聚合物合成工艺学各章重点及要点.doc

聚合物合成工艺学各章重点及要点部分内容不全，大家自己看书第一章 绪论1高分子化合物的生产过程及通常组合形式原料准备与精致，催化剂配置，聚合反应过程，分离过程，聚合物后处理过程，回收过程2聚合反应釜的排热方式有哪些夹套冷却，夹套附加内冷管冷却，内冷管冷却，反应物料釜外循环冷却，回流冷凝器冷却，反应物料部分闪蒸，反应介质部分预冷。第二章 聚合物单体的原料路线1生产单体的原料路线有哪些？ （教材P24-25） 石油化工路线，煤炭路线，其他原料路线（主要以农副产品或木材工业副产品为基本原料）2石油化工路线可以得到哪些重要的单体和原料？并由乙烯单体可以得到哪些聚合物产品？（教材P24-25、P26、P31）得到单体和原料：乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯。得到聚合物：聚乙烯、乙丙橡胶、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、维纶树脂、聚苯乙烯、ABS树脂、丁苯橡胶、聚氧化乙烯、涤纶树脂。 3. 合成聚合物及单体工艺路线 第三章 自由基聚合生产工艺 3-1自由基聚合工艺基础 1自由基聚合实施方法及选择 本体聚合、乳液聚合、溶液聚合、悬浮聚合。聚合方法的选择只要取决于根据产品用途所要求的产品形态和产品成本。 2引发剂及选择方法，调节分子量方法种类：过氧化物类、偶氮化合物，氧化还原体系。选择方法：（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）根据引发剂分解速度随温度的不同而变化，故根据反应温度选择适引发剂。（3）根据分解速率常数选择引发剂。（4）根据分解活化能选择引发剂。（5）根据引发剂的半衰期选择引发剂。分子量调节方法：控制引发剂用量、控制反应温度、选择适当分子量调节剂。 3-2本体聚合生产工艺1 本体聚合传热方法、排热措施 排热措施：采用预聚、后聚分步聚合法；反应达到一定转化率就分离出聚合物；较低温度，较低引发剂浓度下反应；紫外线或辐射引发聚合；强化聚合设备的传热。 3-3悬浮聚合生产工艺1悬浮聚合生产中的分散剂种类并举例，以及它们的作用机理。（教材P53-54） 保护胶类分散剂：天然高分子化合物及其衍生物（例如明胶、淀粉、纤维素衍生物）、合成高分子化合物（例如部分水解度的聚乙烯醇、聚丙烯酸及其盐等）。机理：作为保护胶的水溶性高分子化合物具有两性特性，当高分子被液滴表面吸附而产生定向排列，大分子中亲油链段与单体液滴表面结合，而亲水链段伸展在水中，因而产生空间位阻。 无机粉状分散剂：高分散性的碱土金属的磷酸盐、碳酸盐以及硅酸盐等。机理：存在于水相中的粉状物当两液滴相互靠近时，水分子被挤出，粉末在单体液滴表面形成隔离层从而防止了液滴的凝结。 2影响悬浮聚合颗粒形态的因素 （1）搅拌装置的形状、尺寸、转速等；（2）分散剂种类及用量；（3）水油比；（4）温度、引发剂、单体种类等。 3悬浮聚合物料组成（配方、名称及作用）单体相：引发剂、分子量调节剂、单体、润滑剂、防粘釜剂、抗鱼眼剂等。作用：提供聚合原料以及助剂。水相：去离子水、分散剂、助分散剂、pH调节剂。作用：提供聚合反应所需环境。 4悬浮聚合控制因素 缩短聚合周期的方法 大型聚合釜的传热方法 5粘釜产生原因、危害及防止措施。粘釜原因：物理因素：吸附作用；化学因素：粘附作用。危害：（1）传热系数下降；（2）产生“鱼眼”，使产品质量严重下降；（3）需要清釜，非生产时间加长。防止措施：（1）釜内金属钝化；（2）添加水相阻聚剂；（3）釜内壁涂极性有机物；（4）采用分子中有机成分高的引发剂；（5）提高装料系数，满釜操作。 3-4 乳液聚合工艺1乳液聚合中乳化剂的分类并举例说明，简述不同乳化剂的稳定性作用原理。 （教材P62-66）表面活性剂：离子型、非离子型、两性型。机理：（1）使分散相和分散介质的界面张力下降，从而使液滴自然聚集的能力下降；（2）表面活性剂分子在分散相液滴表面形成规则排列的表面层，亲水基团与水分子接触，亲油基团与油相分子接触，好似形成薄膜从而防止液滴聚集；（3）液滴表面带有相同电荷而相斥，阻止了液滴聚集。某些天然产物或其加工产品：如海藻酸钠，松香皂，蛋白质等。机理：在分散相液滴表面形成坚韧薄膜，阻止液滴聚集。高分散性粉状固体：如碳酸镁，磷酸钙等。机理：它被吸附于分散相液滴的表面，好似形成了固体薄层而阻止液滴聚集。2. 自由基乳液聚合生产中常用的破乳方法有哪些？ 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。3乳液聚合物料组成（配方、名称及作用） 单体：主要是乙烯基单体（氯乙烯、苯乙烯等） 反应介质水：去离子软水。 乳化剂：主要作用是在胶束中成核引发剂体系：常用引发剂：热分解引发剂、氧化-还原引发剂体系。其他添加剂：缓冲剂：调节pH；分子量调节剂：控制产品分子量；链终止剂：避免聚合反应阶段结束，残存的自由基和引发剂继续作用；防老剂：防止双键的氧化。4种子乳液聚合、核壳乳液聚合、反相乳液聚合 种子乳液聚合：在聚合物乳胶粒存在下，控制条件恰当，聚合过程中不存在新的粒子，仅在原有粒子上增大，原有粒子好似种子一样，得到粒径接近1m的乳胶粒。 核-壳乳液聚合：两种单体进行共聚，一种单体先聚合制成乳胶核，控制条件恰当，再加入另一种单体聚合成壳，形成核-壳聚合粒子。 反相乳液聚合：可溶于水的单体制备的单体水溶液，在油溶性表面活性剂作用下与有机相形成油包水型乳状液，再经油溶性引发剂或水溶性引发剂引发聚合反应形成油包水型聚合物胶乳。第四章 离子与配位聚合生产工艺1配位聚合第三代、第四代高效催化剂组成及作用茂金属催化剂 第三代催化剂：1.主催化剂：a，提供引发聚合的活性种；b，Ti反离子紧邻引发中心，提供配位定向能力。 2.助催化剂：a，形成活性中心，利于聚合速率提高；b，链转移作用和还原作用。 3.载体：a，化学、物理吸附作用；b，络合作用，形成缺电子氧桥或氯桥；c，提高活性中心热稳定性，寿命长，防止活化中心碰撞失活。 4.电子给予体：提高定向能力，产品等规度。 茂金属催化剂：具有极高活性、高度立构选择性以及分子量很窄的聚合物，单一催化活性中心。2配位聚合中，溶剂淤浆生产PP除热方式哪三种 夹套冷却、回流冷凝器、淤浆体外循环第五章 缩合聚合生产工艺1缩聚可逆平衡反应，脱去小分子以提高分子量方法 （1）强有力的抽真空系统 （2）激烈搅拌加大小分子扩散 （3）改善反应器结构、塔釜串联、后期卧式釜、熔体表面得到更新或薄层法涂布在运动的金属带上（4）通惰性气体带走小分子 2缩聚反应实施方法（五种）：熔融缩聚、溶液缩聚、界面缩聚、固相缩聚 3凝胶点计算方法：书P128第六章 逐步加聚生产工艺1简述一步法和两步法合成聚氨酯树脂原理， 合成聚氨酯三个基本反应（教材P135-137）2分别举例说明合成聚氨酯的原料异氰酸酯、多羟基化合物、扩链剂、催化剂的类型。（教材P138-146）3异氰酸酯指数R的概念及异氰酸酯用量计算R=异氰酸酯基团数/羟基数 计算见作业TDI的计算4控制聚氨酯泡沫塑料硬度、密度的方法第七章 高聚物改性工艺（了解）第八章 合成树脂及塑料概论（了解）第九章 通用塑料 9-1聚乙烯1高压法低密度聚乙烯生产方法（管式、釜式比较） 管式：物料在管内呈柱塞状流动，没有什么返混现象；反应器温度沿反应管的长度而有变化，因此反应温度有最高峰，所以所得聚乙烯的分子量分布较宽。 釜式：物料可以混合，反应温度均匀，还可以分区操作，以使各反应区具有不同温度，得到分子量分布较宽的聚乙烯。详细见书P2152提高乙烯单程转化率途径 （1）增加外部除去的热量Q；（2）降低乙烯进料温度；（3）适当提高反应温度；（4）反应釜串联，管釜串联等。 3线型低密度聚乙烯生产方法（3种：淤浆、溶液、气相）4高密度聚乙烯生产方法（3种） 气相本体聚合法，中压溶液法，溶剂淤浆法 9-2聚丙烯 1聚丙烯有哪四种生产方法：溶剂淤浆聚合、液相本体法、液相气相组合式连续本体聚合、气相本体聚合2调节分子量、及密度方法有哪些 通入氢气来调节分子量，适当增加支链来控制密度 9-3聚苯乙烯及苯乙烯共聚物 1GPPS、EPS的生产（本体法、溶液本体法、悬浮聚合法） 2ABS的生产方法有哪些（包括ACS、AES、AAS、MBS、MABS）：乳液聚合法、本体法以及两者结合法 3控制共聚物组成方法：饥饿效应控制共聚物组成：连续滴加混合单体，控制滴加速度，使反应体系中不出现明显积累。 9-4聚氯乙烯 1氯乙烯单体的生产方法：煤炭路线、石油路线（书P258） 2聚氯乙烯的三种聚合方法：悬浮聚合法、本体聚合法、乳液聚合法 3悬浮、本体、乳液（种子乳液、微悬浮聚合）：书P263 4种子乳液聚合种子胶乳用量的计算。P273 9-5其它热塑性塑料 1有机玻璃PMMA的单体的生产工艺：书P281 9-6热固性通用塑料 1酚醛树脂PF生产， 氨基树脂UF、MF生产（P286开始） 2环氧树脂EP包括单体生产、固化剂用量计算：单体生产见合成题，固化剂用量同复合材料计算胺用量相同3不饱和聚酯UP、凝胶化时间、“活性期” 凝胶化时间：自加入引发剂开始算起至液态溶液转变成软性胶状物的时间第十章 工程塑料 1聚酰胺PA1010生产：作业 2聚碳酸酯PC生产（双酚A+光气）：作业第十一章 合成纤维 1聚酯（绦纶）PET合成方法（包括原料TPA、EG、DMT、BHET）2PET生产工艺流程及控制（小分子排除、终点控制） 书P366 通入惰性气体来排除小分子，当搅拌马达功率达到最大时即为终点 3提高PET分子量的途径： 4腈纶（聚丙烯腈）生产：P382 5维尼纶（聚乙烯醇缩甲醛）生产：P387第十二章 合成橡胶概论（了解） 第十四章 合成橡胶、通用橡胶 乳聚低温丁苯橡胶生产配方、名称及作用：P440表格2丁苯冷胶氧化还原引发体系组成、引发机理：见作业 3合成橡胶的后处理（分离、破乳方法） 4溶聚丁苯橡胶生产（阴离子、SBS线型、星型）：P444第十六章 聚合反应设备1、聚合反应器特殊型式聚合反应器种类及选型原则 板框式聚合装置、卧式聚合釜、捏合机反应装置、螺杆机压机反应器、履带式聚合装置 选用原则：聚合反应器的操作特性、聚合反应及聚合过程的特性、聚合反应器操作特性对聚合物结构和性能的影响、经济效应。2、搅拌的功能要求及作用 功能要求：混合、搅动、悬浮、分散 作用：1）推动流体流动，混匀物料；2）产生剪切力，分散物料，并使之悬浮；3）增加流体的湍动，以提高传热效率；4）加速物料的分散和合并，增大物质的传递效率；5）高粘体系，可以更新表面，使低分子蒸出。3、搅拌器桨型，评价搅拌器性能的主要根据及选型原则 桨型：平桨、斜桨 主要根据：保证物料混合；消耗最少功率；所需费用最低；操作方便，易于制造和维修。 选用原则：1）对搅拌没有特殊要求的可参照使用类似搅拌器经验； 2）对搅拌器有严格要求且无类似过程提供参考则应对设备、工艺过程操作类别搅拌要求经济性全面分析，找到操作主控因素，再选择相应搅拌形式 3）在一定试验基础上，研究出最佳搅拌器叶形式、尺寸以及操作条件，再用相似模拟放大方法进行设计计算4、搅拌釜中流体的两种典型流况 宏观流动：流体以大尺寸在大范围中流动的状况