高聚物的生产过程简述

1、主要包括主要包括六个工序六个工序原料准备和精制过程原料准备和精制过程催化剂或者引发剂制备过程催化剂或者引发剂制备过程单体聚合过程单体聚合过程聚合物分离过程聚合物分离过程后处理后处理( (洗涤和干燥等洗涤和干燥等) )过程过程回收过程回收过程 1 1 高聚物生产过程的特点高聚物生产过程的特点 2 2 原材料的准备和精制原材料的准备和精制 3 3 引发剂和催化剂制备与保存引发剂和催化剂制备与保存 4 4 聚合反应过程聚合反应过程 5 5 高聚物生产中的分离过程高聚物生产中的分离过程 6 6 聚合物后处理聚合物后处理 7 7 回收过程回收过程 1 1）要求单体具有双键和有活性的官能团，分子中含碳）要

2、求单体具有双键和有活性的官能团，分子中含碳碳双键及二个或二个以上的官能团，通过分子中双键碳双键及二个或二个以上的官能团，通过分子中双键和活性官能团，生成高聚物。和活性官能团，生成高聚物。 2 2）不同的产品不同反应过程，控制分子量和分子结构）不同的产品不同反应过程，控制分子量和分子结构的方法也不一样的方法也不一样 3 3）生产过程中聚合或缩聚反应的热力学和动力学不同）生产过程中聚合或缩聚反应的热力学和动力学不同于一般有机反应于一般有机反应 4 4）生产的品种多，生产工艺流程差别很大。）生产的品种多，生产工艺流程差别很大。 5 5）聚合反应体系中物料有的是均相反应，有的是非均）聚合反应体系中物料

3、有的是均相反应，有的是非均相体系，而且反应过程中也有相态变化。相体系，而且反应过程中也有相态变化。 6 6）整个生产过程有统一的过程。）整个生产过程有统一的过程。 高分子材料合成工业的主要原料为单体和溶剂高分子材料合成工业的主要原料为单体和溶剂 合成高分子的生产中要求单体中杂质很少，纯合成高分子的生产中要求单体中杂质很少，纯度达到度达到9999烯烃及二烯烃单体中要求醛、酮、烯烃及二烯烃单体中要求醛、酮、炔烃含量很少。有害杂质不仅影响聚合和分子炔烃含量很少。有害杂质不仅影响聚合和分子量，影响引发剂和催化剂的活性为了防止单量，影响引发剂和催化剂的活性为了防止单体在贮存时自聚，加入一定的阻聚剂，在聚

4、合体在贮存时自聚，加入一定的阻聚剂，在聚合前通过蒸馏或用碱液洗涤除去阻聚剂。前通过蒸馏或用碱液洗涤除去阻聚剂。 杂质的危害：杂质的危害： 影响引发剂（阻聚、链转移）和催化剂影响引发剂（阻聚、链转移）和催化剂的活性、损害物性的活性、损害物性除阻聚剂方法除阻聚剂方法 1、与水互溶蒸馏、与水互溶蒸馏 2、与水不互溶蒸馏用碱液洗涤、与水不互溶蒸馏用碱液洗涤 同系物杂质精馏净化精制或者萃取精制同系物杂质精馏净化精制或者萃取精制 颗粒杂质离心脱去颗粒杂质离心脱去 用去离子水除去水中的钙镁及金属离子用去离子水除去水中的钙镁及金属离子 氧化还原杂质及微量杂质采用滴定法氧化还原杂质及微量杂质采用滴定法 需要脱水

5、时可采用变温或者干燥剂脱水需要脱水时可采用变温或者干燥剂脱水单体的贮存单体的贮存大多数单体为有机化合物有毒，易燃，易爆炸，在贮存时要注意大多数单体为有机化合物有毒，易燃，易爆炸，在贮存时要注意和考虑安全问题：和考虑安全问题：(1)(1)是防止单体与空气接触产生爆炸的混合物，或产生过氧化物；是防止单体与空气接触产生爆炸的混合物，或产生过氧化物；(2)(2)单体和溶剂贮存的温度不能高，在低温下贮存最好；单体和溶剂贮存的温度不能高，在低温下贮存最好；(3)(3)装单体和溶剂的容器设备、管道、开关不应有渗漏现象、一装单体和溶剂的容器设备、管道、开关不应有渗漏现象、一旦发现应及时解决；旦发现应及时解决；

6、(4)(4)在贮存区不得有烟火或引起火灾的物品；在贮存区不得有烟火或引起火灾的物品；(5)(5)对低沸点的单体和溶剂的容器及设备能耐高压。为了防止贮对低沸点的单体和溶剂的容器及设备能耐高压。为了防止贮罐内进入空气，可通入氯气保护；罐内进入空气，可通入氯气保护； (6)(6)为了防止因受热后单体产生自聚，单体贮罐及容器，避免阳为了防止因受热后单体产生自聚，单体贮罐及容器，避免阳光照射，注意采用隔热和降温措施，或安装冷却装置。光照射，注意采用隔热和降温措施，或安装冷却装置。 1 1、自由基聚合体系中所用引发剂有两类：、自由基聚合体系中所用引发剂有两类： 一是水溶性引发剂，主要为过硫酸盐及一是水溶性

7、引发剂，主要为过硫酸盐及氧化还原引发体系，使用前用水配成一氧化还原引发体系，使用前用水配成一定浓度后加入高位计量槽备用；定浓度后加入高位计量槽备用； 二是油溶性引发剂多为有机过氧化物二是油溶性引发剂多为有机过氧化物和偶氮化合物、使用前加入单体中溶解和偶氮化合物、使用前加入单体中溶解后混合均匀备用。后混合均匀备用。 2 2、离子型聚合所用催化剂制备、离子型聚合所用催化剂制备 离子型聚合所用催化剂品种多，包括离子型聚合所用催化剂品种多，包括: : 阳离子催化列阳离子催化列(BF3(BF3、TiCl4TiCl4、A1Cl3A1Cl3、SnCl4SnCl4等等) )、 阴离子催化剂阴离子催化剂( (烷

8、基锂、钾的化合物、钠烷基锂、钾的化合物、钠的化合物等的化合物等) )及配位络合催化剂体系及配位络合催化剂体系(TiA1(TiA1、NiAl BNiAl B、VAIVAI等金属等金属烷基化合物及金属氯化物等烷基化合物及金属氯化物等).).无论用什么聚合方法或缩聚方法合成高分子材料的生产实施无论用什么聚合方法或缩聚方法合成高分子材料的生产实施的方案中，需要考虑以下几个问题：的方案中，需要考虑以下几个问题： (1)(1)聚合的物系组成聚合的物系组成 (2)(2)各组分加入的顺序和方式各组分加入的顺序和方式 (3)(3)聚合反应过程中对反应热力学及动力学的控制聚合反应过程中对反应热力学及动力学的控制

9、(4)(4)反应设备及辅助装置反应设备及辅助装置 (1) (1)聚合的物系组成聚合的物系组成 包括单体、共聚单体、反应介质或溶剂反应要用的包括单体、共聚单体、反应介质或溶剂反应要用的引发体系或催化剂体系，及其他乳化剂调节剂等各引发体系或催化剂体系，及其他乳化剂调节剂等各种成分的用量及比例。种成分的用量及比例。 (2)(2)各组分加入的顺序和方式各组分加入的顺序和方式 (3)(3)反应热控制反应热控制 聚合反应过程中对反应热力学及动力学的控制也是很聚合反应过程中对反应热力学及动力学的控制也是很重要，具体表现为反应条件的控制，不同单体的反应重要，具体表现为反应条件的控制，不同单体的反应热不同，如表

10、热不同，如表4 41 1所示。所示。 (4)(4)反应设备及辅助装置反应设备及辅助装置 反应设备及辅助装置对反应很重要。反应设备及辅助装置对反应很重要。高压聚乙烯生产管式反应器高压聚乙烯生产管式反应器 一方面对使合成的高聚物的产品有很高纯度合乎规一方面对使合成的高聚物的产品有很高纯度合乎规定的质量指标；定的质量指标； 另一方面为了回收未反应的单体及溶剂，降低生产成另一方面为了回收未反应的单体及溶剂，降低生产成本，减少环境污染，所以对聚合后的物料必须进行分离。本，减少环境污染，所以对聚合后的物料必须进行分离。1 1、为什么需要进行分离、为什么需要进行分离 怎样分离？ 合成的方法多，品种不同，聚合

11、后产品的物系组成不同，分离的方法不一样。 离心分离机汽提塔汽提塔筛板的孔分布筛板的孔分布沉降式离心机结构示意图沉降式离心机结构示意图1 1、为什么要对聚合物进行后处理、为什么要对聚合物进行后处理经过分离过程制得的出体聚合物，含有一定的水分和未脱除经过分离过程制得的出体聚合物，含有一定的水分和未脱除的少量溶剂，需要经过脱水的少量溶剂，需要经过脱水 和干燥。和干燥。 2 2、设备与方法、设备与方法 生产设备是不同类型的脱水机生产设备是不同类型的脱水机, ,干燥器和干燥器和造粒机包装机等。造粒机包装机等。 合成树脂后处理过程如图合成树脂后处理过程如图4 41 1所示。所示。 PGL-A型喷雾干燥制粒

12、机 LPG高速离心喷雾 试验干燥机 挤压脱水挤压脱水 单体回收利用单体回收利用 溶剂回收利用溶剂回收利用 低聚物回收低聚物回收 塑料加工的关键环节。将各种形态的塑料塑料加工的关键环节。将各种形态的塑料(粉、粒料、粉、粒料、溶液或分散体溶液或分散体)制成所需形状的制品或坯件。成型的方制成所需形状的制品或坯件。成型的方法多达三十几种。它的选择主要决定于塑料的类型法多达三十几种。它的选择主要决定于塑料的类型(热热塑性还是热固性塑性还是热固性)、起始形态以及制品的外形和尺寸。、起始形态以及制品的外形和尺寸。加工热塑性塑料常用的方法有加工热塑性塑料常用的方法有挤出、注射成型、压延、挤出、注射成型、压延、

13、吹塑和热成型吹塑和热成型等，加工热固性塑料一般采用等，加工热固性塑料一般采用模压、传模压、传递模塑，也用注射成型递模塑，也用注射成型。层压、模压和热成型是使塑。层压、模压和热成型是使塑料在平面上成型。上述塑料加工的方法，均可用于橡料在平面上成型。上述塑料加工的方法，均可用于橡胶加工。此外，还有以液态单体或聚合物为原料的浇胶加工。此外，还有以液态单体或聚合物为原料的浇铸等。在这些方法中，以铸等。在这些方法中，以挤出和注射成型挤出和注射成型用得最多，用得最多，也是最基本的成型方法。也是最基本的成型方法。 压缩模塑压缩模塑。压缩模塑又称模压，是模塑料在闭合模腔。压缩模塑又称模压，是模塑料在闭合模腔内

14、借助加压内借助加压( (一般尚须加热一般尚须加热) )的成型方法。通常，压缩的成型方法。通常，压缩模塑适用于热固性塑料，如酚醛塑料、氨基塑料、不模塑适用于热固性塑料，如酚醛塑料、氨基塑料、不饱和聚酯塑料等。饱和聚酯塑料等。 压缩模塑由预压、预热和模压三个过程组成：压缩模塑由预压、预热和模压三个过程组成： 压缩模塑用的主要设备是压机和塑模。压机用得最多压缩模塑用的主要设备是压机和塑模。压机用得最多的是自给式液压机，吨位从几十吨至几百吨不等。有的是自给式液压机，吨位从几十吨至几百吨不等。有下压式压机和上压式压机。用于压缩模塑的模具称为下压式压机和上压式压机。用于压缩模塑的模具称为压制模具，分为三类

15、；溢料式模具、半溢料式模具不压制模具，分为三类；溢料式模具、半溢料式模具不溢式模具。溢式模具。 压缩模塑的主要优点是可模压较大平面的制品和能大压缩模塑的主要优点是可模压较大平面的制品和能大量生产，其缺点是生产周期长，效率低。量生产，其缺点是生产周期长，效率低。 层压成型层压成型。用或不用粘结剂，借加热、。用或不用粘结剂，借加热、加压把相同或不相同材料的两层或多层加压把相同或不相同材料的两层或多层结合为整体的方法。结合为整体的方法。 层压成型常用层压机操作，这种压机的层压成型常用层压机操作，这种压机的动压板和定压板之间装有多层可浮动热动压板和定压板之间装有多层可浮动热压板。压板。 层压成型常用的

16、增强材料有棉布、玻璃层压成型常用的增强材料有棉布、玻璃布、纸张、石棉布等，树脂有酚醛、环布、纸张、石棉布等，树脂有酚醛、环氧、不饱和聚酯以及某些热塑性树脂。氧、不饱和聚酯以及某些热塑性树脂。 冷压模塑冷压模塑。冷压模塑又叫冷压烧结成型，。冷压模塑又叫冷压烧结成型，和普通压缩模塑的不同点是在常温下使和普通压缩模塑的不同点是在常温下使物料加压模塑。脱模后的模塑品可再行物料加压模塑。脱模后的模塑品可再行加热或借助化学作用使其固化。该法多加热或借助化学作用使其固化。该法多用于聚四氟乙烯的成型，也用于某些耐用于聚四氟乙烯的成型，也用于某些耐高温塑料高温塑料( (如聚酰亚胺等如聚酰亚胺等) )。一般工艺过

17、。一般工艺过程为制坯程为制坯- -烧结烧结- -冷却三个步骤。冷却三个步骤。 传递模塑传递模塑。传递模塑是热固性塑料的一种成型。传递模塑是热固性塑料的一种成型方式，模塑时先将模塑料在加热室加热软化，方式，模塑时先将模塑料在加热室加热软化，然后压入巳被加热的模腔内固化成型。传递模然后压入巳被加热的模腔内固化成型。传递模塑按设备不同有工种形式：塑按设备不同有工种形式： 活板式；活板式； 罐罐式；式； 柱塞式。柱塞式。 传递模塑对塑料的要求是：在未达到固化温度传递模塑对塑料的要求是：在未达到固化温度前，塑料应具有较大的流动性，达到固化温度前，塑料应具有较大的流动性，达到固化温度后，又须具有较快的固化

18、速率。能符合这种要后，又须具有较快的固化速率。能符合这种要求的有酚醛、三聚氰胺甲醛和环氧树脂等。求的有酚醛、三聚氰胺甲醛和环氧树脂等。 低压成型低压成型。使用成型压力等于或低于。使用成型压力等于或低于1.41.4兆帕的摸压或兆帕的摸压或层压方法。层压方法。 低压成型方法用于制造增强塑料制品。增强材料如玻低压成型方法用于制造增强塑料制品。增强材料如玻璃纤维、纺织物、石棉、纸、碳纤维等。常用的树脂璃纤维、纺织物、石棉、纸、碳纤维等。常用的树脂绝大多数是热固性的，如酚醛、环氧、氨基、不饱和绝大多数是热固性的，如酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯、有机硅等树脂。聚酯、有机硅等树脂。 低压成型包括袋压法、喷射

19、法。低压成型包括袋压法、喷射法。 (1) (1) 袋压成型。借助弹性袋袋压成型。借助弹性袋( (或其它弹性隔膜或其它弹性隔膜) )接受流接受流体压力而使介于刚性模和弹性袋之间的增强塑料均匀体压力而使介于刚性模和弹性袋之间的增强塑料均匀受压而成为制件的一种方法。按造成流体压力的方法受压而成为制件的一种方法。按造成流体压力的方法不同，一般可分为加压袋成型、真空袋压成型和热压不同，一般可分为加压袋成型、真空袋压成型和热压釜成型等。釜成型等。 (2) (2) 喷射成型。成型增强塑料制品时，用喷枪将短切喷射成型。成型增强塑料制品时，用喷枪将短切纤维和树脂等同时喷在模具上积层并固化为制品的方纤维和树脂等同

20、时喷在模具上积层并固化为制品的方法。法。 挤出成型挤出成型。挤出成型也称挤压模塑或挤塑，它是在挤。挤出成型也称挤压模塑或挤塑，它是在挤出机中通过加热、加压而使物料以流动状态连续通过出机中通过加热、加压而使物料以流动状态连续通过口模成型的方法。口模成型的方法。 挤出法主要用于热塑性塑料的成型，也可用于某些热挤出法主要用于热塑性塑料的成型，也可用于某些热固性塑料。挤出的制品都是连续的型材，如管、棒、固性塑料。挤出的制品都是连续的型材，如管、棒、丝、板、薄膜、电线电缆包覆层等。此外，还可用于丝、板、薄膜、电线电缆包覆层等。此外，还可用于塑料的混合、塑化造粒、着色、掺合等。塑料的混合、塑化造粒、着色、

21、掺合等。 挤出成型机由挤出装置、传动机构和加热、冷却系统挤出成型机由挤出装置、传动机构和加热、冷却系统等主要部分组成。挤出机有螺杆式等主要部分组成。挤出机有螺杆式( (单螺杆和多螺杆单螺杆和多螺杆) )和柱塞式两种类型。前者的挤出工艺是连续式，后者和柱塞式两种类型。前者的挤出工艺是连续式，后者是间歇式。是间歇式。 挤拉成型挤拉成型。挤拉成型是热固性纤维增强塑料的成型方。挤拉成型是热固性纤维增强塑料的成型方法之一。用于生产断面形状固定不变，长度不受限制法之一。用于生产断面形状固定不变，长度不受限制的型材。成型工艺是将浸渍树脂胶液的连续纤维经加的型材。成型工艺是将浸渍树脂胶液的连续纤维经加热模拉出

22、，然后再通过加热室使树脂进一步固化而制热模拉出，然后再通过加热室使树脂进一步固化而制备具有单向高强度连续增强塑料型材。备具有单向高强度连续增强塑料型材。 通常用于挤拉成型的树脂有不饱和聚酯、环氧和有机通常用于挤拉成型的树脂有不饱和聚酯、环氧和有机硅三种。其中不饱和聚酯树脂用得最多。硅三种。其中不饱和聚酯树脂用得最多。 挤拉成型机通常由纤维排布装置、树脂槽、预成型装挤拉成型机通常由纤维排布装置、树脂槽、预成型装置、口模及加热装置、牵引装置和切割设备等组成置、口模及加热装置、牵引装置和切割设备等组成. . 注射成型注射成型。注射成型。注射成型( (注塑注塑) )是使热塑性或热固性模塑料先在加热料是

23、使热塑性或热固性模塑料先在加热料筒中均匀塑化，而后由柱塞或移动螺杆推挤到闭合模具的模腔中成筒中均匀塑化，而后由柱塞或移动螺杆推挤到闭合模具的模腔中成型的一种方法。型的一种方法。 注射成型几乎适用于所有的热塑性塑料。近年来，注射成型也成功注射成型几乎适用于所有的热塑性塑料。近年来，注射成型也成功地用于成型某些热固性塑料。注射成型的成型周期短地用于成型某些热固性塑料。注射成型的成型周期短( (几秒到几分几秒到几分钟钟) )，成型制品质量可由几克到几十千克，能一次成型外形复杂、，成型制品质量可由几克到几十千克，能一次成型外形复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的模塑品。因此，该方法适应性尺寸精确、带

24、有金属或非金属嵌件的模塑品。因此，该方法适应性强，生产效率高。强，生产效率高。 注射成型用的注射机分为柱塞式注射机和螺杆式注射机两大类，由注射成型用的注射机分为柱塞式注射机和螺杆式注射机两大类，由注射系统、锁模系统和塑模三大部分组成；其成型方法可分为：注射系统、锁模系统和塑模三大部分组成；其成型方法可分为： (1) (1) 排气式注射成型。排气式注射成型。(2) (2) 流动注射成型。流动注射成型。 (3) (3) 共注射成型。共注射成型。(4) (4) 无流道注射成型。无流道注射成型。(5) (5) 反应注射成型。反应注射成型。(6) (6) 热固性塑料的注射成型。热固性塑料的注射成型。热固

25、性塑料的注射成型应用最多的是酚醛塑料。热固性塑料的注射成型应用最多的是酚醛塑料。 吹塑成型吹塑成型。借气体压力使闭合在模具中的热型坯吹胀成为。借气体压力使闭合在模具中的热型坯吹胀成为中空制品，或管型坯无模吹胀成管膜的一种方法。该方法中空制品，或管型坯无模吹胀成管膜的一种方法。该方法主要用于各种包装容器和管式膜的制造。凡是熔体指数为主要用于各种包装容器和管式膜的制造。凡是熔体指数为0.04-1.120.04-1.12的都是比较优良的中空吹塑材料，如聚乙烯、的都是比较优良的中空吹塑材料，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、热塑性聚酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、热塑性聚酯、聚碳酸酯、聚

26、酰胺、醋酸纤维素和聚缩醛树脂等，其中以聚乙烯应用聚酰胺、醋酸纤维素和聚缩醛树脂等，其中以聚乙烯应用得最多。得最多。 (1) (1) 注射吹塑成型。注射吹塑成型。(2) (2) 挤出吹塑成型。挤出吹塑成型。(3) (3) 拉伸吹塑成型。适用于聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇拉伸吹塑成型。适用于聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯酯(PETP)(PETP)的吹塑成型。的吹塑成型。 (4) (4) 吹塑薄膜法。塑料薄膜可用许多方法制造，如吹塑、吹塑薄膜法。塑料薄膜可用许多方法制造，如吹塑、挤出、流延、压延、浇铸等，但以吹塑法应用最广泛。挤出、流延、压延、浇铸等，但以吹塑法应用最广泛。 该方法适宜于聚乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等薄膜的制造。该方法适宜于聚乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等薄膜的制造。 浇铸浇铸。在不加压或稍加压的情况下，将液态单体、树脂或其混合物注入。在不加压或稍加压的情况下，将液态单体、树脂或其混合物注入模内并使其成为固态制品的方法。浇铸法分为静态浇铸、嵌铸、离心浇模内并使其成为固态制品的方法。浇铸法分