2025年聚合工艺证考试题(附答案)

2025年聚合工艺证考试题(附答案)一、单项选择题（共20题，每题2分，共40分。每题只有一个正确选项）1.以下哪种单体属于自由基聚合的典型单体？A.己内酰胺（缩聚）B.苯乙烯（自由基）C.对苯二甲酸（缩聚）D.环氧乙烷（离子聚合）2.悬浮聚合中，分散剂的主要作用是？A.提高反应速率B.防止单体挥发C.稳定单体液滴，防止团聚D.调节聚合物分子量3.聚合反应中，转化率的定义是？A.反应生成的聚合物质量与单体初始质量的比值B.反应消耗的单体物质的量与初始单体物质的量的比值C.聚合物中单体单元的数量与初始单体分子数的比值D.反应体系中聚合物体积与总体积的比值4.某乙烯聚合釜设计压力为2.5MPa（表压），正常操作压力为1.8MPa，当压力升至2.2MPa时应触发？A.联锁停车B.手动泄压C.报警但不停车D.加大引发剂进料量5.自由基聚合中，链终止反应主要包括？A.偶合终止和歧化终止B.链转移终止和氧化终止C.水解终止和中和终止D.配位终止和离子终止6.乳液聚合的关键组分是？A.引发剂、单体、水、乳化剂B.引发剂、单体、溶剂、分散剂C.催化剂、单体、水、阻聚剂D.催化剂、单体、溶剂、分子量调节剂7.聚合反应温度过高可能导致的后果不包括？A.聚合物分子量分布变宽B.引发剂分解过快，反应失控C.单体转化率降低D.设备内压升高，超压风险8.以下哪种聚合物由缩聚反应生成？A.聚乙烯（加聚）B.聚氯乙烯（加聚）C.尼龙-66（缩聚）D.聚丙烯（加聚）9.聚合釜夹套冷却水突然中断时，应首先采取的措施是？A.加大引发剂进料量以加速反应B.立即通入高压氮气置换C.启动备用冷却系统并降低搅拌转速D.关闭所有进料阀门并紧急泄压10.表征聚合物分子量的常用参数是？A.玻璃化转变温度（Tg）B.数均分子量（Mn）C.熔融指数（MI）D.结晶度11.离子聚合中，阳离子聚合的引发剂通常是？A.过氧化物（自由基）B.路易斯酸（如AlCl₃）C.金属钠（阴离子）D.偶氮二异丁腈（自由基）12.聚合反应中，阻聚剂的作用是？A.加速链增长反应B.与自由基结合，终止聚合反应C.提高单体的反应活性D.降低反应体系粘度13.某聚合工艺要求单体转化率达到95%，若初始单体量为1000kg，反应后未反应的单体为40kg，则实际转化率为？A.94%（(1000-40)/1000=96%）B.96%C.95%D.90%14.悬浮聚合与本体聚合的主要区别是？A.悬浮聚合使用溶剂，本体聚合不使用B.悬浮聚合在水相中进行，本体聚合在单体相中进行C.悬浮聚合需要乳化剂，本体聚合需要分散剂D.悬浮聚合产物为颗粒状，本体聚合产物为块状15.聚合釜搅拌器的主要作用是？A.防止单体分层，确保物料均匀混合B.提高反应温度C.降低体系粘度D.促进引发剂分解16.以下哪种情况会导致聚合物分子量偏低？A.引发剂浓度过高（自由基过多，链终止快）B.反应温度过低（链增长慢，分子量高）C.单体纯度过高（杂质少，分子量高）D.阻聚剂添加量不足（聚合更彻底，分子量可能高）17.聚合工艺中，尾气处理系统的主要目的是？A.回收未反应的单体B.提高反应压力C.降低体系温度D.增加引发剂浓度18.缩聚反应的特征是？A.反应过程中无小分子副产物生成（加聚）B.单体官能度至少为2（如二元酸+二元胺）C.反应速率快，转化率瞬间达到100%（自由基聚合）D.聚合物分子量与转化率无关（加聚）19.聚合反应失控的主要表现是？A.温度和压力持续快速上升B.搅拌电流降低C.单体进料量减少D.聚合物颜色变浅20.聚合工艺中，氮气置换的目的是？A.提高反应体系的氧化性B.排除氧气等阻聚杂质C.增加单体的溶解度D.降低反应体系粘度二、判断题（共15题，每题1分，共15分。正确填“√”，错误填“×”）1.自由基聚合中，引发剂的分解速率越快，聚合反应速率一定越高。（×，可能因自由基浓度过高导致链终止加快，反应速率反而下降）2.悬浮聚合的产物通常为珠状颗粒，便于后续加工。（√）3.缩聚反应中，单体转化率达到98%时，聚合物分子量可能仍未达到要求。（√，缩聚分子量与反应程度（P）相关，需P接近1才能得到高分子量）4.聚合釜的设计压力应低于操作压力，以确保安全。（×，设计压力需高于操作压力）5.乳液聚合中，乳化剂的作用是形成胶束，提供聚合场所。（√）6.聚合物的分子量分布越宽，加工性能可能越好（如流动性）。（√）7.聚合反应中，提高温度会同时加快引发剂分解和链增长速率，但对链终止速率无影响。（×，温度升高，链终止速率也加快）8.本体聚合的优点是产物纯度高，但散热困难，易导致局部过热。（√）9.阻聚剂应在聚合反应开始前加入，以防止单体在储存过程中自聚。（√）10.聚合工艺中，转化率达到100%时，反应体系中无残留单体。（×，实际无法完全转化，存在平衡或副反应）11.离子聚合对单体纯度要求较低，少量杂质不影响反应。（×，离子聚合对杂质敏感，如水、氧会终止反应）12.聚合釜搅拌器故障时，应立即停止所有进料并紧急降温。（√）13.聚合物的玻璃化转变温度（Tg）是其熔化的温度。（×，Tg是无定形聚合物从玻璃态转变为高弹态的温度，熔化温度为Tm）14.悬浮聚合中，分散剂用量过多会导致产物颗粒过细，难以分离。（√）15.聚合反应尾气中含有未反应的单体，需回收或处理达标后排放。（√）三、简答题（共5题，每题6分，共30分）1.简述自由基聚合的四个基本阶段及其特点。答：自由基聚合分为链引发、链增长、链终止和链转移四个阶段。-链引发：引发剂分解产生初级自由基，初级自由基与单体加成生成单体自由基（速率慢，控制总反应速率）。-链增长：单体自由基与单体不断加成，形成长链自由基（速率快，瞬间完成）。-链终止：两个链自由基通过偶合（生成饱和大分子）或歧化（生成饱和+不饱和大分子）反应终止（速率由自由基浓度决定）。-链转移：链自由基从其他分子（如单体、溶剂、引发剂）夺取原子，导致链终止和新自由基生成（可能降低分子量或引发新聚合）。2.悬浮聚合与乳液聚合的主要区别有哪些？（至少列出4点）答：-分散介质：悬浮聚合以水为分散介质，乳液聚合也以水为介质，但需乳化剂形成胶束。-聚合场所：悬浮聚合在单体液滴内进行，乳液聚合在胶束或乳胶粒内进行。-产物形态：悬浮聚合产物为珠状颗粒（粒径0.01-5mm），乳液聚合产物为乳胶粒（粒径0.05-0.2μm）。-分散剂/乳化剂：悬浮聚合使用分散剂（如聚乙烯醇、无机粉末）稳定液滴，乳液聚合使用乳化剂（如十二烷基磺酸钠）形成胶束。-产物后处理：悬浮聚合产物经脱水干燥即可，乳液聚合需破乳、洗涤、干燥。3.聚合反应温度控制的重要性体现在哪些方面？答：-影响反应速率：温度升高，引发剂分解速率和链增长速率加快，可能导致反应失控。-影响分子量：温度升高，链转移和链终止速率加快，分子量降低；温度过低，反应速率慢，转化率低。-影响产物结构：温度变化可能改变链终止方式（如偶合与歧化比例），影响分子量分布和支化度。-影响设备安全：温度过高会导致体系压力上升，超过设计压力可能引发超压爆炸。4.阻聚剂的作用机理是什么？生产中如何选择阻聚剂？答：作用机理：阻聚剂通过与自由基反应，生成稳定的自由基或非自由基产物，终止链增长反应。例如，对苯二酚与自由基加成后形成稳定的半醌自由基，无法继续引发聚合。选择原则：-针对性：根据聚合类型（自由基/离子）选择，自由基聚合常用酚类、醌类，离子聚合常用水、醇类。-有效性：阻聚效率高，少量即可抑制聚合。-相容性：与单体、溶剂相容性好，不影响后续聚合反应（需在聚合前脱除）。-稳定性：储存过程中不易分解或失效。5.聚合工艺中，紧急停车的操作步骤包括哪些？答：-立即停止所有进料（单体、引发剂、催化剂等），关闭进料阀门。-启动备用冷却系统（如开启冷冻水、增加夹套冷却水流量），降低反应温度。-停止搅拌（或保持低速搅拌，防止物料分层），避免机械能转化为热能。-开启泄压阀，将釜内压力缓慢泄至安全范围（注意控制泄压速率，防止物料喷出）。-通入氮气置换，排除体系内可燃气体（如乙烯、丙烯），防止爆炸。-记录停车时的温度、压力、物料状态等关键参数，为后续排查提供依据。四、计算题（共3题，每题5分，共15分）1.某聚丙烯装置采用本体聚合工艺，初始进料丙烯单体10吨，反应结束后未反应的丙烯为0.3吨，聚合物中丙烯单体单元的质量占比为99.5%（忽略副反应）。计算：（1）单体转化率；（2）聚合物产量（保留2位小数）。解：（1）转化率（X）=（初始单体量-剩余单体量）/初始单体量×100%=（10-0.3）/10×100%=97%（2）反应消耗的单体量=10-0.3=9.7吨聚合物产量=消耗的单体量×单体单元质量占比=9.7×99.5%≈9.65吨2.某自由基聚合反应使用过硫酸钾（KPS）作引发剂，其分解半衰期（t₁/₂）为60分钟（50℃）。若反应温度为50℃，初始引发剂浓度为0.01mol/L，求反应进行120分钟后，引发剂剩余浓度（已知引发剂分解为一级反应，公式：[I]=[I]₀×e^(-kt)，k=ln2/t₁/₂）。解：k=ln2/60≈0.01155min⁻¹t=120min[I]=0.01×e^(-0.01155×120)=0.01×e^(-1.386)≈0.01×0.25=0.0025mol/L3.某聚合釜内进行乙烯聚合反应，反应热为550kJ/kg（以生成的聚乙烯计）。若每小时生成聚乙烯2吨，夹套冷却水入口温度为25℃，出口温度为40℃，水的比热容为4.18kJ/(kg·℃)，忽略热损失，求冷却水流量（kg/h）。解：反应释放的总热量Q=2000kg/h×550kJ/kg=1,100,000kJ/h冷却水吸收的热量Q=cmΔT，其中ΔT=40-25=15℃m=Q/(cΔT)=1,100,000/(4.18×15)≈17,550.38kg/h五、案例分析题（共2题，每题10分，共20分）案例1：某PVC悬浮聚合装置在反应过程中，聚合釜温度突然从65℃升至72℃（正常控制范围60-65℃），压力从0.5MPa升至0.7MPa（设计压力1.0MPa），搅拌电流略有升高。（1）分析温度异常升高的可能原因；（2）提出应急处理措施。答：（1）可能原因：-引发剂进料量过大（如计量泵故障），导致链引发速率加快，反应放热增加。-冷却水系统故障（如冷却水泵跳闸、冷却水阀门堵塞），散热能力下降。-单体纯度低（含少量阻聚剂杂质被消耗后，聚合速率突然加快）。-搅拌器故障（如桨叶脱落），物料混合不均，局部反应剧烈放热。（2）应急处理措施：-立即停止引发剂进料，关闭引发剂阀门，切断反应热源。-检查冷却水系统，启动备用冷却泵，增大冷却水流量；若阀门堵塞，手动全开旁路阀。-降低搅拌转速（若电流过高，防止电机过载），但保持低速搅拌确保物料均匀散热。-开启聚合釜泄压阀，缓慢泄压至0.6MPa以下（注意控制泄压速率，避免物料喷出）。-若温度持续上升（如超过75℃），立即通入高压氮气置换，终止聚合反应。案例2：某PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）缩聚装置生产中，产品分子量（Mn）低于工艺要求（目标Mn=25,000，实际Mn=20,000），且端羧基含量偏高。（1）分析分子量偏低的可能原因；（2）提出改进措施。答：（1）可能原因：-反应程度（P）不足：缩聚反应需P接近1才能得到高分子量，可能因反应时间不足、真空度不够（无法有效脱除副产物水），导致P降低。-单体配比失衡：对苯二甲酸（PTA）与乙二醇（EG）的摩尔比偏离1:1（如EG过量），导致官能团摩尔比（r）降低，分子量下降（Mn=(1+r)/(1-rP)）。-催化剂活性不足：催化剂（如三氧化二锑）用量不足或失活，反应速率减慢，P无法提高。-反应温度过低：温度低导致反应速率慢，P未达目标；或温度过高导致副反应（如热降解），分子量下降。-端羧基含量偏高：可能因PTA过量（羧基未完全反应）或反应中乙二醇挥发，导致羧基残留。（2）改进措施：-延长反应时间，确保P≥0.995（Mn=25,000时，r=1，Mn=(1+r)/(1-rP)≈2/(1-P)→P≈0.9992）。-调整单体配比，严格控制PTA与EG的摩尔比为1:1.02-1.05（补偿EG挥发）。-检查催化剂添加量，补充新鲜催化剂（如三氧化二锑），确保活性。-提高