西科大 高聚物合成工艺学期末考试必备.doc

1、 名词解释本体聚合：本体聚合是单体中加有少量引发剂或不加引发剂依赖热引发，而无其他反应介质存在的聚合实施方法悬浮聚合：单体作为分散相悬浮于连续相中，在引发剂作用下进行自由基聚合的方法叫做悬浮聚合离子型聚合反应：单体在阳离子或阴离子作用下，活化为带正电荷或带负电荷的活性离子，再与单体连锁聚合形成高聚物的化学反应阳离子聚合：增长活性中心为带正电荷的阳离子的连锁聚合为阳离子聚合阴离子聚合：是增长碳阴离子在单体碳原子上进行的加成反应核壳乳液聚合：两种性质不同的单体，在种子乳液共聚合和复合乳液聚合中，可以得到异相分离结构的核壳型聚合物乳胶粒子，所以称这种聚合方法为核壳乳液聚合缩合聚合反应：含有反应性官能团的单体经缩合反应析出小分子化合物生成聚合物的反应称为缩合聚合反应熔融缩聚法：无溶剂情况下，使反应温度高于原料和生成的缩聚物熔融温度，即反应器中的物料在始终保持熔融状态下进行缩聚反应的方法反向悬浮聚合法：将水溶性单体的水溶液作为分散相悬浮于油类连续相中在引发剂作用下进行聚合的方法叫做反向悬浮聚合法固相缩聚法：反应温度在单体或预聚物熔融温度一下进行缩聚反应的方法溶液缩聚法：将单体溶解在适当溶剂中进行缩聚反应的方法乳化剂：可以使不溶于水的液体与水形成稳定的胶体分散系-乳化液的物质叫做乳化剂均相溶液缩聚：反应生成的聚合物如溶解于所用溶剂中为均相溶液聚合非均相溶液缩聚：反应生成的聚合物如不溶于所用溶剂中沉淀析出，为非均相溶液聚合逐步加成聚合：某些单体分子的官能团可按逐步反应的机理相互加成而获得聚合物，但又不析出小分子副产物，这种反应称为逐步加成聚合反应2、 填空1、 工业上常用某一温度下，引发剂半衰期的长短，或相同半衰期所需温度高低来比较引发剂活性2、 自由基聚合聚合作用可通过选择不同的链转移剂，或改变链转移剂的浓度，来达到调节聚合产物聚合度的目的3、 当初级粒子聚集体堆集时会产生孔隙，如果在聚合过程中，这些孔隙不被吸收作用或后来生成的聚氯乙烯分子锁填充，则最终产品为多孔性形状不规整的颗粒，即疏松性树脂：否则为孔隙甚少，形状近于圆球的紧密型树脂4、 将水溶性的单体的水溶液作为分散相悬浮于油类连续相中在引发剂作用下进行聚合的方法叫做反向悬浮聚合法5、 与引发剂的半衰期概念相似，有人引用链转移剂的50%转化率概念，用U1/2表示，其意义是链转移剂消耗50%时的单体转化率6、 动力学链长与单体浓度成正比，而与引发剂浓度的平方根成反比7、 高聚物是高分子化合物的简称，是由成千上万个原子通过化学键连接而成的高分子所组成的化合物8、 水相由去离子水、分散剂、助分散剂、pH调节剂等组成9、 溶液聚合所用的溶剂为水和有机溶剂10、 溶液聚合所用的溶剂为有机溶剂时，引发剂为可溶于有机溶剂的过氧化物或偶氮化合物11、 根据自由基聚合原理可知，影响所得聚合物平均分子量的主要因素有聚合反应温度，引发剂浓度和单体浓度，链转移剂的种类和用量12、 引发剂的分解速度不仅与温度有关，而且受反应介质的影响13、 聚合过程的操作方式分为间歇操作和连续操作14、 常温常压下，由光气和双酚A反应生成聚碳酸酯的方法有光气溶液法和界面缩聚法15、 在乳液聚合中，影响聚合反应条件的主要因素有，乳化剂的影响，引发剂浓度的影响，搅拌强度的影响和反应温度的影响16、工业上生产PVC黏壶的物理因素有吸附作用和粘附作用3、 简答题1、 有机分散相液滴在连续相水中稳定分散应具备的条件：（1）在有机分散相与水连续相的界面之间应当存在保护膜或粉状保护层以防止液滴凝结。（2）反应器的搅拌装置应具备有足够的剪切速率以使凝结的液滴重新分散。（3）搅拌装置的剪切力应当能够防止两相由于密度的不同而分层2、 悬浮聚合过程中影响颗粒大小及其分布的因素有以下几点：（1）反应器集合形状的因素。（2）操作条件因素。（3）材料数据因素。（4）随水相中分散剂浓度的增加和表面张力的下降，聚合物颗粒粒径下降。（5）分散相粘度增加，则凝结的粒子难以打碎，因而平均粒径增加3、 悬浮聚合过程生产的聚合物化学性质与本体聚合、乳液聚合性能为什么不同？（1）影响聚合物加工的熔融性能（2）离子水中存在微量金属离子，影响所得聚合物的热稳定性（3）单体不可能完全不溶于水，在水相中可能生成聚合物核心，从而增长为颗粒，它的性能可能与正常途径生成的聚合物颗粒不完全相同 4、 乳液聚合的特点优点：（1）在乳液聚合过程中水作为分散介质，它具有较高的比热，对于聚合反应热的清除十分有利（2）聚合反应生成的高聚物呈高度分散状态，反应体系的粘度始终很低（3)分散体系的稳定性优良，可以进行连续操作缺点：（1）聚合物分离析出时，需要加破乳剂（2）如果直接进行喷雾干燥以生产固体合成树脂（粉状），则需要大量热能，而且所得聚合物的杂质含量较高。5、 减少聚氯乙烯粘釜的措施：尽可能减少釜内壁与活性聚合物接触（1）使聚合物内壁金属钝化（2）添加水相阻聚剂，终止水相中的自由基（3）釜内壁涂布某些极性有机化合物，防止金属表面发生引发剂聚合或大分子活性链接触釜壁就被终止聚合而钝化（4)采用分子中有机成分较高的引发剂6、 溶液缩聚中溶剂的作用：（1）降低反应温度，稳定反应条件（2）使难熔的单体原料溶解为溶液以促进化学反应（3）降低反应物料体系的 粘度，吸收反应热量，有利于热交换（4）可与反应生成的小分子副产物形成共沸物带出反应体系，或与小分子化合物发生化学反应以消除小分子副产物（5）溶剂可兼起缩合剂的作用（6）溶剂还可产生催化剂的作用（7）直接合成缩聚物溶液用作粘合剂或涂料7、 水相沉淀聚合的优点：（1）采用水溶性的氧化-还原引发体系，可在较低温度下引发聚合，得到的聚合物色泽较白（2）反应热容易控制，且产物的分子量分布较窄（3）聚合速度快，转化率高（4）聚合物为固体粒子，可溶解后纺丝，也可转送其他化纤厂纺丝（5）氧化-还原引发体系中，若以过硫酸盐为氧化剂，可使聚丙烯晴分子中含有磺酸基团，可染性增强，使第三单体用量减少，可节约成本缺点：聚合物必须进行溶解，聚合、纺丝分两步进行，生产不连续化8、 界面缩聚的特点：（1）界面锁具是在两相界面层进行的复相反应，具有明显的表面反应的特点（2）界面缩聚是扩散控制的过程，过程的总速率决定于扩散速率，反应速率快（3）反应条件温和，室温至数十倍（4）单体不需要等量（5）反应不可逆，聚合物分子量高（60）界面缩聚对有机溶剂的选择很重要，将影响产物的分子量，大部分缩聚反应在界面的有机溶剂一侧进行，要求所选的有机溶剂可以使高分子量聚合物沉淀析出4、 问答题1、 工业生产中实现缩聚反应以生产线型高分子量缩聚物的方法主要有（1）熔融缩聚法（2）溶液缩聚法（3）界面缩聚法（4）固相缩聚法熔融缩聚法的优点：生产工艺过程简单，生产成本较低。可连续法生产直接纺丝。聚合设备的生产能力高。缺点：反应温度高，要求单体和缩聚物在反应温度下不分解，单体配比要求严格，反应物料粘度高，小分子不易脱除。局部过热可能产生副反应，对聚合设备密封性要求高溶液缩聚的优点：溶剂存在下可降低反应温度避免单体和产物分解。反应平稳易控制。可与产生的小分子 共沸或与之反应而脱除。聚合物溶液可直接用作产品。缺点：溶剂可能 有毒，易燃，提高了成本。增加了缩聚物分离、精制、溶剂回收等工序，生产高分子量产品时须将溶剂蒸出后进行熔融缩聚界面缩聚的优点：反应条件缓和，反应是不可逆的，对两种单体的配比要求不严格。缺点：必须使用高活性单体，如酰氯，需要大量溶剂，产品不易精制固相缩聚反应的优点：反应温度低于熔融缩聚温度，反应条件缓和。缺点：原料需充分混合，要求达一定细度，反应速度低，小分子不易扩散脱除2、 说出聚合反应的四个阶段，并阐述这四个阶段的标志聚合反应的四个阶段：（1）单体分散阶段（2）乳胶粒生成阶段（3）乳胶粒长大阶段（40）聚合完成阶段单体分散阶段（反应前阶段）：釜内加入引发剂前，先加水，逐渐加入乳化剂，当乳化剂少时，以单分子形式溶于水中。体系是真溶液，当乳化剂浓度达到CMC值时，再加入乳化剂则以胶束形式出现，每个胶束大约由500-200个乳化剂分子组成，尺寸约为5-10nm，胶束浓度为1018个/L。宏观上稳定时单分子乳化剂浓度与胶束均为定值。微观上单体分子乳化剂与胶束乳化剂之间建立了动态平衡向釜内加入单体后，在搅拌的作用下，单体分散成珠滴，部分乳化剂分子被吸附到单体珠滴表面，形成单分子层，乳化剂分子的亲油基团向内，亲水基团向外，形成单体珠滴，使单体珠滴稳定地悬浮在水相中，此时，单体珠滴直径为10-20m，浓度为1012个/ml。另外，在胶束的增溶作用下，将一部分溶解在水中的单体由水相吸收到胶束中，形成增溶胶束中所含单体量为单体总量的1%。胶束增溶的家国使胶束体积膨大到原来的2倍，实际上单体珠滴、水相及胶束之间扩散建立了动态平衡乳胶粒生成阶段：其标志有三（1）从聚合开始到未成核的胶束全部消失（2）转化率从0%-15%