物在元素组成和结构上的变化，分为 加聚反应(additive Polymerization)和缩聚反应(condensation Polymerization)。
(I)偶氮类 偶氮二异丁腈(AIBN)
偶氮化合物类引发剂中最常用 的是偶氮二异丁腈，使用温度一般 在45-65℃，它的特点是分解均匀, 只形成一种自由基，无其他副反应， 比较稳定、安全，但有毒性。
过氧化物类是分子结构中含有 过氧键的一系列化合物。它的分解 温度在60-80℃,具有引发效率高、 贮藏安全、无毒等特点，现已为工 业上最常用的自由基引发剂。
例如亚铁盐或亚硫酸盐等。 酸亚铁盐或叔胺、硫醇等。
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链引发
（二）引发活性与引发效率问题：
引发剂分解生成初级自由基的反应是链引发基元 反应的控速步骤，直接影响到聚合反应的总速率。引 发剂的分解反应通常属一级反应，其活性的大小可用 某一温度下的分解速率常数或半衰期(t1/2)来衡量， t1/2越短，引发活性越高：
➢60℃温度下，t1/2<lh，表示该引发剂活性高， 分解容易，引发速率大；
➢t1/2<6h，为中等活性引发剂； ➢t1/2>6h，为活性较低引发剂,引发速率较慢。
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链引发
事实上不管引发剂的活性如何，由于聚合副反 应使引发剂分解产生的每一个自由基并不是都能引 发单体聚合(只有一部分自由基用来引发单体聚合)， 因此定义引发单体聚合的自由基数与分解的自由基
•是自由基聚合中常见的副反应，但有时也可利用它来调节 聚合物的分子量。
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- 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)。
聚合反应工程基础
I
1
传递过程 化学工程 （三传一反） 单元操作 化学反应工程
高分子化学 高分子物理 高分子科学与工程 聚合反应工程 聚合物加工工程
聚合反应工程
I
2
•Black box (experiential) model •Mechanism-based model
基本问题：
均相自由基均聚 均相自由基共聚 非均相自由基聚合 连续聚合 缩合聚合 Modeling？ 聚合反应速度 Computable！ 聚合物分子量及其分布 Designable！ 共聚物组成及其分布 Operable！ 聚合物粒径及粒径分布 Controllable！
均聚物：“聚（Poly）”＋单体名，如：
乙烯 聚乙烯 (Polyethylene,PE) 甲酯聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate, PMMA)
甲基丙烯酸
也有以假想单体为基础命名，如聚 乙烯醇(polyvinyl alcohol)
[CH2
CH] n OH
乙烯醇为假想的单体，聚乙烯醇实际上是聚醋酸乙烯(polyvinyl acetate)的水解产物。 I
甘油+ 邻苯二甲酸酐
合成橡胶：
丁二烯(Butadiene)+ 苯乙烯(Styrene) 丁二烯(Butadiene)+ 丙烯腈(Acrylonitrile) 乙烯(ethylene)+丙烯(propylene)
I
乙丙橡胶(EPR)
15
1.1.1 高分子化合物的分类和命名
2) 以高分子链的结构特征命名
4. N.A.Dotson et al., “Polymerization Process Modeling”, VCH,
1996
I 5
第一章 绪论
1.1 聚合反应工程的高分子科学基础
1.2 聚合反应工程的化学工程基础
1.3 聚合反应工程研究的基本问题
I
6
1.1
聚合反应工程的高分子科学基础
1.1.1 高分子化合物的分类与命名 1.1.2 高分子化合物的基本特点 1.1.3 聚合反应与聚合物的分子设计 1.1.4 聚合过程的基本特点 1.1.5 聚合物材料与化工的发展展望
I
10
1.1.1 高分子化合物的分类和命名
杂链聚合物(heterochain) 大分子主链中除碳原子
外，还有O、N、S等杂原子， 如：聚酯(polyester)、聚酰 胺(polyamide)、聚氨酯 (polyurethane)、聚醚 (polyether)等。
I
11
1.1.1 高分子化合物的分类和命名
14
1.1.1 高分子化合物的分类和命名
共聚物：取单体简名，在后面加“共聚物（copolymer）或“树脂 (Resin)” 或“橡胶(Rubber)”
合成树脂： 苯酚(Phenol)+甲醛(formaldehyde) 尿素+甲醛 脲醛树脂 醇酸树脂 丁苯橡胶(SBR) 丁腈橡胶 酚醛树脂(PF Resin)
功能高分子（Functional, 生物医用高分子、光电功能 高分子、分离功能高分子、……） 智能高分子（Smart Polymers) I
9
1.1.1 高分子化合物的分类和命名
3）根据高分子的主链结构分类 碳链聚合物(carbon chain) 大分子主链完全由碳原 子组成,绝大部分烯类、双烯
类聚合物属于这一类，如： PE，PP，PS，PVC
O -NH-C-O聚氨酯
-O聚醚
3）商品名（合成纤维最普遍，我国以“纶”作为合成纤维的后缀），
如 涤纶 丙纶 聚对苯二甲酸乙二醇酯（聚酯） 聚丙烯
锦纶 聚酰胺，通常称尼龙(Nylon)，并在其后加数字区别 第一个数字表示二元胺的碳原子数，第二个数字表示二元酸的 碳原子数，只附一个数字表示内酰胺或氨基酸的碳原子数。
聚氯乙稀
尼龙 丁苯橡胶
……
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1.1.1 高分子化合物的分类和命名
A. 分类(classification) 2) 根据产品的性能和用途分
塑料（Plastics） 称为“三大合成材料”，产量 橡胶（Rubber） 大，应用面广。 纤维（Fiber） 涂料（Coating, Paint） 胶粘剂（Adhesive）
主要参考书目
1. 陈甘棠著，《聚合反应工程基础》，中国石化出版社，1991 2. 史子瑾主编，《聚合反应工程基础》，化学工业出版社， 1991 3. C.McGreavy(Ed),“Polymer Reactor Engineering”,Blackie
Academic &Professional,1994
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1.1.1 高分子化合物的分类和命名
Macromolecule大分子
A. 分类(classification) 天然大分子： 蛋白质 DNA、RNA 纤维素 淀粉 天然橡胶 …… Polymer聚合物、高分子 1) 根据高分子化合物的来源分 High Polymer高聚物 合成大分子：人工合成的大分子 酚醛树脂
流动与混合的影响 聚合反应器中的传热与传质 聚合反应器的设计与放大 聚合过程的调控(稳定性） 聚合过程的开、停车 聚合过程的优化
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3
主要内容
第一章 绪论 第二章 均相聚合动力学建模
第三章 均相连续聚合反应动力学
第四章 非均相聚合反应动力学
第五章 共聚合反应动力学
第六章 聚合过程的稳定性及优化
I 4
I 16
1.1.1 高分子化合物的分类和命名
尼龙-66 ——己二胺(hexanediamine)和己二酸(adipic acid)合成 的产物，学名聚己二酰己二胺。 尼龙-610——己二胺(hexanediamine)和癸二酸(sebacic acid) 合成的产物，学名聚癸二酰己二胺。 尼龙-6——是己内酰胺(caprolactam)或ω-氨基已酸的产物，学 名：聚己内酰胺。
元素有机聚合物(elemento-organic) 大分子主链中没有碳原子，主要由Si、B、Al、O、 N、S、P 等原子组成，侧基则由有机基团组成，如：硅 橡胶等。
无机高分子
主链和侧链均无碳原子，如：硅酸盐等。
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12
1.1.1 高分子化合物的分类和命名
B. 命名
1. 习惯命名法: 1)以单体名称为基础命名
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1
传递过程 化学工程 （三传一反） 单元操作 化学反应工程
高分子化学 高分子物理 高分子科学与工程 聚合反应工程 聚合物加工工程
聚合反应工程
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2
•Black box (experiential) model •Mechanism-based model
基本问题：
均相自由基均聚 均相自由基共聚 非均相自由基聚合 连续聚合 缩合聚合 Modeling？ 聚合反应速度 Computable！ 聚合物分子量及其分布 Designable！ 共聚物组成及其分布 Operable！ 聚合物粒径及粒径分布 Controllable！
均聚物：“聚（Poly）”＋单体名，如：
乙烯 聚乙烯 (Polyethylene,PE) 甲酯聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate, PMMA)
甲基丙烯酸
也有以假想单体为基础命名，如聚 乙烯醇(polyvinyl alcohol)
[CH2
CH] n OH
乙烯醇为假想的单体，聚乙烯醇实际上是聚醋酸乙烯(polyvinyl acetate)的水解产物。 I
甘油+ 邻苯二甲酸酐
合成橡胶：
丁二烯(Butadiene)+ 苯乙烯(Styrene) 丁二烯(Butadiene)+ 丙烯腈(Acrylonitrile) 乙烯(ethylene)+丙烯(propylene)
I
乙丙橡胶(EPR)
15
1.1.1 高分子化合物的分类和命名
2) 以高分子链的结构特征命名
4. N.A.Dotson et al., “Polymerization Process Modeling”, VCH,
1996
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第一章 绪论
1.1 聚合反应工程的高分子科学基础
1.2 聚合反应工程的化学工程基础
1.3 聚合反应工程研究的基本问题
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6
1.1
聚合反应工程的高分子科学基础
1.1.1 高分子化合物的分类与命名 1.1.2 高分子化合物的基本特点 1.1.3 聚合反应与聚合物的分子设计 1.1.4 聚合过程的基本特点 1.1.5 聚合物材料与化工的发展展望
I
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1.1.1 高分子化合物的分类和命名
杂链聚合物(heterochain) 大分子主链中除碳原子
外，还有O、N、S等杂原子， 如：聚酯(polyester)、聚酰 胺(polyamide)、聚氨酯 (polyurethane)、聚醚 (polyether)等。
I
11
1.1.1 高分子化合物的分类和命名
14
1.1.1 高分子化合物的分类和命名
共聚物：取单体简名，在后面加“共聚物（copolymer）或“树脂 (Resin)” 或“橡胶(Rubber)”
合成树脂： 苯酚(Phenol)+甲醛(formaldehyde) 尿素+甲醛 脲醛树脂 醇酸树脂 丁苯橡胶(SBR) 丁腈橡胶 酚醛树脂(PF Resin)
功能高分子（Functional, 生物医用高分子、光电功能 高分子、分离功能高分子、……） 智能高分子（Smart Polymers) I
9
1.1.1 高分子化合物的分类和命名
3）根据高分子的主链结构分类 碳链聚合物(carbon chain) 大分子主链完全由碳原 子组成,绝大部分烯类、双烯
类聚合物属于这一类，如： PE，PP，PS，PVC
O -NH-C-O聚氨酯
-O聚醚
3）商品名（合成纤维最普遍，我国以“纶”作为合成纤维的后缀），
如 涤纶 丙纶 聚对苯二甲酸乙二醇酯（聚酯） 聚丙烯
锦纶 聚酰胺，通常称尼龙(Nylon)，并在其后加数字区别 第一个数字表示二元胺的碳原子数，第二个数字表示二元酸的 碳原子数，只附一个数字表示内酰胺或氨基酸的碳原子数。
聚氯乙稀
尼龙 丁苯橡胶
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1.1.1 高分子化合物的分类和命名
A. 分类(classification) 2) 根据产品的性能和用途分
塑料（Plastics） 称为“三大合成材料”，产量 橡胶（Rubber） 大，应用面广。 纤维（Fiber） 涂料（Coating, Paint） 胶粘剂（Adhesive）
主要参考书目
1. 陈甘棠著，《聚合反应工程基础》，中国石化出版社，1991 2. 史子瑾主编，《聚合反应工程基础》，化学工业出版社， 1991 3. C.McGreavy(Ed),“Polymer Reactor Engineering”,Blackie
Academic &Professional,1994
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1.1.1 高分子化合物的分类和命名
Macromolecule大分子
A. 分类(classification) 天然大分子： 蛋白质 DNA、RNA 纤维素 淀粉 天然橡胶 …… Polymer聚合物、高分子 1) 根据高分子化合物的来源分 High Polymer高聚物 合成大分子：人工合成的大分子 酚醛树脂
流动与混合的影响 聚合反应器中的传热与传质 聚合反应器的设计与放大 聚合过程的调控(稳定性） 聚合过程的开、停车 聚合过程的优化
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主要内容
第一章 绪论 第二章 均相聚合动力学建模
第三章 均相连续聚合反应动力学
第四章 非均相聚合反应动力学
第五章 共聚合反应动力学
第六章 聚合过程的稳定性及优化
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1.1.1 高分子化合物的分类和命名
尼龙-66 ——己二胺(hexanediamine)和己二酸(adipic acid)合成 的产物，学名聚己二酰己二胺。 尼龙-610——己二胺(hexanediamine)和癸二酸(sebacic acid) 合成的产物，学名聚癸二酰己二胺。 尼龙-6——是己内酰胺(caprolactam)或ω-氨基已酸的产物，学 名：聚己内酰胺。
元素有机聚合物(elemento-organic) 大分子主链中没有碳原子，主要由Si、B、Al、O、 N、S、P 等原子组成，侧基则由有机基团组成，如：硅 橡胶等。
无机高分子
主链和侧链均无碳原子，如：硅酸盐等。
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1.1.1 高分子化合物的分类和命名
B. 命名
1. 习惯命名法: 1)以单体名称为基础命名