聚合物合成原理和工艺ppt课件
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微观结构对高分子的聚集体的综合物性的变化起关键性的作用
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.
?
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。
包括：PPS（聚苯硫醚）、PI（聚酰亚胺）、PSF（聚砜）、PEEK （聚醚醚酮）、PAR（聚芳脂）、PHB（多羟基丁酸脂）、TLCP （向温性液晶聚合物）、PTFE（聚四氟乙烯）。
家用电器：电视机音响器材、电冰箱及洗衣机的零件及外壳 都是塑料制品。
液晶显示器。 按聚合物的物理状态，工程塑料可分为结晶型和 无定型两类。
结晶型工程塑料：PA、POM、PBT、PET、PPS、 PHB、PEEK、iPP、氟塑料等；
无定型工程塑料：PC、PPO、PAR、PSF
合成纤维：合成树脂经过纺丝及后处理制得的纤维
高分子 1
工程塑料(Engineering Plastics)：一般是指能在较宽温度范
围内和较长使用时间，保持优良性能，并能承受应力作为
结构材料使用的一类塑料。 通常采用评价工程塑料的耐热性来分类，可划分为两大类。 通用工程塑料：长期使用温度在100-150℃的塑料。
工程塑料合金化技术：IPN技术、原位复合技术、反应增 容技术以及接枝共聚和嵌段共聚技术等方法
高分子材料分子设计中提出的对新合成材料的性能要求， 对性能起决定作用的是高分子的微观结构。
高分子的微观结构包括：分子量及其分布；高分子的一次、 二次、三次及高次结构；大分子上官能团、链节组成等.
这些微观结构的变化直接影响高分子的一系列性能。
1. P的影响
提高反应体系压力，促使分子间碰撞，加速聚合反应， 提高聚合物的产率和分子量，同时使PE分子链中的支 链度及乙烯基含量降低。
压力增加，导致产品密度增大。压力不能过高，否则 设备制造困难。一般工业上采用150-200 MPa.
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
（1）使反应进行到一定转化率就分离出聚合物； （2）采用较低的反应温度、较低浓度的引发剂进行聚合； （3）将聚合过程分步进行，控制“自动加速效应”，使放热 均
匀； （4）强化聚合设备的传热； （5）采用紫外光或辐射引发聚合，降低反应温度，利于热的
传递。
由于反应体系粘度大，分子扩散困难，所以形成的聚合物分 子量分布变宽。
高分子的流变性能与温度也有关系，当分子量大小相同， 支链数相同，流动的粘度主要决定于温度的变化
通过分子设计，制得合乎要求的高分子，主要是通过合成 反应使生成的高分子的结构、组成及物性达到设计的目的
分子设计的关键：合成反应的机理、条件及实施方法，因 为合成反应的结果决定了分子的组成、接枝的效率及物性。 配位聚合 定向聚合的核心问题：催化剂体系的研究。
已实现工业化生产的有：PVC、PS、PMMA、（甲基） 丙烯酸酯共聚合物等。
搅拌强度、分散剂的保护和分散能力以及聚合温度均对初 级粒子和聚集体的堆砌情况有较大影响，它们是影响颗粒 形貌的重要因素。
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。
优点：制得的高聚物具有立构规整结构
Chapter 2
自由基聚合: 当前许多重要的高分子材料，如HPPE、PVC、PS、 PMMA、聚乙酸乙烯酯、聚丙烯腈、氯丁橡胶、丁苯橡 胶、丁腈橡胶及ABS树脂等都是采用自由基聚合反应而成。
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 （？）
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
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。
本体聚合反应中要解决的主要问题是：单体聚合时强烈的 放热与聚合体系散热矛盾 。
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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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。
包括：PPS（聚苯硫醚）、PI（聚酰亚胺）、PSF（聚砜）、PEEK （聚醚醚酮）、PAR（聚芳脂）、PHB（多羟基丁酸脂）、TLCP （向温性液晶聚合物）、PTFE（聚四氟乙烯）。
家用电器：电视机音响器材、电冰箱及洗衣机的零件及外壳 都是塑料制品。
液晶显示器。 按聚合物的物理状态，工程塑料可分为结晶型和 无定型两类。
结晶型工程塑料：PA、POM、PBT、PET、PPS、 PHB、PEEK、iPP、氟塑料等；
无定型工程塑料：PC、PPO、PAR、PSF
合成纤维：合成树脂经过纺丝及后处理制得的纤维
高分子 1
工程塑料(Engineering Plastics)：一般是指能在较宽温度范
围内和较长使用时间，保持优良性能，并能承受应力作为
结构材料使用的一类塑料。 通常采用评价工程塑料的耐热性来分类，可划分为两大类。 通用工程塑料：长期使用温度在100-150℃的塑料。
工程塑料合金化技术：IPN技术、原位复合技术、反应增 容技术以及接枝共聚和嵌段共聚技术等方法
高分子材料分子设计中提出的对新合成材料的性能要求， 对性能起决定作用的是高分子的微观结构。
高分子的微观结构包括：分子量及其分布；高分子的一次、 二次、三次及高次结构；大分子上官能团、链节组成等.
这些微观结构的变化直接影响高分子的一系列性能。
1. P的影响
提高反应体系压力，促使分子间碰撞，加速聚合反应， 提高聚合物的产率和分子量，同时使PE分子链中的支 链度及乙烯基含量降低。
压力增加，导致产品密度增大。压力不能过高，否则 设备制造困难。一般工业上采用150-200 MPa.
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
（1）使反应进行到一定转化率就分离出聚合物； （2）采用较低的反应温度、较低浓度的引发剂进行聚合； （3）将聚合过程分步进行，控制“自动加速效应”，使放热 均
匀； （4）强化聚合设备的传热； （5）采用紫外光或辐射引发聚合，降低反应温度，利于热的
传递。
由于反应体系粘度大，分子扩散困难，所以形成的聚合物分 子量分布变宽。
高分子的流变性能与温度也有关系，当分子量大小相同， 支链数相同，流动的粘度主要决定于温度的变化
通过分子设计，制得合乎要求的高分子，主要是通过合成 反应使生成的高分子的结构、组成及物性达到设计的目的
分子设计的关键：合成反应的机理、条件及实施方法，因 为合成反应的结果决定了分子的组成、接枝的效率及物性。 配位聚合 定向聚合的核心问题：催化剂体系的研究。
已实现工业化生产的有：PVC、PS、PMMA、（甲基） 丙烯酸酯共聚合物等。
搅拌强度、分散剂的保护和分散能力以及聚合温度均对初 级粒子和聚集体的堆砌情况有较大影响，它们是影响颗粒 形貌的重要因素。
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。
优点：制得的高聚物具有立构规整结构
Chapter 2
自由基聚合: 当前许多重要的高分子材料，如HPPE、PVC、PS、 PMMA、聚乙酸乙烯酯、聚丙烯腈、氯丁橡胶、丁苯橡 胶、丁腈橡胶及ABS树脂等都是采用自由基聚合反应而成。
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 （？）
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
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。
本体聚合反应中要解决的主要问题是：单体聚合时强烈的 放热与聚合体系散热矛盾 。