《高分子合成工艺学》第一章 绪论

课程介绍 本体聚合工艺 悬浮聚合工艺 溶液聚合工艺 乳液聚合工艺
第一章 绪论 第一篇 自由基聚合工艺 第二篇 缩聚工艺
第三篇 逐步加聚工艺
第四篇 离子聚合、配位聚合工艺
第五篇 特种高分子合成工艺及聚合设备
课程要求 考试性质：考查
考试形式：平时（20%）
随堂（30%，自带A4纸2张） 论文（50%） 上课安排：中间某一周测验 倒数第二周总复习 最后一周随堂考试
课程特点
立足于工业成熟的生产方式、配方 以具体材料为例，介绍其工业生产设备、生 产配方、生产流程、生产工艺
介绍如何进行产品质量控制
如果辅以化工单元设备软件模拟效果会更理
想
现代工业特点
实习参观的企 业
现代工业特点
实习参观的企 业
现代工业特点
工业4.0 “工业4.0”已经成为制造业的一个流行概念。 这个词起源于几年前的德国汉诺威工业博 览会（Hannover Messe），它被定义为制造 业的电子计算机化，包括更高层次的互联 性、更智能的设备和机器与设备之间的通 信。 第一次工业革命是水和蒸汽动力带来的机 械化。第二次工业革命是电力的使用使大 规模生产成为可能。第三次工业革命是电 子工程和IT技术的采用，以及它们带来的生 产自动化。
http://www.timetimetime.net/yuedu/19383.html 说说我自大学至今12年化学之路遭遇的安全事故
3.聚合过程 高分子化合物的平均分子量、分子量分布以及 其结构对高分子合成材料的物理机械性能产生 重大影响，并且生产出来的成品不易进行精制 提纯，因此对聚合工艺条件和设备的要求很严 格： (a)要求单体高纯度，所有分散介质(水、有机溶 剂)和助剂的纯度都有严格要求。 (b)反应条件的波动与变化，将影响产品的平均 分子量与分子量分布，需要采用高度自动化控制。 (c) 对大多数合成树脂的聚合生产设备，在材质 方而要求不污染聚合物。
物料处理量大小悬殊，两者差别巨大 实验室设备小，很难对大型工业设备必然出现的许多工 程因素（传热、传质、流动与混合）作充分考察 在连续运转的工业应用上，如何保证设备的稳定和工艺 的重现性，其难度可想而知 还有降低工艺成本问题 往往中间加入很多步骤、一定规模的装置进一步研究各 步化学反应条件的变化规律，并解决实验室中所不能解 决或发现的问题 虽然化学反应本质不变，但最佳反应工艺则可能随实验 规模和设备等外部条件的不同而改变，所以需要进行中 试。 一旦工艺稳定，在产品生命周期内几乎不再进行调整
工业4.0 工业4.0是第四次工业革命。相对来说，这一次 变革仍然处于起步阶段。依靠高级的软件和能 够通信的机器设备，工业4.0将使工业生产进一 步优化。 工业4.0的关键是智能工厂。智能工厂是一种高 能效的工厂，它基于高科技的、适应性强的、 符合人体工程学的生产线。智能工厂的目标是 整合客户和业务合作伙伴，同时也能够制造和 组装定制产品。
现身 说法
当时用叔丁基锂做一个中试，每次大概10公斤 左右，叔丁基锂是一个带压罐，每次用之前都 要先充氮气让他带正压，然后从另外一个截门 往外放。这货是略带黄色的液体。（纯的叔丁 基锂是固体，但是纯的你买不到，没有物流敢 运输固体，更没有厂子敢保存固体，都是按照 你的需要配好了的戊烷溶液，固体叔丁基锂太 危险了，保存是在找死。）
现身 说法
最后终于把所有的火球都扑灭了，全场八百多人彻夜没睡 把全厂每个角落都筛了一遍，确保没有安全隐患残留，然 后那个项目当场下马！而且boss说了，今后再也不接需要 用正丁基锂和叔丁基锂的项目！那次是我在化工行业距离 死亡最近的一次，那真是生死一线！化工厂连手机钉头鞋 都不许穿，任何可能引发明火的行为都会被严厉的处罚。 那次，最多的时候十多个飘来飘去的火球满厂子乱窜 啊！！！
工业4.0
百事可乐的生产车间里，生产线上连续过来了三个瓶子， 每个瓶子都自带一个二维码，里面记录着这是为张三、李四 和王二定制的可乐。 第一个瓶子走到灌装处时，通过二维码的无线通讯告诉 中控室的控制器，说张三喜欢甜一点的，多放糖，然后控制 器就告诉灌装机器手，“加二斤白糖！”（张三真倒 霉……）。 第二个瓶子过来，说李四是糖尿病，不要糖，控制器就 告诉机器手，“这货不要糖！” 第三个瓶子过来，说王二要的是芬达，控制就告诉灌可 乐的机械手“你歇会”，再告诉灌芬达的机械手，“你上！” 多品种、小批量、定制生产，每一灌可乐从你在网上下 单的那一刻起，他就是为你定制的，他所有的特性，都是符 合你的喜好的。 这就是智能生产。
现身 说法
我们可是一个年产能万吨的大型炼化厂，里面有 一个火球是什么概念？！五A级安全警报啊！！ （现在是6A了）当时所有人都急了，抄起灭火器 就追上去喷啊！这时候更呆逼的事出现了！叔丁 基锂火球被灭火器一喷碎了，每一个碎沫都分身 成一个小火球边烧边做布朗无规则运动飘走。。。
当时我特么双脚一软就坐在车间 三层也就是顶层了，心说吾命休 矣！特么这要是一旦有哪怕一个 反应釜爆炸，就是几百个的连锁 爆炸，方圆几公里都夷为平地了， 还跑个毛啊！刘翔王军霞也跑不 掉啊！等死吧！这时候，全厂所 有的人都激动了：灭火器，防火 毯，消防沙，阻燃网，能抄的都 抄上了几百人全厂追火球！太危 险了啊！
打鱼不晒网 过去：三天打渔、两天晒网 天然纤维渔网：
吸水性强，易发霉，易腐蚀 强度差，不透明
合成纤维渔网：
不吸水，不会发霉，耐腐蚀 强度高，透明或不透明
1.1 高分子合成发展 机器不加油 用尼龙、聚甲醛等塑料制齿轮、活塞 摩擦系数小、自润滑性好，噪声小。
随身听全塑机芯
织布车间
1.1 高分子合成发展 人造器官照样用
1.3 高分子合成工艺过程
供电、 供水
原料准备与精制过程 引发剂配制过程
三废处理
聚合反应过程
回收过程 后处理过程
分离过程
1.3 高分子合成工艺过程 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。 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。 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。
世界天然橡胶2012消费分布
世界合成橡胶2010年产能分布（万吨）
1.2 高分子材料的生产与消费
据美国《Fiber Organon》 最新统计，2014 年世界 合成纤维生产前 15 名国 家和地区的生产量合计 占世界总产量的 97.3% ， 生产能力合计占世界总 生产能力的 97.3%
1.3 高分子合成工艺过程
仪征化纤：破解新产品研发到工业化生产“肠梗阻”
据了解，仪征化纤拥有多套聚酯 小试反应釜，为研发差别化、功 能化、高附加值聚酯新产品发挥 了基础研发作用。为强化科技创 新驱动，加快推进将试验室或小 试装置研发的新产品推上大装置 工业化稳定生产，仪征化纤启动
建设了首条万吨级聚酯研发装置项目，形成了从实验室的试 验釜、小试装置、中试装置到大规模装置工业化生产的聚酯 新产品研发体系。研发的新产品，经过该项目装置生产工艺 优化后，为大规模装置工业化生产提供验证，形成连续化聚 酯生产工艺和质量控制体系；通过产品试生产，提供一定批 量的功能性聚酯产品供用户试用和评价；根据产品升级要求， 可对现有聚酯产品工艺和质量进一步优化和提升，满足用户 需求。
我前单位牛人很多，但叔丁基锂都是第一次用，都知道这玩意特别易 燃，但谁也没用过，所以第一次特别小心。放料完毕之后，管路下面 立马放一个装满了沙子的桶接残液，边上干粉灭火器待命，地上滴上 叔丁基锂哪怕只有一滴，立马用一块浸满了乙醇的大毯子铺上擦！所 以头三次投料屁事没有，然后人就放松警惕，悲剧了…… 有一次放料完了管路就扔在一边，人就忙活着反应釜去了。眼看着管 路里面的残液往地上流，当时的工段长招呼地面清洁工用墩布擦一下， 清洁答应一声就往那走。这时叔丁基锂发烟后毫无预兆迅速引燃。更 牛的是，那团火离地飘了起来！！！
1.原料准备与精制过程
高分子合成工业的最主要原料是单体，其次是有些生 产过程中需要加入有机溶剂，都可能含有杂质可能对 聚合反应产生不利影响(单体纯度>99%)。 单体贮存注意： a. 防止单体与空气接触产生爆炸、产生过氧化物。 b. 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，以免贮罐爆破。贮存气体状态单体的贮罐应当 是耐压容器。贮罐还应当远离反应装置，以减少着火危险。 c. 防止有毒易燃的单体泄漏出贮罐、管道和泵等输送设 备。 d. 防止单体贮存中发生自聚现象，必要时应当添加阻聚 剂。使用时用NaOH洗涤。
3.聚合过程 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。
1.1 高分子合成发展
一个年产10万t合成纤维工厂相当于200多万 亩棉田的产量，也相当于2000万多头绵羊的 年产毛量， 我国如能年产100万t合成纤维，可节约2000 多万亩土地，可养活3000-4000万人口。
1.1 高分子合成发展 种田不靠天，作物得高产
1.1 高分子合成发展
第一章 绪论
1.1 高分子合成发展
1.2 高分子材料的生产与消费 1.3 高分子合成工艺过程
1.4废旧高分子材料的回收利用
1.1 高分子合成发展 生产1 kt天然橡胶，要300万株橡胶树，占 地约3万亩，而且需5000-6000人。 生产1 kt合成橡胶，厂房占地仅l0亩左右， 仅需几十人。现代化的合成橡胶生产装置一 条生产线年产量可高达5-8万t。年产100万t 天然橡胶可节约1000万亩土地，节约种植劳 动力500万人。
高分子合成工艺学
齐鲁工业大学材料学院
主讲：李仲伟 lizhw2007@126.com 2016.3
பைடு நூலகம்
教材
赵德仁
李克友
常州市金象干燥设备有限公司利用高端XSG旋转闪蒸干燥机， 可实现对大豆膳食纤维的高效烘干，目前已有多项案例应用 于国际市场。
干燥工艺流程
技术工艺（流程图）
实验室合成与工厂生产
人工心
人工肺
1.1 高分子合成发展 新一代的OLED显示器
一种能折叠的有机平板显 示器(OLED)
同液晶显示器相比
电耗小、亮度高、视角大、 厚度小、重量轻、可折叠
1.1 高分子合成发展
1.1 高分子合成发展 强度高—复合材料汽车、飞机、游艇
1.2 高分子材料的生产与消费
1.2 高分子材料的生产与消费
1.3 高分子合成工艺过程 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。 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。 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。
1.原料准备与精制过程
2.催化剂(或引发剂)配制过程 常用的引发剂是过氧化物和偶氮化合物，过硫 酸盐等。常用的催化剂是烷基金属化合物(如烷基铝，
烷基锌等)，金属卤化物(如TiCl4，TiCl3等)以及路易 士酸(例如BF3、SnCl4，FeCl3等)。
2.催化剂(或引发剂)配制过程 多数引发剂受热后有分解爆炸的危险，干燥、 纯粹的过氧化物易分解。因此工业上过氧化物 采用小包装，贮存在低温环境中，并且防火， 防撞击。 常用的催化剂烷基金属化合物很危险，易遇空 气燃烧或遇水爆炸。金属卤化物易水解生成腐 蚀气体。 2014年美国加州大学洛杉矶分校化学系Sangji在 处理叔丁基锂化学品注射器时发生着火事故，使 她发生三级烧伤随后治疗无效死亡。究其原因， Sangji当时没有穿着恰当的防护服。