高分子合成原理与工艺学
高分子合成技术
高分子合成技术高分子合成技术是一种重要的化学工艺，其应用广泛，可以制备出多种功能性高分子材料，如塑料、橡胶、纤维、涂料等。
本文将介绍高分子合成技术的基本原理、分类、合成方法以及应用领域等方面的知识。
一、高分子合成技术的基本原理高分子合成技术是指将单体（也称为单体物质）通过化学反应转化为高分子的过程。
单体是指可以通过化学反应形成高分子的单元分子，如乙烯、苯乙烯、丙烯酸等。
高分子是由许多单体分子通过共价键连接而成的大分子，其分子量通常在几千到数百万之间。
高分子合成的基本原理是通过化学反应将单体分子连接起来，形成高分子链。
这种连接方式通常是通过共价键连接，而不是通过物理吸附或静电作用连接。
高分子的合成过程通常需要催化剂的参与，以促进反应的进行和提高反应速率。
催化剂可以是酸、碱、金属或有机物等。
二、高分子合成技术的分类高分子合成技术可以根据反应方式、单体种类、反应条件等多个方面进行分类。
以下是常见的分类方式：1. 反应方式：高分子合成反应可以分为自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合、离子交换聚合等几种方式。
其中自由基聚合是应用最广泛的一种方式，其反应速率快、反应条件温和、产物纯度高等优点，因此被广泛应用于塑料、橡胶等材料的制备中。
2. 单体种类：根据单体的化学结构和性质，高分子合成可以分为低聚物合成、共聚物合成、交联聚合物合成等几种方式。
低聚物合成是指将单体的聚合反应停留在一定程度，形成分子量较小的聚合物。
共聚物合成是指将两种或两种以上的单体进行聚合反应，形成具有不同性质的高分子。
交联聚合物合成是指通过交联剂将聚合物链连接起来，形成具有强度和韧性的高分子材料。
3. 反应条件：高分子合成反应的条件包括温度、压力、催化剂种类和用量等多个方面。
根据反应条件的不同，高分子合成可以分为常温聚合、高温聚合、压力聚合等几种方式。
三、高分子合成技术的合成方法高分子合成技术的合成方法有很多种，根据反应方式和单体种类的不同，可以选择不同的合成方法。
高分子成型工艺分析课件
模具结构设计
优化模具结构，减少模具复杂程度 ，降低制造难度和成本。同时，合 理设计模具的浇注系统和排气系统 ，提高成型效率。
模具表面处理
通过表面处理技术，如喷涂、电镀 、渗碳等，提高模具表面的硬度和 抗摩擦性能，增强模具的耐磨性和 耐腐蚀性。
加工参数的优化
01
温度控制
根据高分子材料的热性能和成型工艺要求，合理设定模具和成型品的加
高分子成型工艺的发展趋势是 向着个性化和定制化的方向发 展，通过引入3D打印等技术， 实现个性化定制和快速制造， 满足消费者对产品多样化的需 求。
高分子成型工艺的发展趋势是 向着复合化的方向发展， 量化。
03
常见的高分子成型工艺分析
注塑成型工艺
注塑成型工艺是一种常见的塑料加工 技术，通过将熔融状态的高分子材料 注入模具中，冷却后得到所需形状的 制品。
注塑成型工艺的挑战在于控制成型过 程中的温度、压力和时间等参数，以 确保制品的尺寸精度和表面质量。
注塑成型工艺具有生产效率高、成型 周期短、适应范围广等优点，广泛应 用于汽车、家电、电子、包装等领域 。
高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括塑料、橡胶、纤 维等。根据来源，高分子材料可以分为天然高分子和合成高分子两大类。
高分子材料的性能特点
总结词
高分子材料具有较高的弹性模量、良好的绝缘性能、较低的密度和良好的加工性 能等特点。
详细描述
高分子材料具有较高的弹性模量，能够承受较大的压力和摩擦力；同时具有良好 的绝缘性能，广泛应用于电子、电器等领域；此外，高分子材料还具有较低的密 度和良好的加工性能，易于加工成各种形状和尺寸的制品。
05
高分子成型工艺的应用实例
汽车行业的高分子成型工艺应用
高分子合成工艺学
第一章1.高分子合成工艺学的主要任务。
将基本有机合成生产的单体，经聚合反应合成高分子化合物，为高分子合成材料成型提供基本原料。
基本有机合成、高分子合成和高分子合成材料成型时密切相联系的三个部门。
2．高分子材料的主要类型、品种及发展方向。
塑料。
品种：通用塑料，工程塑料。
发展方向：具有优异性能的高性能、耐高温塑料。
合成橡胶。
品种：通用合成橡胶，特种合成橡胶。
发展方向：通用橡胶主要替代部分天然橡胶产品，特种橡胶主要制造耐热、耐老化。
耐油或耐腐蚀等特殊用途的橡胶产品。
合成纤维。
品种：聚酯（涤纶纤维）、聚丙烯腈（腈纶纤维）、聚酰胺（棉纶纤维或尼龙纤维）等。
发展方向：具有耐高温、耐腐蚀、或耐辐射的特种用途合成纤维。
3．工业生产中合成聚氯乙烯采用哪几种聚合方法，简单说明原因。
4．说明高分子合成材料的生产过程，各过程的特点及意义。
1、原料准备与精制过程。
包括单体、溶剂。
去离子水等原料的贮存。
洗涤、精制、干燥、调整浓度等过程与设备。
2、催化剂（引发剂）配制过程。
包括聚合用催化剂、引发剂和辅助剂的制造、溶解、贮存、调整浓度等过程与设备。
3、聚合反应过程包括聚合和以聚合釜为中心的热交换设备及反应物料输送过程与设备。
4、分离过程。
包括未反应单体的回收、脱落溶剂、催化剂。
脱除低聚物等过程与设备。
5、聚合物后处理过程包括聚合物的输送、干燥、造粒、均匀化、贮存、包装等过程与设备。
6、回收过程。
主要是未反应单体和溶剂的回收与精制过程及设备。
第二章1．石油裂解制烯烃的工艺过程。
液态烃在水蒸气存在下，于750~820︒C高温热裂解为低级烯烃、二烯烃。
为减少副反应，提高烯烃收率，液态烃在高温裂解区的停留时间仅0.2~0.5 s。
2、高分子合成材料的基本原料(乙烯、丙烯、丁二烯、苯乙烯)的来源及生产方法。
基本原料来源：石油、煤炭、植物及农副产品等。
单体原料来源路线为：石油化工路线、煤炭路线和其他原料路线。
生产过程：以石油为基本原料，过程包括—石油开采及炼制、基本有机合成、高分子合成、高分子合成材料成型等。
高分子合成工艺学
第一章绪论高分子合成材料：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、合成橡胶高分子合成工业的任务：将基本有机合成工业生产的单体，经过聚合反应合成高分子化合物，从而为高分子合成材料成型工业提供基本原料。
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）。
塑料成型方法：注塑成型、挤塑成型、吹塑成型、模压成型等。
合成橡胶：高弹性体，制造橡胶制品时加入的添加物通常称为配合剂（硫化剂、硫化促进剂、助促进剂、防老剂、软化剂、增强剂、填充剂、着色剂等）。
自由基聚合方法：本体聚合、乳液聚合、悬浮聚合、溶液聚合离子聚合及配位聚合实施方法主要有本体聚合、溶液聚合两种方法。
在溶液聚合方法中，如果所得聚合物在反应温度下不溶于反应介质中而称为淤浆聚合。
1、简述高分子化合物的生产过程。
(1)原料准备与精制过程：包括单体、溶剂、去离子水等原料的贮存、洗涤、精制、干燥、调整浓度等过程相设备。
(2)催化剂(引发剂)配制过程：包括聚合用催化剂、引发剂和助剂的制造、溶解、贮存、调整浓度等过程与设备。
(3)聚合反应过程：包括聚合和以聚合釜为中心的有关热交换设备及反应物料输送过程与设备。
(4)分离过程：包括未反应单体的回收、脱除溶剂、催化剂，脱除低聚物等过程与设备。
(5)聚合物后处理过程：包括聚合物的输送、干燥、造粒、均匀化、贮存、包装等过程与设备。
(6)回收过程：主要是未反应单体和溶剂的回收与精制过程及设备。
此外三废处理和公用工程如供电、供气、供水等设备。
2、比较连续生产和间歇生产工艺的特点。
间歇聚合：聚合物在聚合反应器中分批生产的，当反应达到要求的转化率时，将聚合物从聚合反应器中卸出。
间歇聚合的特点a.不易实现操作过程的全部自动化，每一批产品的规格难以控制严格一致。
b.反应器单位容积单位时间内的生产能力受到影响，不适于大规模生产。
高分子加工原理与技术2-成型原理
Q=
1 JBiblioteka τ γ·=1 Jηaγ·2
(2-2)
用摩擦热加热塑料是通过挤出机或注射机的螺杆与 料筒的相对旋转运动等途径来实现的。由于聚合物的 表观粘度随摩擦升温而降低，使物料熔体烧焦的可能 性不大，而且塑化效率高，塑化均匀。
2.1.2 高分子材料的流变性能
(1)流动类型
➢层流和湍流 ➢稳定流动与不稳定流动 ➢等温流动和非等温流动 ➢一维流动、二维流动和三维流动 ➢拉伸流动和剪切流动 ➢拖曳流动和压力流动
第2章 高分子材料成型原理
2.1 高分子材料的加工性能 2.1.1 高分子材料的熔融性能
热传导 热传递 对流
辐射
高分子材料的熔融方法：
无熔体移走的传导熔融 有强制熔体移走(由拖曳或压力引起)的传导熔融 耗散混合——熔融 利用电的、化学的或其它能源的耗散熔融方法 压缩熔融
热扩散系数及其影响因素
聚合物熔体在管隙中的流动分析
➢ 圆管通道 ➢ 圆锥形通道
流动缺陷
塑料流体在流道中流动时，常因种种原因使流动出现 不正常现象或缺陷。这种缺陷如果发生在成型时中，则常 会使制品的外观质量受到损伤，例如表面出现闷光、麻面、 波纹以致裂纹等，有时制品的强度或其它性能也会裂变。 这些现象与工艺条件、高聚物的非牛顿性、端末效应、离 模膨胀和熔体破裂有关。
(2)非牛顿型流动
图2-6 各类型流体的流动曲线 a-宾汉流体 b, e-假塑性流体 c-膨胀性流体 d-牛顿型流体
描述假塑性和膨胀性的非牛顿流体的流变行为， 用幂律函数方程 :
τ = Kγ·n
式中 K——流体稠度，Pa·s n——流动指数，也称非牛顿指数。
(3) 时间依赖性流体 这类流体的流变特征除与剪切速率与剪切应力
高分子合成技术
高分子合成技术高分子合成技术是一种重要的化学工艺，用于制造各种塑料、橡胶、纤维和涂料等材料。
高分子是由许多重复单元组成的大分子，具有优异的物理、化学和机械性质，广泛应用于工业、医药、农业和日用消费品等领域。
本文将介绍高分子合成技术的基本原理、工艺流程和应用现状。
一、高分子合成的基本原理高分子合成是指将单体分子通过化学反应转化为高分子分子的过程。
单体是指具有反应活性的小分子，例如乙烯、丙烯、苯乙烯、酯类、醚类、酰胺类等。
高分子的合成反应通常发生在高温、高压、有催化剂存在的条件下，例如聚合反应、缩合反应、交联反应等。
聚合反应是最常见的高分子合成方式，它是指将单体分子通过链式、阴离子、阳离子、自由基等机理连接成长链或支链高分子的过程。
聚合反应的特点是单体分子之间的化学键断裂，形成新的化学键，同时放出反应热和产生副产物。
例如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯等均是通过聚合反应合成的。
缩合反应是指将两个或多个单体分子通过酯化、酰胺化、亲核取代等机理连接成酯类、酰胺类、醚类等高分子的过程。
缩合反应的特点是单体分子之间的化学键形成，同时放出水分子或其他小分子，例如聚酰胺、聚醚等均是通过缩合反应合成的。
交联反应是指将高分子分子之间或高分子分子与其他小分子之间通过化学键连接成三维网络结构的过程。
交联反应的特点是高分子分子之间的交联点增多，形成更牢固、更耐久的材料，例如橡胶、树脂等均是通过交联反应合成的。
二、高分子合成的工艺流程高分子合成的工艺流程包括单体合成、聚合反应、后处理等步骤。
单体合成是指将原料制备成单体分子的过程，通常需要进行酯化、烷化、氧化等化学反应。
聚合反应是将单体分子通过化学反应合成高分子的过程，通常需要控制反应条件、催化剂种类和用量、反应时间等因素。
后处理是指对合成的高分子进行精炼、过滤、干燥、加工等处理，以得到高质量的产品。
三、高分子合成的应用现状高分子材料广泛应用于各个领域，例如塑料制品、橡胶制品、纤维材料、涂料和胶粘剂等。
聚合物合成原理和工艺
2. T影响
在一定温度范围内，聚合反应和聚合物产率随温度的升高
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。
自由基聚合常用乙烯基单体，乙烯基单体常是一取代和 1,1-二取代乙烯 （？）
引发剂的类型 :过氧化物 ;偶氮类化合物 ;氧化还原引发剂
聚合物的分子量是决定力学性能与加工性能的重要指标
自由基聚合的实施方法有4种----本体聚合、悬浮聚合、 溶液聚合和乳液聚合 本体聚合：在不用溶剂和分散介质的情况下，以加少量引 发剂或不加引发剂而依赖热或其它方式使单体发生聚合的 实施方法。
两种类型的PVC树脂其颗粒形态主要取决于分散剂、搅拌 强度，尤其是分散剂。
反应的关键控制：在反应期间，反应体系的两相分散和稳 定作用极为重要，悬浮剂的加入和搅拌是悬浮聚合中最主 要和不可缺少的条件。
可用下途径使分散体系得到稳定和保护： （1）加入某种物质以形成珠滴的保护层（膜）； （2）增大水相介质的粘度，使珠滴间发生凝聚时的阻力增
主要品种：尼龙类纤维、聚酯类纤维、维尼纶纤维、PVC纤维、 氯纶、碳纤维、聚酰亚胺纤维，聚氨酯弹性纤维等等。
合成纤维同天然纤维相比，强度高，有弹性，耐磨性和耐化学腐
蚀性好，主要用做衣料。
合成橡胶:丁苯、顺丁、异戊、异丙胶、丁基胶、丁腈 胶、氯丁胶。
特种胶：硅橡胶、氟橡胶、丙烯酸酯橡胶、聚氨酯橡胶、 氯醇橡胶、聚硫橡胶等等
热塑性弹性体（thermoplastic elastomers,TPE）：在常温 下显示橡胶的弹性，高温下又能够塑化成型的材料。
综合实验四 高分子材料的合成与加工
综合实验四高分子材料的合成与加工实验4.1 高分子材料的合成实验学时：4 实验类型：综合、设计型前修课程名称：材料工程基础适用专业：材料类本科生一、实验目的与任务：1、通过实验了解乳液聚合的特点，了解乳液聚合中各组分的作用，尤其是乳化剂的作用；2、掌握制备聚苯乙烯乳胶的方法。
二、实验原理：乳液聚合体系主要包括：单体，分散介质（水），乳化剂，引发剂，pH缓冲剂，氧化还原体系及电介质等其它辅助试剂。
乳化剂是乳液聚合中的重要组分，当乳化剂水溶液超过临界胶束浓度时，开始形成胶束，链引发与链增长绝大部分在胶束中发生。
乳液聚合的反应速度和产物分子量与反应温度、单体浓度、引发剂浓度和单体体积内聚合物颗粒数有关，而体系中最终有多少单体－聚合物颗粒主要取决于乳化剂的种类和用量。
三、实验要求：了解乳液聚合实验原理；掌握乳液聚合的方法；在指导教师的启发下自己动手动脑，并通过交流与协作顺利完成实验任务。
四、仪器与试剂：1、仪器聚合装置如图所示，主要由三口瓶、球形冷凝管、电热锅、表面皿、吸管、移液管、搅拌机、水浴、布氏漏斗等组成。
2、试剂新洗涤苯乙烯、十二烷基硫酸钠、过硫酸钾、氢氧化钠、蒸馏水五、实验配方与操作步骤：1、实验配方苯乙烯10 ml十二烷基硫酸钠0.6g过硫酸钾0.1g氢氧化钠 10%水溶液蒸馏水 55ml2、操作步骤（1）洗涤苯乙烯除去阻聚剂在10ml量筒内取苯乙烯10ml，放入250ml分液漏斗中，用少量5％NaOH洗涤，以除去单体中的阻聚剂对苯二酚。
单体和5％NaOH摇均后再分层，放掉NaOH溶液，直到NaOH溶液不发红为止，然后用蒸馏水洗到单体呈中性。
水洗后的单体如不澄清透明，可用水氧化钙干燥片刻。
（2）聚苯乙烯胶乳的制备反应在装有搅拌器、温度计、冷凝管的三口瓶中进行，先加入蒸馏水，然后加入乳化剂，在温水浴中搅拌，待其完全溶解后，加入过硫酸钾及氢氧化钠（10％，0.6ml），搅拌均匀后，观察其乳化情况是否良好，测pH值（pH值控制在11～12），再加入洗涤过的苯乙烯单体，维持反应温度在85～90℃，约每隔15min 测一次pH值。
高分子材料成型工艺课件
将信息技术与高分子材料成型工艺 相结合，实现智能化制造，提高生 产效率。
06
高分子材料成型工艺案例分析
案例一：注塑成型工艺在汽车行业的应用
总结词
广泛使用、高效、精确
详细描述
注塑成型工艺是高分子材料成型中的一种常用方法，尤其在汽车行业中应用广泛。通过注塑成型，可以高效、精 确地生产出各种形状和尺寸的汽车零部件，如保险杠、仪表盘、座椅骨架等。这种工艺能够满足汽车行业对高品 质、高效率和高精度的要求。
注塑成型工艺适用于各种塑料材料， 如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等，广 泛应用于汽车、家电、电子等领域。
挤出成型工艺
挤出成型工艺是一种通过螺杆旋 转加压的方式将高分子材料连续
不断地挤出成型的加工方法。
挤出成型工艺适用于各种塑料材 料，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙 烯等，广泛应用于管材、板材、
型材等领域。
挤出成型工艺具有生产效率高、 加工成本低等优点，但也存在一 些缺点，如设备投资大、生产过
04
高分子材料成型工艺的新发展
3D打印技术
3D打印技术是一种增材制造技术，通过逐层堆积材料来构建三维物体。 在高分子材料成型领域，3D打印技术可用于制造塑料、橡胶等高分子材 料的制品。
3D打印技术的优点包括定制化生产、减少材料浪费、提高生产效率等。 此外，该技术还可用于制造复杂结构的高分子材料制品，如多孔结构、
成型流程
将高分子材料加入成型设备中， 经过加热、加压或特定化学环境 处理，最后冷却固化得到制品。
成型工艺的影响因素
材料性质
高分子材料的分子量、分子量分布、 结晶度、流动性等性能对成型工艺有 很大影响。
成型温度
温度过高可能导致材料分解，温度过 低则可能使材料无法充分流动和塑化 ，影响制品质量。
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。
聚合物合成原理和工艺ppt课件
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.
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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。
高分子合成工艺学
第一章绪论高分子合成材料：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、合成橡胶高分子合成工业的任务：将基本有机合成工业生产的单体，经过聚合反应合成高分子化合物，从而为高分子合成材料成型工业提供基本原料。
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）。
塑料成型方法：注塑成型、挤塑成型、吹塑成型、模压成型等。
合成橡胶：高弹性体，制造橡胶制品时加入的添加物通常称为配合剂（硫化剂、硫化促进剂、助促进剂、防老剂、软化剂、增强剂、填充剂、着色剂等）。
自由基聚合方法：本体聚合、乳液聚合、悬浮聚合、溶液聚合离子聚合及配位聚合实施方法主要有本体聚合、溶液聚合两种方法。
在溶液聚合方法中，如果所得聚合物在反应温度下不溶于反应介质中而称为淤浆聚合。
1、简述高分子化合物的生产过程。
(1)原料准备与精制过程：包括单体、溶剂、去离子水等原料的贮存、洗涤、精制、干燥、调整浓度等过程相设备。
(2)催化剂(引发剂)配制过程：包括聚合用催化剂、引发剂和助剂的制造、溶解、贮存、调整浓度等过程与设备。
(3)聚合反应过程：包括聚合和以聚合釜为中心的有关热交换设备及反应物料输送过程与设备。
(4)分离过程：包括未反应单体的回收、脱除溶剂、催化剂，脱除低聚物等过程与设备。
(5)聚合物后处理过程：包括聚合物的输送、干燥、造粒、均匀化、贮存、包装等过程与设备。
(6)回收过程：主要是未反应单体和溶剂的回收与精制过程及设备。
此外三废处理和公用工程如供电、供气、供水等设备。
2、比较连续生产和间歇生产工艺的特点。
间歇聚合：聚合物在聚合反应器中分批生产的，当反应达到要求的转化率时，将聚合物从聚合反应器中卸出。
间歇聚合的特点a.不易实现操作过程的全部自动化，每一批产品的规格难以控制严格一致。
b.反应器单位容积单位时间内的生产能力受到影响，不适于大规模生产。
高分子合成工艺
高分子合成工艺高分子合成工艺是指将单体分子通过化学反应连结在一起，形成高分子化合物的过程。
高分子合成工艺是一项复杂而关键的技术，广泛应用于塑料制品、橡胶制品、纤维材料等行业。
高分子合成通常分为两种方法：聚合反应和缩聚反应。
聚合反应是将单体分子通过共价键连接在一起，形成高分子链。
这种反应常见的形式有自由基聚合、阴离子聚合和阳离子聚合。
自由基聚合是指通过自由基引发剂引发的聚合反应，如自由基聚合聚乙烯。
阴离子聚合和阳离子聚合是通过阴离子或阳离子引发剂引发的聚合反应，如阴离子聚合聚苯乙烯和阳离子聚合丙烯酸乙酯。
缩聚反应是指通过活性官能团或官能基将单体分子连接在一起，形成高分子化合物。
这种反应常见的形式有醚化缩聚、酯化缩聚和胺化缩聚。
醚化缩聚是通过醚键将单体分子连接在一起，形成醚类高分子。
酯化缩聚是通过酯键将单体分子连接在一起，形成酯类高分子。
胺化缩聚是通过胺键将单体分子连接在一起，形成胺类高分子。
高分子合成工艺的关键步骤包括单体选择、反应条件控制和产物回收。
单体选择是根据所需高分子的性质和应用选择适当的单体，以确保合成的高分子具有所需的性能。
反应条件的控制包括温度、压力、反应时间和反应物配比等参数的选择，以确保反应进行顺利和产物的质量稳定。
产物回收是指将合成的高分子从反应体系中分离出来，并采用合适的方法进行后处理，以得到纯净的高分子产品。
高分子合成工艺还需要考虑环境友好性和经济性。
为了减少对环境的影响，可以采用绿色合成方法，如催化剂催化、溶剂替代和废物利用等。
为了经济生产，可以提高反应的产率和选择性，降低原料成本和能耗，并改进生产工艺和设备。
总之，高分子合成工艺是一项复杂而关键的技术，在众多工业应用中起着重要作用。
通过合理选择单体、优化反应条件和改进工艺，可以实现高分子合成的高效、环保和经济生产。
不断推动高分子合成工艺的发展是现代化工领域中一个重要的研究方向。
通过不断改进合成方法和优化工艺条件，可以提高高分子材料的性能和应用范围。
高分子合成原理及工艺学
高分子合成原理及工艺学
高分子合成原理及工艺学是讲解高分子化学中合成原理及工艺学知识的学科，是高分子材料制备，结构设计和性能测试的主要基础。
合成原理及工艺学研究的基本目的是使用有序的分子链标准制备出高分子材料。
高分子合成原理及工艺学的内容主要包括：
1、高分子材料的种类和主要结构类型：可以概括的说，高分子物质的主要类型是聚合物（单聚物和共聚物）、共聚物、共聚物体系、超支化高分子、聚合物复合体等；
2、高分子合成工艺原理：高分子合成方法可以分为合成溶剂法、溶剂蒸馏法、共聚物体系法、低温合成放热法、溶液热力学法等；
3、工艺流程及其控制要点：不同工艺流程及其控制要点之间有着密切的关系，如温度、压力、时间等都会影响合成结果，从而产生不同的有序结构、形状、晶型、尺寸等关键指标。
高分子合成原理及工艺术在理解高分子材料的结构和性能调节，设计合成聚合物体系，调节合成过程及结果的应用方面都发挥着重要的作用。
对于合成的高分子物质还可以直接应用于改性、组装和深入研究，以实现高分子材料的结构和性能优化。
高聚物合成工艺学资料
高聚物合成工艺学资料高聚物合成工艺学第一章高分子化合物生产过程(1) 原料准备与精制过程:包括单体、溶剂、去离子水等原料贮存、冼涤、精制、干燥、调整浓度等过程与设备。
(2) 催化剂(引发剂)配制过程:包括聚合用催化剂、引发剂和助剂的制造、溶解、贮存、调整浓度等过程与设备。
(3) 聚合反应过程:包括聚合和以聚合釜为中心的有关热交换设备及反应物料输送过程与设备。
(4) 分离过程:包括未反应单体的回收、脱除溶剂、催化剂、低聚合物等过程与设备。
(5) 聚合物后处理过程:包括聚合物的输送、干燥、造粒、均匀化、贮存、包装等过程与设备。
(6) 回收过程:主要是未反应单体和溶剂的回收与精制过程与设备。
第二章石油化工路线从轻柴油制取乙烯和丙烯轻柴油(b.p<350)----裂解物为乙烯、丙烯、C4馏分裂解特点: 750—820度热裂解、停留时间0.2-- 0.5秒，控制烃类裂解分压，以抑制副反应。
5. 精制过程:脱酸、除水、除炔。
分离过程:深冷分离法乙炔和乙烯合成其他单体和树脂路线见书31和35—乙烯可以合成各种单体，从而得到各种合成树脂与合成橡胶。
例如:CH2=CH2—聚乙烯 CH2=CH2+CH3-CH=CH2—乙丙橡胶CH2=CH2+Cl2+O2—CH2Cl-CH2Cl—CH2=CHCl—聚氯乙烯CH2=CH2+CH3COOH+O2—CH2=CH-OOCCH3—聚乙酸乙烯酯—聚乙烯醇—维纶树脂第三章自由基聚合生产工艺引发剂的选择:(1)根据聚合操作方式和反应温度条件，选择适当分解速度的引发剂。
(2)根据引发剂的分解速度随温度的不同而变化，所以要根据反应温度选择合适的引发剂。
(3)根据分解速度常数选择引发剂。
(4)根据分解活化能Ed选择引发剂。
(5)根据引发剂的半衰期，选择引发剂。
间歇法悬浮聚合时，反应时间应是引发剂半衰期的2倍以上。
若无适当的引发剂，则可用复合引发剂，复合引发剂的半衰期tmt0.5m[I]m1/2 = t0.5A[I]A1/2 + t0.5B[I]B1/2连续聚合中，应根据物料在反应器中的平均停留时间选择适当的引发剂，未分解的引发剂量与停留时间的关系用经验式计算:v = ln2/( t/τ+ln2)τ= t，则有40%未分解的引发剂带出反应器，τ= t/6，则有10%未分解的引发剂带出反应器。
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第一章绪论5. 开发新产品或新工艺的步骤和需注意的问题有哪些？答：首先要了解材料应用的技术要求，提出聚合物的性能要求，根据性能要求明确聚合物分子组成及分子结构，然后拟定聚合配方及工艺措施，科学地解决合成性能及结构关系。
应注意高分子合成、结构及性能的关系；合成反应的理论和方法。
第二章生产单体的原料路线1.简述高分子合成材料的基本原料（即三烯、三苯、乙炔）的来源。
答:石油化工路线、煤炭路线、其他原料路线3.如何由石油原料制得芳烃？并写出其中的主要化学反应及工艺过程。
答：用全馏程石脑油（沸点<200°C的直馏汽油——由原油经常压法直接蒸馏得到的汽油）于管式炉中，820°C下裂解产生。
5.简述从三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）、三苯（苯、甲苯、二甲苯），乙炔出发制备高分子材料的主要单体合成路线（可用方程式或图表表示，并注明基本工艺条件）。
答：乙烯～聚乙烯、乙丙橡胶；丙烯～聚丙烯、聚氯丙烯；苯～聚苯乙烯、聚碳酸酯；丁二烯～顺丁橡胶、ABS树脂；甲苯～硝化～二硝基甲苯～二氨基甲苯～甲苯二异氰酸酯+多元醇～聚氨基甲酸酯6.如何由煤炭路线及石油化工路线生产氯乙烯单体？（1）石油化工路线：原油经炼制得到石脑油、煤油和柴油等馏分和炼厂气。
以此为原料进行高温热裂解可得到裂解气和裂解轻油。
裂解气经分离精制可得到乙烯、丙烯、丁烯和丁二烯等。
氧氯化法： 4CH2 CH2 + 2Cl 2 + O2 ——4 C2H3Cl + 2H2O（2）煤炭路线：煤炭经炼焦得煤气、氨、煤焦油和焦炭，焦炭与石灰石在高温炉中高温加热得到电石（CaC2），电石与 H2O 反应得到乙炔。
乙炔合成法：C2H2 + HCl ——C2H3Cl8.试述合成高分子材料所用单体的主要性能，在贮存、运输过程中以及在使用时应注意哪些问题？答:主要性能:能够发生聚合反应的单体分子应当含有两个或两个以上能够发生聚合反应的活性官能团或原子,仅含有两个聚合活性官能度的单体可以生成高分子量的线形结构高分子化合物,分子中含有两个以上聚合活性官能度的单体则要求生产分子量低的具有反应活性的聚合物。
1）防止与空气接触产生易爆炸的混合物或产生过氧化物2）提供可靠的措施保证在任何情况下贮罐不会产生过高的压力,以免贮罐爆炸3）防止有毒易燃的单体泄露出贮罐管道泵等输送设备4）防止单体贮存过程发生自聚现象,必要时添加阻聚剂5）贮罐应当远离反应装置以减少着火危险6)为防止贮罐内进入空气，高沸点单体的贮罐应当采用氮气保护.为防止单体受热后产生自聚现象,单体贮罐应当防止阳光照射并且采取隔热措施;或安装冷却水管,必要时进行冷却。
第三章游离基本体聚合生产工艺1.自由基聚合过程中反应速度和聚合物分子量与哪些因素有关？工艺过程中如何调节？答:影响因素:聚合反应温度,引发剂浓度,单体浓度,链转剂种类和用量。
反应温度的升高,所得聚合物的平均分子量降低；严格控制引发剂用量,一般仅为千分之几；严格控制反应温度在一定范围内以及其他反应条件;选择适当的分子量调节剂并严格控制其用量,由于聚合物品种的不同,采用的控制手段可能各有侧重,如PVC生产中主要定向单体转移,而速度与温度无关。
5.举例说明在自由基聚合过程中，调节剂，阻聚剂，缓聚剂的作用。
调节剂：种类很多，用来控制反应的时间，速率，pH值等各种条件。
阻聚剂：阻聚剂可以防止聚合作用的进行，在聚合过程中产生诱导期（即聚合速度为零的一段时间），诱导期的长短与阻聚剂含量成正比，阻聚剂消耗完后，诱导期结束，即按无阻聚剂存在时的正常速度进行。
缓聚剂：能迅速与游离基作用，减慢或抑制不希望有的化学反应物质，用于延长某些单体和树脂的贮存期。
7.以乙烯的本体聚合为例，说明本体聚合的特点。
答：乙烯气相本体聚合具有以下特点：（1）聚合热大；（2）聚合转化率较低；（3）基于乙烯高压聚合的转化率较低，即链终止反应非常容易发生，因此聚合物的平均分子量小；（4）乙烯高温高压聚合，链转移反应容易发生；（5）以氧为引发剂时，存在着一个压力和氧浓度的临界值关系。
12.聚乙烯的主要用途有哪些、可以采用哪些方法改进它的性能，开发新用途。
答：聚乙烯综合性能优异，卫生性好，因此广泛应用于各个工业部门和日常生活用品。
主要用于食品包装、工业品包装、化学药品包装、农用膜和建筑用膜等。
可通过控制压力，加入添加剂，通稀有气体，辐射等来改进他的性能。
14.试述聚苯乙烯和有机玻璃的优缺点及改性方向。
答:St:尺寸稳定性好,收缩率好吸湿性低,高折光率,易着色,导热系数随温度变化而变化,具有良好的介电性能和绝缘性,力学性能优异,耐碱、盐酸、磷酸、硼酸等,易燃烧,易发生静电,但不耐硝酸,不溶于非极性烷烃,但易溶于苯,甲苯,二甲苯中,耐候性差,易发生脆化。
改性方向:高抗冲击性（加入弹性体）,可发性PS（加入发泡剂）,与其他单体进行共聚,有AS AAS MBS ABS 等。
PMMA:高透明性,无毒无味,且耐候性良好,优异的无传导性,具有独特的电性能,耐电弧性及不漏电性能好。
缺点:力学性能中等,表面硬度低,易被划伤,具有一定的脆性。
改性:采用MMA与丁二烯共聚,具有表面硬度高,抗冲击性好,MMA与a-甲基苯乙烯共聚,具有很好的加工成型性。
第四章游离基悬浮聚合生产工艺3. 悬浮聚合与本体聚合相比有哪些特点？答:1)以水为分散介质,价廉,不需回收,安全,易分离。
2）悬浮聚合体系粘度低,温度易控制。
3）颗粒形态较大,可以制成不同粒径的粒子4）需要一定的机械搅拌和分散剂5）产品不如本体聚合纯净9. 悬浮聚合中主要的物系组成及其作用？答:物系组成:悬浮聚合是多相聚合体系,其中聚合体系由单体分散相（简单单体相）和水连续相（水相）组成.单体相主要由单体和引发剂组成,必要时还有调节剂和其他一些特定的配合剂.单体作为反应原料，引发剂诱导使反应进行.其他组分如调节剂,发泡剂等用来调节性能.水溶液相主要由水,分散剂及其他助剂所组成.用来对水相控制酸碱度,硬度,氯离子含量及机械杂质等.14. 简述PVC 悬浮聚合工艺过程。
答:首先将去离子水,分散剂及除引发剂以外的各种助剂,经计量后加于聚合反应釜中,然后加剂量的氯乙烯单体,升温至规定的温度.加入引发剂溶液或分散液,聚合反应随时开始,夹套同低温水进行冷却,在聚合反应激烈阶段应通5C以下的低温水,严格控制反应温度波动不超过正负0.2C.当反应釜压力下降至规定值后结束反应,方法为链终止剂,然后进入单体回收,干燥,筛选出去大颗粒后,包装得产品.第五章游离基乳液聚合生产工艺1. 试述乳液聚合的物系组成及其作用。
答:单体:聚合物单体材料—原材料。
水:比热大,易于清楚反应热,降低体系粘度,构成连续相,使液滴分散,溶解引发剂,pH调节剂等。
乳化剂:使单体在乳状液中稳定,使单体在胶术中增溶,使聚合物粒子稳定,增加聚合物稳定性,对乳液聚合起脆化作用,形成产生链转移或阻聚作用。
引发体系:在一定条件下分解产生自由基,从而引发反应。
3. 乳状液与悬浮液有什么不同？怎样破乳？答：乳状液的分散剂是液体，分散质也是液体。
悬浮液的分散剂是液体，分散质却是固体。
工业上常采用在胶乳中加入电解质并且改变pH值。
其他方法：机械破乳、低温冷冻破乳、稀释破乳。
17. 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？答：加入引发剂、水、乳化剂的时间顺序不同。
丁苯橡胶采用冷法进行乳液聚合，引发剂为氧化还原体系，聚合温度必须严格控制在5+0.5℃范围内。
氯乙烯采用种子聚合法。
丙烯酸酯采用半连续聚合法。
20. 有哪些高分子物是采用乳液聚合工艺来合成？说明它们的主要性能和用途。
答：丁苯橡胶、聚氯乙稀糊（树脂）、聚丙烯酸酯共聚物（涂料表面处理剂，粘合剂）(1)丁苯橡胶：具有较好的综合性能，其物理机械性能、加工性能和制品使用性能都与天然橡胶接近，其中耐磨、耐热、耐自然老化、气密性、永久变形和硫化速度等性能优于天然橡胶，只是抗撕裂强度、耐寒性和回弹性等较天然橡胶差。
能通过塑炼、混炼、压延与压出硫化工艺加工制成各型橡胶制品，因此在汽车、电器、制鞋等行业已获得了广泛的应用。
(2)丁腈橡胶：耐热性能优于天然胶、顺丁、丁苯及氯丁胶；生胶强度不高，加工时必须加入补强剂；脆性温度比氯丁胶、丁苯胶高；在电场中易极化，降低介电性能，属半导体胶；气密性较好。
主要用于耐油橡胶制品；制得性能优良的粘合剂，以及纺织、印刷、建筑上用胶制品。
(3)氯丁橡胶：耐油、耐候性好，耐化学稳定性好；硫调节的稳定性差，要在低温贮存，贮存期短；非硫调节的稳定性好；结晶性岁贮存温度而变化；未硫化胶在室温下数天会变硬；无站性，受热后融化，回复到无结晶状态，晶态变化是可逆的。
适宜作电缆护套，常用作飞机、汽车、发动机的点火电线，原子能发电厂的控制电缆，电话电线及电缆；制作耐油制品、胶管、耐热输送带、耐酸碱胶管、各种密封垫、耐油支撑垫等；制作印染、印刷、造纸等工业用胶辊、气袋、水坝、救生制品、胶布、衬里、涂料、机械模压制品等。
(4)ABS 树脂：具有良好的综合性能；无毒无嗅、耐冲击、质硬、尺寸稳定；耐化学药品性、电性能良好，易于成型和机械加工。
在家电工业中作设备部件；在机电工业中可用于制造齿轮、泵叶轮、轴承、仪表外壳、电话机、蓄电池槽、电子设备零件等；交通工业中作小汽车的车身、挡泥板等；还广泛用于生产管材、箱子、办公设备、玩具、食品包装容器以及家具等。
第六章 游离基溶液聚合生产工艺1. 自由基溶液聚合的特点有哪些？答:作为传热介质使体系系统传热较易,温度容易控制；体系粘度低,减少凝胶效应,可以避免局部过热;易于调节产品的分子量及其分布。
2. 自由基溶液聚合溶剂起什么作用？怎样选择溶剂？答:作用:a 溶剂对引发剂分解速度的影响 b 溶剂的链转移作用对分子量的影响 c 溶剂对聚合物分子的支化与构型的影响.溶剂的选择:a 考虑单体在所选择的溶剂中的溶解性 b 溶剂的活性:应当无阻聚或缓聚等不良影响以及考虑对引发剂的诱导分解作用. c 溶剂对聚合物溶解性能和对凝胶效应的影响:选用良溶剂时为均相聚合,有可能消除凝胶效应 d 选用沉淀剂时为沉淀聚合,凝胶效应显著.溶液聚合选择溶剂时应考虑溶剂的Cs 值 e 溶剂的毒性,安全性和生产成本.5. 简述溶液聚合法生产聚丙烯腈的主要组分及其作用。
答:单体:丙烯晴,丙烯酸甲酯,第三单体；分散介质:水 引发剂:水溶性的氧化-还原引发体系8. 试述腈纶纤维的合成工艺过程。
画出工艺流程图。
答：工艺流程图如下：去离丙烯腈丙烯酸甲酯衣康酸单钠盐异丙醇硫氰酸钠A IB N氧化硫脲合釜脱单体塔管道混合器原液贮槽泡塔加热器虑机品（溶液）丝混合单体冷凝器80～80.5％17％1～3％0.75％0.75％第七、八章 配位聚合和离子聚合生产工艺1. 离子型聚合与自由基溶液聚合对溶剂的要求有何区别？答:离子聚合:需使中性分子生成离子对,此时要求较高的能量,所以生成的粒子不稳定.必须在聚合前用溶剂在低温下使之稳定,不能使用强极性溶剂.多在低温下弱极性溶剂中反应.选择溶剂的原则应考虑溶剂极性大小,对离子活性中心的溶剂化能力,可能与引发剂产生的作用，以及熔点或沸点高低,是否容易精致提纯以及与单体,引发剂和聚合物的相容性等因素. 自由基聚合:a 考虑单体在所选择的溶剂中的溶解性 b 溶剂的活性:应当无阻聚或缓聚等不良影响以及考虑对引发剂的诱导分解作用. c溶剂对聚合物溶解性能和对凝胶效应的影响:选用良溶剂时为均相聚合,有可能消除凝胶效应 d选用沉淀剂时为沉淀聚合,凝胶效应显著.溶液聚合选择溶剂时应考虑溶剂的Cs值 e溶剂的毒性,安全性和生产成本5. 以丙烯定向聚合为例说明配位催化剂的组分对丙烯聚合过程和聚合性能的影响。