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。

c.优点：反应条件易控制，便于改变工艺条件。所以灵活性大，适于小批量生产，容易改变品种和牌号。

连续聚合:单体和引发剂（催化剂）等连续进入聚合反应器，反应得到的聚合物连续不断地流出聚合反应器。目前只有悬浮聚合方法尚未实现大规模连续生产。连续聚合特点：

a.聚合反应条件是稳定的，容易实现操作过程的全部自动化，机械化，所得产品的质量规格稳定。

b.设备密闭，减少污染，适合大规模生产，劳动生产率高，成本较低。

c.缺点：不宜经常改变产品牌号，所以不便小批量生产。

3、简述高分子合成工业的三废来源、处理方法以及如何对废旧材料进行回收用。废气主要来自气态和易挥发单体积有机溶剂或单体合成过程中使用的气体。

粉尘则主要来自聚合后树脂干燥过程

废水主要来源于聚合物分离和洗涤操作排放的废水和清洗设备产生的废水。

对于三废的处理：

首先在进行工厂设计时应当考虑将其消除在生产过程中，不得已则考虑它的利用，尽可能减少三废的排放量；必须进行排放时，应当了解三废中所含各种物质的种类和数量，有针对性的进行回收利用和处理，最后再排放到综合废水处理场所。解决废旧塑料途径：

作为材料再生循环利用（再生）

（2）作为化学品循环利用（解聚成单体或裂解成燃油）

（3）作为能源回收利用（燃料）

第二章生产单体的原料路线

1、生产单体的原料路线有哪些？（教材P24-25）

单体原料来源路线为：石油化工路线、煤炭路线和其它原料路线，

2.石油化工路线可以得到哪些重要的单体和原料？简述石油化工路线裂解生产乙烯单体的过程，并由乙烯单体可以得到哪些聚合物产品？（教材P24-25、P26、P31）

原油经石油炼制得到汽油、石脑油、煤油、柴油等馏分和炼厂气，然后用它们做原料进行高温裂解分离得乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯等。

原油+水蒸气-----裂解------分离-------乙烯

第三章自由基聚合工艺

主要用于乙烯基单体和二烯烃类单体的聚合或共聚。所得线型高分子量聚合物分子结构的规整性较差，无定形聚合物。

自由基聚合实施方法所用原材料及产品形态

四种聚合方法的工艺特点

聚合方法的选择

聚合方法的选择取决于聚合物性质。相同性能的产品，产品质量好，设备投资少，生产成本低的方法将得到发展，其它方法则逐渐被淘汰。

乙烯基单体和二烯单体合成树脂四种聚合方法

合成橡胶由于易结块乳液聚合方法

自由基聚合引发剂

(1)过氧化物类：通式为R-O-O-H 或R-O-O-R

过氧化二苯甲酰(BPO)

过氧化二酰基和过氧化碳酸酯等化合物在分解时除产生自由基外，还放出CO2气体。

无机过氧类引发剂

过硫酸盐，如过硫酸钾K2S2O8 和过硫酸铵(NH4)2S2O8等，能溶于水，多用于乳液聚合和水溶液聚合

偶氮化合物

偶氮化合物通式：

偶氮二异丁腈(AIBN)

氧化还原引发体系

在还原剂存在下，过氧化氢、过酸盐和有机过氧化物的分解活化能显著降低。低温或常温条件下进行自由基聚合时，常采用过氧化物-还原剂的混合物作为引发体系。

氧化-还原体系产生自由基的过程是单电子转移过程，即一个电子由一个离子或由一个分子转移到另一个离子或分子上去，因而生成自由基。

引发剂的选择

(a)根据聚合方法选择适当溶解性能的水溶性或油溶性的引发剂。

(b)根据聚合操作方式和反应温度选择适当分解速度的引发剂

(c)根据分解速度常数选择引发剂

(d)根据分解活化能Ed选择引发剂。

(e)根据引发剂的半衰期选择引发剂。

链转移反应