高聚物生产技术第三版张立新习题答案

PAGE24学习情境一认识高聚物一、名词解释1.高聚物是由许多相同的、简单的重复单元通过共价键连接而成的大分子所组成的化合物。2.单体用于合成聚合物的低分子化合物。3.高聚物相对分子质量多分散性高聚物都是由一组聚合度不等、结构形态不同的一系列同系物的混合物所组成，该特点被称为高聚物相对分子质量的多分散性。4.碳链高聚物高分子主链完全由碳原子组成的聚合物，如聚乙烯、聚丙烯等。5.杂链高聚物高分子主链中除碳原子外，还有氧、氮、硫等杂原子组成的聚合物，如聚酯、聚酰胺等。6.塑料在一定温度和压力下具有流动性，可塑化加工成型，而产品最后能在常温下保持形状不变的一类高分子材料。7.橡胶在室温下具有高弹性的高分子材料称为橡胶。它在外力作用下能发生较大的形变，当外力解除后，又能迅速恢复其原来形状。8.纤维柔韧、纤细，具有相当长度、强度、弹性和吸湿性的丝状高分子材料称为纤维。二、填空题1.高聚物与小分子化合物比较主要特点是（相对分子质量大）、（分子链长）、（相对分子质量具有多分散性）。2.高聚物按高分子主链结构可分为（碳链高聚物）、（杂链高聚物）、（元素有机高聚物）和（无机高聚物）。3.高聚物按用途分为三大合成材料即（塑料）、（橡胶）和（纤维）。4.高聚物按照大分子几何形状可分为（线型）、（支链型）和（体型）。5.常说的四大合成树脂是指（聚乙烯）、（聚丙烯）、（聚氯乙烯）和（聚苯乙烯）。6.常说的三大合成橡胶是指（丁苯橡胶）、（顺丁橡胶）和（异戊橡胶）。7.常说的三大合成纤维是指（涤纶）、（尼龙）和（腈纶）。8.高聚物的生成反应按照聚合机理可分为（连锁聚合反应）和（逐步聚合反应）。三、选择题1.聚合度是指高聚物的（C）数。A.单体B.结构单元C.重复结构单元D.原料2.聚乙烯醇的单体是（B）。A.乙烯B.假想C.乙烯醇D.乙醇3.由单体氯乙烯聚合形成聚氯乙烯的反应属于（B）。A.缩聚反应B.加聚反应C.开环反应D.逐步加聚反应4.下列聚合物中，属于碳链高聚物的是（C）。A.聚己二酰己二胺B.聚环氧乙烷C.聚乙烯醇D.聚碳酸酯5.下列高聚物中，属于热固性树脂的是（D）。A.聚乙烯B.聚苯乙烯C.聚氯乙烯D.酚醛树脂6.PVC是下列哪种聚合物的英文缩写（C）。A.聚乙烯B.聚丙烯C.聚氯乙烯D.聚苯乙烯7.PS是下列哪种聚合物的英文缩写（D）。A.聚乙烯B.聚丙烯C.聚氯乙烯D.聚苯乙烯8.下列聚合物中，属于杂链高聚物的是（B）。A.聚四氟乙烯B.聚环氧乙烷C.聚乙烯醇D.聚甲基丙烯酸甲脂四、简答题1.写出聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、顺丁橡胶、聚酯的结构式，并指出其单体名称、结构单元、重复结构单元及英文缩写。答案：聚合物名称聚合物结构式单体名称结构单元重复结构单元英文缩写聚乙烯乙烯-CH2-CH2--CH2-CH2-PE聚丙烯丙烯PP聚氯乙烯氯乙烯PVC顺丁橡胶1,3-丁二烯BR聚酯对苯二甲酸、乙二醇PET2.常用聚苯乙烯的相对分子质量为10×104～30×104，计算其聚合度。答案：=10×104～30×104/104=962～2885说明一个聚苯乙烯大分子是由大约962～2885个苯乙烯结构单元构成的。3.尼龙-610是哪种聚合物的俗称？其单体是什么？名称中的“6”和“10”分别代表什么？并写出该聚合物的单体、结构单元及重复结构单元。答案：尼龙-610是聚癸二酸己二胺。单体是己二胺和癸二酸。6表示二元胺中的碳原子数，10表示二元酸中的碳原子数。单体：乙二胺H2N-(CH2)6-NH2；癸二酸HOOC-(CH2)8-COOH结构单元：重复结构单元：学习情境二高聚物的生成反应一、名词解释1.自由基聚合反应指单体借助于光、热、辐射、引发剂等的作用，使单体分子活化为活性自由基，再与单体分子连锁聚合形成高聚物的化学反应。2.均聚反应只有一种单体参加的自由基聚合反应称为均聚反应。3.共聚反应由两种或两种以上单体参加的自由基聚合反应称为共聚反应，4.引发剂半衰期指引发剂分解至起始浓度一半所需要的时间，用t1/2表示，单位是h。5.诱导期从引发剂开始分解到单体开始转化存在一个时间间隔，称诱导期。6.共聚物聚合产物大分子链中含有两种或两种以上的单体单元，称为共聚物。7.竞聚率均聚速率常数与共聚速率常数之比，表征两种单体的相对活性。8.等规度高聚物中有规立构聚合物占总聚合物的百分率称为立构规整度，又称等规度。9.缩聚反应缩聚反应是指含有两个或两个以上官能团的单体分子间逐步缩合聚合形成高聚物，同时有低分子副产物（如H2O，HX，ROH等）析出的化学反应。10.线型缩聚参加反应的单体都含有两个官能团，反应中形成的大分子向两个方向发展，得到线型聚合物，这类反应称为线型缩聚反应。11.体型缩聚参加反应的单体必须有一种含有两个以上的官能团，形成的大分子向三个方向增长，得到体型结构的聚合物，这类反应称为体型缩聚反应。12.平均官能度平均官能度是指缩聚反应体系中实际参加聚合反应的官能团数目相对于体系中单体分子总数的平均值。二、填空题1.连锁聚合反应是合成（碳链）高聚物的主要反应。2.连锁聚合反应按照活性中心的不同可分为（自由基聚合）、（阴离子聚合）、（阳离子聚合）和（配位聚合）。3.连锁聚合反应一般包含了（链引发）、（链增长）和（（链终止）三个基元反应，也伴随（链转移）反应。4.连锁聚合反应单体结构中，电子效应主要决定（聚合类型），位阻效应主要决定（聚合能力）。5.自由基聚合反应的引发方式有（光）、（热）、（辐射）、（引发剂）四种，其中以（引发剂）引发最为普遍。6.自由基聚合反应中常见的引发剂有（偶氮类）、（有机过氧化物类）、（无机过氧化物类）、（氧化-还原体系）四种类型。7.偶氮类引发剂中最常见的品种是（偶氮二异丁腈），英文缩写（AIBN）。8.有机过氧化物引发剂最常见的品种是（过氧化二苯甲酰），英文缩写（BPO）。9.半衰期可以表征引发剂的（活性），值越小，引发剂的活性越（越高）。10.造成引发效率小于1的主要原因是（诱导分解）和（笼蔽效应）。11.链增长反应中，大分子链中结构单元间的链接顺序有（头-头连接）、（头-尾连接）和（尾-尾连接）三种方式，由于（共轭效应）和（空间位阻效应）的影响，自由基聚合反应以（头-尾连接）方式为主。12.自由基聚合反应的链终止方式主要有（偶合终止）和（歧化终止）两种方式，主要取决于（单体种类）和（反应条件）。13.自由基聚合反应的链转移方式主要有（向单体转移）、（向引发剂转移）、（向溶剂转移）和（向大分子转移）。14.二元共聚合按照结构单元在大分子链中的排列方式不同，可把共聚物分为（无规共聚物）、（交替共聚物）、（嵌段共聚物）和（接枝共聚物）四种类型。15.典型齐格勒引发剂的主要成分是（Al(C2H5)3）和（TiCl4）组成，主要用于（乙烯）的聚合。16.典型的纳塔引发剂是（Al(C2H5)3）与（TiCl3）组成，主要用于（丙烯）的聚合。17.逐步聚合反应是合成（杂链）高聚物的主要反应。18.缩聚反应按聚合产物大分子链的形态可分为（线型缩聚）和（体型缩聚）两种反应类型。19.用平均官能度数值可直接判断（产物结构）与（反应类型）。20.聚氨酯是（聚氨基甲酸酯）的简称，是由（二异氰酸酯）与（二元醇）经（逐步加聚）反应而生成的高聚物。三、选择题1.自由基聚合反应中链增长的序列结构主要是（B）形式。A.头-头连接B.头-尾连接C.尾-尾连接D.都不是2.过氧化苯甲酰属于下列（B）类型的引发剂。A.偶氮类B.有机过氧化物C.无机过氧化物D.氧化-还原体系3.可以进行自由基聚合的单体是（）。A.丙烯B.己二酸C.氯乙烯D.己二胺4.乳液聚合可以选用（B）。A.油溶性引发剂B.水溶性引发剂C.都可以D.都不可以5.下面哪种单体不能进行自由基聚合（D）。A.苯乙烯B.四氟乙烯C.聚甲基丙烯酸甲酯D.丙烯6.在氯乙烯的自由基聚合中，平均聚合度主要取决于向（A）转移的速率常数。A.单体B.引发剂C.溶剂D.大分子7.可以进行阳离子聚合的单体是（A）。A.异丁烯B.氯乙烯C.乙烯D.丙烯8.配位聚合中，第三组分的作用是(C)。A.提高单体活性B.提高聚合速率C.提高等规度D.降低等规度9.最常见的共聚物类型是(A)。A.无规共聚物B.交替共聚物C.嵌段共聚物D.接枝共聚物10.合成ABS树脂的单体是(A)。A.丙烯腈、丁二烯、苯乙烯B.丙烯腈、异丁烯、苯乙烯C.丙烯酸、丁二烯、苯乙烯D.丙烯酸、异丁烯、苯乙烯11.合成涤纶的单体是(A)。A.对苯二甲酸、乙二醇B.苯酚、甲醛C.己二酸、己二胺D.丙烯腈12.生成聚酯纤维的反应属于(A)。A.线型缩聚B.体型缩聚C.自由基聚合D.离子聚合13.控制线型缩聚产物相对分子质量的目的是(C)。A.控制产物结构B.控制副反应C.控制产物的使用和加工性能D.控制反应速率14.为了提高线型缩聚产物的相对分子质量，必须(D)。A.增加反应体系的压力B.增加反应平衡常数C.多加催化剂D.及时排除小分子副产物15.线型缩聚反应的温度控制，一般(A)。A.前期高温，后期低温B.前期低温，后期高温C.一直低温D.一直高温四、简答题1.如果分别选择乙烯、丙烯、氯乙烯、丙烯腈、异丁烯、1,3丁二烯、苯乙烯、偏二氯乙烯、偏二氰基乙烯及四氟乙烯等有机化合物作为单体进行聚合反应，请利用它们的结构特征，分析判断每种单体形成高聚物的反应类型，并说明理由。答案：序号单体反应类型理由1乙烯自由基聚合配位聚合乙烯分子无取代基且结构对称，不容易聚合，只有在高压高温下才能进行自由基聚合；但采用特殊催化剂，可在常温低压条件下进行配位聚合2丙烯配位聚合只有一个-CH3供电子取代基，供电子效应较弱，不能进行阳离子、自由基及阴离子聚合3氯乙烯自由基聚合有弱的-Cl吸电子取代基4丙烯腈自由基聚合阴离子聚合有较强的-CN吸电子取代基5异丁烯阳离子聚合有两个-CH3供电子取代基61,3-丁二烯自由基聚合阳离子聚合阴离子聚合有乙烯基共轭取代基7苯乙烯自由基聚合阳离子聚合阴离子聚合有苯基共轭取代基8偏二氯乙烯自由基聚合阴离子聚合有两个弱的-Cl吸电子取代基9偏二氰基乙烯阴离子聚合有两个较强-CN吸电子取代基10四氟乙烯自由基聚合氟原子半径很小（仅大于氢），F原子是弱吸电子取代基2.自由基聚合反应中引发剂的选择原则是什么？答案：（1）依据聚合反应的实施方法选择引发剂的类型；（2）依据聚合温度选择半衰期适当的引发剂；（3）依据聚合物的特殊用途选择合适的引发剂；（4）依据聚合反应选择适当的引发剂用量此外，在选择引发剂时，还要综合考虑如贮运安全、价格、来源、稳定性以及对聚合物外观的影响等各方面的因素。3.在自由基聚合反应中，何种条件下会出现自动加速现象？试分析其产生的原因及抑制的方法？答案：聚合反应随着转化率提高达10％～20％以后，体系粘度增大，体系会出现自加速现象，将一直延续至转化率达50%～70%。由于转化率增高，体系内大分子数目增多，体系粘度不断增大，使长链自由基的活动受阻，甚至活性链的端基被包裹，很难发生双基终止。但低分子单体仍可以自由地与长链自由基碰撞，不影响链增长反应，聚合速率相应增加，由此出现自加速现象。自加速现象将随单体种类及聚合条件的变化有所不同。自加速现象是由于体系黏度的增加而引起的，因此，凡是能降低黏度的办法都能够推迟或尽量避免自加速的发生，常用的有四种方法。一是采用溶液聚合，利用适当的溶剂来稀释聚合物，降低体系的粘度；二是适当的提高温度，利用液体黏度随温度的升高而降低的性质，将体系的粘度控制在出现自加速的黏度以下；三是采用低温引发剂实现低温乳液聚合；四是添加适当的链转移剂控制聚合物的相对分子质量，降低体系粘度。4.什么是诱导期？自由基聚合反应中产生诱导期的原因?答案：从引发剂开始分解到单体开始转化存在一个时间间隔，称诱导期。引发剂分解产生的初级自由基被阻聚杂质所终止，不能引发单体，无聚合物生成，聚合速率为零。5.齐格勒-纳塔引发剂的主要组成是什么？简述齐格勒-纳塔引发剂主要组分对α-烯烃、共轭二烯烃配位聚合有何影响。答案：齐格勒-纳塔引发剂一般由主引发剂和助引发剂组成，常辅以第三组分。主引发剂是第ⅣB～ⅧB族过渡金属卤化合物主引发剂多为第四～第八族过渡金属卤化物，工业最常用四氯化钛、三氯化钛；助引发剂以ⅠA～ⅢA有机金属化合物为主，最常用三乙基铝。主引发剂用于α-烯烃聚合时，三氯化钛不同晶型可调控聚丙烯等规度，晶型规整度越高，定向配位能力越强，产物立构规整性越好；用于共轭二烯烃聚合时，可调控聚丁二烯、聚异戊二烯微观结构，决定顺式、反式结构占比，直接影响橡胶弹性与力学性能。6.如何利用单体的平均官能度判断缩聚反应类型？答案：通过单体的平均官能度数值可以直接判断缩聚反应所得产物的结构与反应类型。当时，产物为支化或网状结构，属于体型缩聚反应；当时，产物为线型结构，属于线型缩聚反应；当时，反应体系有单官能团原料，不能生成高聚物。学习情境三高聚物的生产一、名词解释1.本体聚合本体聚合是指只有单体加引发剂（有时也不加）或光、热、辐射的作用下实施聚合反应的一种方法。2.溶液聚合溶液聚合是指将单体和引发剂溶解于适当溶剂中进行聚合反应的一种方法。3.悬浮聚合悬浮聚合是将不溶于水、溶有引发剂的单体，在强烈机械搅拌和分散剂的作用下，以小液滴状态悬浮于水中完成聚合反应的一种方法。4.乳液聚合乳液聚合是指单体和引发剂在水介质中由乳化剂分散成乳液状态而完成聚合反应的一种方法。5.熔融缩聚在没有溶剂的情况下，使反应温度高于单体和缩聚物的熔融温度（一般高于熔点10～25℃），体系始终保持在熔融状态下进行缩聚反应的一种方法。6.溶液缩聚溶液缩聚是当单体或缩聚产物在熔融温度下不够稳定而易分解变质时，为了降低反应温度，使单体溶解在适当的溶剂中进行缩聚反应的一种方法。二、填空题1.高分子合成单体主要来源于（三）条途径，即（石油化工）路线、（煤炭）路线及（农副产品）路线。2.高聚物合成的生产过程主要包括（原料准备与精制）、（引发剂的配制）、（聚合反应）、（产物分离）、（回收）和（产品后处理）等。3.环管反应器用（轴流泵）来搅动反应器，安装在反应器的（弯曲）处，是流体流动的（推动器）。4.卧式气相搅拌床反应器是一个（水平长圆筒）卧式容器，近似（活塞流）反应器。5.适用于连锁聚合反应的工业实施方法有（本体聚合）、（溶液聚合）、（悬浮聚合）和（乳液聚合）。6.适用于逐步聚合反应的工业实施方法有（熔融缩聚）、（溶液缩聚）、（界面缩聚）、（固相缩聚）和（乳液缩聚）。7.本体聚合的缺点是（聚合热）难于排除，因此容易产生（局部过热），致使产品变色，发生气泡甚至爆聚。为了克服这一问题，工业生产中一般采用（分段）聚合。8.悬浮聚合体系中的水油比是指（水）用量与（单体）用量的质量比。三、选择题1.为了防止单体产生自聚，通常在单体贮存和运输中加入少量（B）。A.添加剂B.阻聚剂C.引发剂D.防老剂2.高分子合成工业的原料来源于是（C）。A.石油炼制工业B.油品储运工业C.有机合成工业D.高分子材料加工工业3.高聚物合成工艺中的核心过程（D）。A.单体精制B.引发剂配制C.单体回D收D.聚合反应4.聚合反应实施方法属于典型珠状悬浮聚合的单体是（D）。A.乙烯B.氯乙烯C.丙烯D.甲基丙烯酸甲酯5.聚合反应实施方法属于典型粉状悬浮聚合的单体是（B）。A.乙烯B.氯乙烯C.丙烯D.甲基丙烯酸甲酯四、简答题1.简述流化床反应器的特点及适用产品。答案：主要特点：流化床反应器内的流体流速控制到固体颗在流动中浮动而不至于从系统中被带出，颗粒床就像液体沸腾一样，因此传热效果好，温度均匀且容易控制，但引发剂磨损大，床内物料返混大，单体转化率较低，由于具有工艺流程简单的优势，使用日趋普遍。适用产品：低压聚乙烯、聚丙烯2.简述环管反应器的结构特点及适用产品。答案：主要特点：环管反应器传热系数大；单位体积传热面积大，单位体积产率高，单程转化率高，流速快，可使聚合物浆液搅拌均匀、引发剂体系均匀、聚合质量分布均一，而且不容易发生粘壁；环管反应器适合放热化学反应，反应条件容易控制；产品转换快，反应器内物料较短；结构简单、材质要求低，可用低温碳钢。适用产品：聚丙烯、高密度聚乙烯3.简述釜式反应器的结构特点及适用产品。答案：主要特点：反应器的适应性强，操作弹性较大，适用的压力和温度较宽，既可用于间歇操作，也可用于连续操作，并且釜内的温度和浓度均一，生产上容易控制，所得的产品质量均一，因而应用最为广泛。生产中，不同的生产工艺，聚合反应釜的结构也有所不同。适用产品：聚氯乙烯、乳液丁苯、溶液丁苯、乙丙橡胶、顺丁橡胶等。4.什么是悬浮聚合？说明体系的主要组成。答案：悬浮聚合是将不溶于水、溶有引发剂的单体，在强烈机械搅拌和分散剂的作用下，以小液滴状态悬浮于水中完成聚合反应的一种方法。悬浮聚合体系的基本组成：单体、引发剂、水和分散剂，必要时可加入润滑剂、防粘釜剂等助剂。5.简述悬浮聚合中分散剂的作用，常用的有哪几大类？答案：分散剂的主要作用是帮助单体分散成液滴，在液滴表面形成保护膜，防止聚合早期液滴或中后期粒子的聚并，使单体能均匀分散于水相中并始终保持其稳定的分散状态，直至完成聚合反应。常用水溶性高分子化合物和非水溶性无机固体粉末两大类。学习情境四聚乙烯生产一、名词解释熔融指数又称熔体流动速率，是指热塑性树脂在熔体测定仪上，在一定负荷和温度下，熔体每10min通过标准口模毛细管的质量，用MFR表示，单位为g/10min。二、填空题1.聚乙烯的生产工艺按照压力可分为（高压）、（中压）和（低压）三种。2.高压法生产聚乙烯遵循的聚合机理是（自由基聚合），催化剂为（氧或有机过氧化物），产品为（LDPE）。3.低压法生产聚乙烯遵循的聚合机理是（配位聚合），催化剂为（齐格勒-纳塔催化剂），产品为（HDPE）。4.LupotechT高压管式工艺生产低密度聚乙烯主要原料有（乙烯）、（醋酸乙烯）和（丙醛和丙烯)，常用（有机过氧化物）作催化剂。5.Unipol工艺生产线性低密度聚乙烯主要原料有（乙烯）、（1-丁烯和1-己烯）和（氢气），常用（四氯化钛和三乙基铝）作催化剂，用（异戊烷）作冷凝助剂。6.Unipol工艺生产线性低密度聚乙烯所用的反应器是（流化床反应器）。7.Innovene工艺生产高密度聚乙烯所用的主要原料有（乙烯）和（氢气），采用（异丁烷）作溶剂，可采用（1-丁烯）和（1-己烯）作为共聚单体。8.Innovene工艺生产高密度聚乙烯所用的反应器是（串连双环管反应器），采用（夹套冷却水）系统移出反应热。9.环管反应器用（轴流泵）来搅动反应器，安装在反应器的（弯曲）处，是流体流动的（推动器）。三、选择题1.乙烯低压聚合所用的分子量调节剂是（C）。A.氧B.水C.氢D.氮2.线性低密度聚乙烯的聚合遵循的聚合机理是（D）。A.阳离子B.阴离子C.自由基D.配位3.淤浆法生产高密度聚乙烯采用的溶剂是（B）。A.苯B.异丁烷C.甲苯D.正己烷4.环管反应器中以(D)为淤浆循环的推动力。A.离心泵B.往复泵C.框式搅拌器D.轴流泵5.乙烯高压聚合遵循的聚合机理是(C)。A.阳离子B.阴离子C.自由基D.配位6.乙烯高压聚合采用的催化剂是(B)。A.偶氮类B.有机过氧化物C.无机过氧化物D.氧化-还原体系7.高密度聚乙烯的主要性能是(D)。A.质量轻B.弹性好C.强度高D.透气性好8.高密度聚乙烯的生产时原料以(B)形式进入环管反应器。A.固相B.液相C.气相D.气液混合四、简答题1.聚乙烯主要有哪些品种？答案：按照聚乙烯的结构性能不同，聚乙烯主要分为低密度聚乙烯、线性低密度聚、高密度聚乙烯三大类。2.工业上，生产低密度聚乙烯采用什么方法？答案：乙烯在高温、高压下，用氧或有机过氧化物为引发剂聚合而得。3.聚合时，原料乙烯为什么必须精制？主要杂质有哪些？答案：乙烯气体中主要含有微量氧、一氧化碳、乙炔、水、硫化物等杂质，易引起催化剂的失活，使反应速率下降，必须除去。4.简要说明低密度聚乙烯（LupotechT高压管式工艺）生产工艺特点。答案：聚合反应热大、单体转化率低、产物相对分子质量小且分布宽、引发剂多点注入、产品牌号多，应用广。5.工业上，生产线性低密度聚乙烯可采用哪些方法？各自特点是什么？答案：气相法：乙烯与共聚单体气体在流化床反应器或搅拌床反应器中直接聚合生产固体聚乙烯。气相法中Unipol工艺是最早生产LLDPE的技术，由于此法不用溶剂，工艺流程简单，生产成本低，操作条件温和，并可在较宽的范围内调节产品品种，发展比较迅速，目前，已成为世界上应用最广泛的生产工艺技术。该工艺可以交替生产HDPE和LLDPE。溶液法：将乙烯溶于在溶剂中进行，生产工艺对原料纯度要求较低，因采用溶剂，反应稳定，反应器不易结垢，且反应器停留时间短，聚合反应速率快，产品切换时间短，乙烯单程转化率高，也可生产全密度聚乙烯。但由于存在溶剂，工艺流程长，能耗大，设备多生产成本高。淤浆法：聚合物悬浮于稀释剂中，生产中压力和温度较低。淤浆法分为环管法和釜式法两种，其中环管法可生产HDPE和LLDPE，釜式法只能生产HDPE。高压法：建设投资和能耗高，工业上很少。6.简要说明线性低密度聚乙烯（Unipol工艺）生产工艺特点。答案：工艺简单，投资少；原料少，安全性高；工艺成熟，技术先进；产品牌号多。7.工业上，生产高密度聚乙烯可采用哪些方法？各自特点是什么？答案：与LLDPE相似，主要有淤浆法、气相法和溶液法三种生产工艺，气相法生产HDPE的流程与LLDPE的生产流程基本相同，主要区别是专利来源不同，采用的催化剂和反应条件略有差异。此三种方法也可用来生产超高分子量聚乙烯（UHMWPE）。8.简要说明高密度聚乙烯（Innovene工艺）生产工艺特点。答案：反应条件温和；催化剂活性高；产品牌号切换快；工艺流程简单；单程转化率高。学习情境五聚丙烯生产一、名词解释等整度高聚物中有规立构聚合物占总聚合物的百分率称为立构规整度（IIP），又称等规度。二、填空题1.丙烯聚合遵循的聚合机理是（配位聚合）。2.丙烯聚合的生产工艺主要有（溶液法）、（淤浆法）、（本体法）、（气相法）和（本体-气相组合工艺）。3.丙烯聚合生产采用齐格勒纳塔催化剂，其中主催化剂是（四氯化钛），助催化剂是（三乙基铝），（硅烷）为第三组分。4.丙烯聚合所用的分子量调节剂是（氢气）。5.为防止丙烯聚合反应失控，当生产中发生意外时，必须注入（杀死气）来终止反应。6.Novolen工艺生产聚丙烯采用的是（立式搅拌床）反应器，搅拌器是（双螺带）形式。7.Hypol工艺生产聚丙烯是将（釜式本体聚合）工艺和（气相）工艺相结合。三、选择题1.产品的熔融指数是衡量聚丙烯（C）。A.在高速冲击状态下的韧性或对断裂的抵抗能力B.分子结构规整性的指标C.在熔融状态下流动性能好坏的指标D.耐热性能的重要指标2.把丙烯既作为聚合单体又作为稀释溶剂来使用的是（B）聚合工艺。A.溶剂法B.气相本体法C.淤浆法D.液相本体法3.下列选项中,可以反映出聚丙烯等塑料的平均的相对分子质量是（D）。A.拉伸强度B.挠曲模量C.等规度D.熔融指数4.掺合的目的是（A）。A.产品质量均匀稳定B.不同质量的产品分离C.产品外观颗粒一致D.颗粒表面光滑5.聚合物的熔融指数是由来（）控制的。A.氢气的物质的量B.氢气与单体的物质的量比C.乙烯的物质的量D.丙烯的物质的量6.三乙基铝从钢瓶输送到储罐是通过（A）。A.氮气压送B.泵送C.重力D.自流7.在聚丙烯装置聚合反应中，能使钛系主催化剂中毒的是（A）。A.一氧化碳B.氢气C.氮气D.己烷8.聚丙烯树脂中挥发分含量高时，制品易出现（D）。A.凹坑B.鱼眼C.污点D.气泡9.防止聚丙烯薄膜制成的扁袋黏着难以打开，应加入（A）。A.爽滑剂B.卤素吸收剂C.成核剂D.抗氧剂10.丙烯聚合中硅烷的作用是调整产品的（B）。A.粒径大小B.等规度C.颜色D.弹性模量四、简答题1.齐格勒-纳塔催化剂的主要组成是什么？答案：主催化剂是第ⅣB～ⅧB族过渡金属（Mt）化合物；助催化剂是第ⅠA～ⅢA族金属烷基化合物。用于α-烯烃配位聚合的主催化剂主要有Ti、V、Mo、W、C等过渡金属的卤化物MtXn（X=Cl、Br、I）及氧卤化物MtOXn（X=Cl、Br、I）、乙酰丙酮基化合物Mt(acac)n、环戊二烯基氯化物Cp2TiCl2等，其中最常用的是TiCl3（α、γ、δ晶型）；Co、Ni、Ru、Rh等的卤化物或羧酸盐组分主要用于二烯烃的配位聚合。2.丙烯聚合用催化剂经历了哪几个阶段？答案：第一代:研磨法生产含有1/3三氯化铝的三氯化钛催化剂第二代:铬合催化剂第三代:活性氯化镁作载体的四氯化钛为主催化剂，三乙基铝为助催化剂，添加硅烷作为给电子体化合物第四代：在第三代基础上，添加邻苯二酸酯为内给电子体，用硅烷为外给电子体第五代：在第三代基础上，只添加1,3-二醚类化合物为给电子体第六代：主催化剂为茂金属化合物，用甲基铝氧烷（MAO）作助催化剂3.工业上，生产聚丙烯可采用哪些方法？各自特点是什么？答案：溶液法：使丙烯、溶剂及催化剂在一定温度、压力下进行聚合反应，所得到的聚丙烯溶解在溶剂中，经连续闪蒸后除去未反应的单体，再经过滤、冷却、离心分离等工序得聚合产品。此工艺催化剂效率低，生产工艺流程复杂、生产成本极高，产品等规度低，除特殊的用途外，未能广泛应用。淤浆法：（又叫溶剂法、浆液法）是将原料丙烯溶解在大量溶剂中，在溶剂中受到催化剂作用发生聚合反应，生成的聚合产物在溶剂中悬浮析出形成浆液，再经洗涤、脱灰（催化剂）、过滤（脱无规物）、干燥等工序得聚合产品。此工艺催化剂定向能力差，产品等规度低，工艺流程复杂，除了一些特种用途外，原来的淤浆工艺的装置已被淘汰。目前，也有采用高效催化剂淤浆法，简化了工艺流程，也省去了脱灰、脱无规物。本体法：反应体系中不加任何其他溶剂，丙烯即作为聚合单体又作为溶剂，在一定温度压力下进行液相本体聚合反应。反应结束后，将浆液减压闪蒸即可脱除单体得粉状聚丙烯树脂。此工艺流程简单、成本低，采用高效催化剂不需要脱灰和脱无规物工艺，产品等规度高。本体法工艺因采用的反应器不同，分为釜式和管式聚合工艺。气相法：无需任何介质，只有丙烯单体和催化剂在气相反应器中进行聚合反应，用丙烯汽化冷凝移出反应热方式，得到粉状聚丙烯树脂与单体分离。此工艺以其工艺流程简单、单线生产能力大、投资省而备受青睐，气相法工艺按采用的反应器类型的不同，分为气相搅拌工艺和气相流化床工艺，前者又分为立式搅拌床和卧式搅拌床两种。本体-气相组合工艺:将液相本体与气相本体法组合的一种新的本体法工艺。生产工艺中往往采用几段不同的反应器串联，在前面的反应器中实施液相本体法，后面的反应器中实施气相本体法。4.简要说明生产聚丙烯Novolen工艺特点。答案：产品质量好；反应温度易控制；高产率的聚合循环，传热能力强。可生产丙烯均聚物、无规共聚物，三元共聚物和分散橡胶颗粒高达50%的抗冲共聚物以及高刚性产品。5.简要说明生产聚丙烯Hypol工艺点。答案：将本体法丙烯聚合工艺的优点与气相法聚合工艺的优点融为一体，可生产均聚、无规共聚及抗冲全范围的聚丙烯产品，加工性好，制成的薄膜透明度和光洁度高。学习情境六聚氯乙烯生产一、名词解释鱼眼：也称晶点，指在聚合条件不当所形成的少量具有体型结构的高相对分子质量的聚氯乙烯树脂颗粒。二、填空题1.聚氯乙烯悬浮聚合过程中，可以得到颗粒结构和形状不同的（紧密型）和（疏松型）两种树脂。2.在悬浮聚合过程中，很容易在釜壁上形成（粘釜物），生产中常在釜壁上涂（防粘釜剂）。3.工业上，生产聚氯乙烯主要工艺实施方法是（悬浮聚合），得到的紧密型聚氯乙烯树脂主要用于生产（硬）制品。用于生产人造革的聚氯乙烯树脂主要通过（乳液聚合）得到。4.聚氯乙烯悬浮聚合通常采用（釜）式反应器，（三叶后掠式）式搅拌器。三、选择题1.目前生产聚氯乙烯的主要方法是（A）。A.悬浮聚合B.溶液聚合C.乳液聚合D.本体聚合2.氯乙烯聚合常用的引发剂是（C）。A.有机过氧化物B.偶氮类引发剂C.复合型引发剂D.氧化-还原体系3.紧密型聚氯乙烯主要用于生产（B）。A.软制品B.硬制品C.人造革D.以上都可以4.用于生产人造革的聚氯乙烯树脂主要通过（C）得到。A.悬浮聚合B.溶液聚合C.乳液聚合D.本体聚合5.以下树脂加工中加入增塑剂最多的是（A）。A.聚氯乙烯B.聚乙烯C.聚丙烯D.聚苯乙烯6.疏松型聚氯乙烯主要用于生产（A）。A.软制品B.硬制品C.人造革D.以上都可以7.聚氯乙烯树脂的相对分子质量大小主要取决于（D）。A.引发剂种类B.引发剂浓度C.聚合反应压力D.聚合反应温度8.悬浮法生产的聚氯乙烯树脂是（A）产品。A.粉状B.粒状C.胶液D.以上都有可能四、简答题1.聚氯乙烯生产时，原料氯乙烯为什么必须精制？主要杂质有哪些？答案：氯乙烯单体中影响聚合的主要杂质是微量氧、乙炔、乙醛、水中的铁、氯离子等，主要影响聚合速率、产品聚合度及粒径大小等，也易形成“鱼眼”。2.为什么聚氯乙烯的相对分子质量与引发剂浓度无关而仅取决于聚合温度？答案：由于氯乙烯结构中的C-Cl键能较低，氯原子很容易被夺取，其链转移常数CM值很大，造成向单体转移速率远远超过了正常的终止速率，即RtrM》Rt，因此，聚氯乙烯的平均聚合度仅取决于向单体链转移的速率常数CM。而CM与聚合温度有关，因此，聚氯乙烯的相对分子质量与引发剂用量、单体转化率基本无关，只取决于聚合温度。生产上采用聚合温度控制聚合度，引发剂的用量调节聚合反应速率。3.简述悬浮法生产聚氯乙烯工艺特点。答案：特殊的沉淀聚合；聚氯乙烯树脂的相对分子质量主要取决于聚合反应温度；低转化率时，液滴有聚并的倾向，处于不稳定状态，转化率增高后，由分散剂形成的膜强度增加，聚并减少，逐渐稳定，通常控制在85％以下；需要控制水油比，生产上，水油比一般为（1～2.5：1）。学习情境七聚苯乙烯生产一、名词解释高抗冲聚苯乙烯：指在聚苯乙烯中添加聚丁基橡胶颗粒而制得的一种产品，提高了聚苯乙烯的抗冲击强度。二、填空题1.苯乙烯聚合遵循的聚合机理是（自由基聚合）。2.苯乙烯聚合的生产可选择（本体聚合）、（溶液聚合）、（悬浮聚合）、（乳液聚合）实施方法,工业上常用的是(本体聚合)法。3.高抗冲型聚苯乙烯常采用(橡胶)作为改性剂。4.聚苯乙烯采用的聚合反应设备可采用（釜）式反应器和（塔）式反应器。5.聚苯乙烯塔式反应器中用(导热油)作为加热介质。6.聚苯乙烯生产中能够回收的介质是(乙苯)和(苯乙烯)。三、选择题1.生产聚苯乙烯主要采用的工业实施方法是（B）。A.悬浮聚合B.本体聚合C.溶液聚合D.乳液聚合2.聚苯乙烯产品最大的特点是（A）。A.脆性大B.不透明C.难染色D.绝缘性差3.苯乙烯的聚合常采用的引发体系是（C）。A.光B.引发剂C.热D.辐射4.聚苯乙烯生产中加入少量的乙苯，其作用是（C）。A.单体B.引发剂C.溶剂D.添加剂5.聚苯乙烯生产中加入少量的硬脂酸锌，其作用是（D）。A.增塑剂B.引发剂C.溶剂D.润滑剂6.聚苯乙烯生产中预聚合釜式反应器采用的搅拌器是（C）。A.双螺带式B.三叶后掠式C.锚式D.浆式7.聚苯乙烯塔式反应器中包含有（D）独立的热传导区。A.两个B.三个C.四个D.五个8.苯乙烯聚合的诱导期随苯乙烯纯度增高和温度上升而（B）。A.增长B.缩短C.不一定D.无影响四、简答题1.本体法生产聚苯乙烯采用的反应器类型及特点？答案：本体法生产聚苯乙烯分为预聚合和后聚合两段。预聚合采用釜式反应器，后聚合采用塔式反应器或釜式反应器（立式、卧式）。预聚合釜式反应器采用锚式搅拌器，可减少“挂壁”现象；后聚合塔式反应器是一种长径比较大的垂直圆形或方形直筒，塔内物料温度沿塔高分段控制，内有多层搅拌桨以及冷却管和加热管。2.本体法生产聚苯乙烯生产工艺中主要原料有哪些,各自作用是什么？答案：苯乙烯，聚合单体，须精制达到聚合级要求；少量乙苯，溶剂（稀释剂），降低反应混合物的黏度，移出反应热，可再生使用。硬脂酸锌，作为润滑剂用于改善产品加工性能，使聚合物有较好的成形特性。3.简要说明本体法生产聚苯乙烯工艺特点。答案：采用分段聚合，比较常见的是二釜、二塔串联工艺和五釜串联工艺；预聚合反应器温度由在真空下的沸腾苯乙烯和乙苯来决定，由液环真空泵提供预聚合反应器的真空。后聚合塔式反应器内包括几个独立的热传导区，用来控制不同的聚合反应温度。反应器内有许多加热蛇管设置，热传导油在蛇管内流动，聚合物在蛇管外流动进行传热。立式反应器采用夹套通入冷热导热油进行换热。学习情境八顺丁橡胶生产一、名词解释1.陈化顺丁橡胶生产中，催化剂在进入到聚合釜前，需要用溶剂稀释到一定的浓度，然后按一定方式进行混合，使定向聚合活性中心的反应充分进行，这种混合方式称为陈化。2.门尼粘度门尼粘度是指在一定温度和压力下，胶样对门尼粘度计的转子转动所产生的剪切阻力。3.挂胶现象挂胶现象是指溶液聚合法生产合成橡胶时，凝胶沉积于管壁、釜壁及其他死角的现象。二、填空题1.顺丁橡胶生产遵循的聚合机理是（配位聚合），工业实施方法是（溶液聚合）。2.顺丁橡胶生产采用的镍系催化剂，其主要成分为（环烷酸镍）、（三异丁基铝）和（三氟化硼乙醚络合物）。3.催化剂的陈化方式有（三）种，即（三元陈化）、（双二元陈化）及（稀硼单加），常采用的是（稀硼单加）。4.顺丁橡胶生产常采用（碳六油）作溶剂、（乙醇）作终止剂、（264）作防老剂。5.顺丁橡胶产品质量控制指标主要有（挥发分）、（门尼粘度）、（拉伸强度）、（断裂伸长率）等。其中（门尼粘度）是最关键的。6.在顺丁橡胶生产中，可通过调节（陈化温度）、（相对分子质量调节剂）、（催化剂的加入量）等方法来控制门尼粘度。7.在顺丁橡胶生产中，聚合反应温度主要是通过调节（预热器温度）、（釜顶充油量）、（反应釜夹套加热或冷却）等方法来控制的。8.顺丁橡胶生产中，原料丁二烯的精制主要采用的是（萃取精馏）的方法，采用（乙腈）作为萃取剂。三、选择题1.天然橡胶的主要成分为（C）。A.丁二烯B.苯乙烯C.异戊二烯D.丙烯腈2.目前产量和用量占第一位的通用合成橡胶是（B）。A.顺丁橡胶B.丁苯橡胶C.异戊橡胶D.乙丙橡胶3.被称为“合成天然橡胶”的是（C）。A.顺丁橡胶B.丁苯橡胶C.异戊橡胶D.乙丙橡胶4.顺丁橡胶在目前世界上产量位居（B）。A.第一B.第二C.第三D.第四5.顺丁橡胶的生产中催化剂陈化主要目的是（C）。A.减少催化剂用量B.提高催化剂用量C.提高催化剂活性D.降低催化剂活性6.顺丁橡胶生产中控制的主要参数是（B）。A.凝胶量B.门尼粘度C.弹性模量D.拉伸强度7.丁二烯精制中分离粗丁二烯采用的方法是（D）。A.精馏B.水蒸气精馏C.吸收D.萃取精馏8.顺丁橡胶生产中聚合首釜温度主要是由（B）控制的。A.充油量B.丁油进料温度C.夹套D.以上三种都可以9.顺丁橡胶生产中聚合末釜温度主要是由(A)控制的。A.充油量B.丁油进料温度C.夹套D.以上三种都可以10.影响顺丁橡胶的加工性能的主要指标是(B)。A.相对分子质量B.门尼粘度C.陈化方式D.催化剂用量四、简答题1.什么是门尼粘度？是由哪些因素决定的？答案：门尼粘度是指在一定温度和压力下，胶样对门尼粘度计的转子转动所产生的剪切阻力。是一个综合质量指标，其值的大小是由平均相对分子质量及分布和凝胶含量三个因素决定的。因为胶的门尼粘度与聚合产物的相对分子质量及分布密切相关，它是反映橡胶加工性能的一项重要指标。2.挂胶现象产生的主要原因及危害？如何控制？答案：发生挂胶将造成凝胶沉积于管壁、釜壁及其他死角，严重时堵塞管道，它不仅影响聚合反应热移出及产品质量，甚至影响生产的正常进行。产生挂胶的原因很多，如溶剂类型、催化剂浓度、聚合温度、原材料纯度、聚合釜结构、搅拌器型式等。工业生产上，为减轻挂胶，可采用以下措施：（1）以苯、甲苯和庚烷混合液代替溶解能力较差的抽余油。（2）提高催化剂活性，减少其用量。（3）稳定操作，防止温度起伏过大。（4）脱除三氟化硼乙醚络合物中的水分。（5）将单体、溶剂和催化剂在进入聚合釜前预混，使催化剂分散均匀。（6）采用不锈钢或搪玻璃反应器，增加聚合釜内壁的光滑度。3.顺丁橡胶生产中，为什么要控制聚合首釜温度？如何控制的？答案：首釜温度将直接影响着聚合反应的转化率、产品质量和终止釜门尼合格率。首釜进料温度主要是用丁油进料温度自动调节。开车初期，由于进料油温度低，聚合反应不易被引发，主要是靠提高溶剂油温度来提高丁油温度，此时溶剂油应该以通过预热器为主，当温度达到催化剂具备了活性后，反应立即开始，就可以采用预冷和预热同时进行的方式来控制进料温度。4.顺丁橡胶生产中，产品质量如何控制？答案：主要控制终止釜的门尼粘度值。可采用调整丁二烯加水量、催化剂用量及配比和反应温度等手段。5.简述顺丁橡胶生产工艺特点。答案：连续化生产、质量稳定；采用溶液聚合降低体系粘度、利于传热控温；均相溶液体系，可减少支化与凝胶，分子量分布可控。学习情境九聚酯生产一、填空题1.合成聚酯的主要原料是（对苯二甲酸）和（乙二醇）。2.聚酯的合成主要有（直接酯化法）、（酯交换法）和（环氧乙烷法）三种方法，常用的是（直接酯化法）。3.直接酯化法生产聚酯包括了（酯化）和（缩聚）两个阶段。4.聚酯生产所采用的催化剂是（Sb(AC)3），需用（乙二醇）进行配制。5.聚酯生产副产物主要是（二甘醇）。6.酯化反应器是（立）式反应器，采用（推进）式搅拌器。二、选择题1.聚酯遵循的聚合机理是（C）。A.自由基B.离子C.缩聚D.配位2.目前生产聚酯纤维的主要方法是（A）。A.熔融缩聚B.溶液缩聚C.固相缩聚D.界面缩聚3.聚酯生产中所添加的消光剂是（B）。A.SO2B.TiO2C.Al2O3D.Fe3O44.聚酯生产中所用的催化剂是（A）。A.三醋酸锑B.三氧化锑C.乙二醇锑D.三氧化二铝5.对苯二甲酸与乙二醇进行酯化和缩聚反应时，主要副产物是（B）。A.三甘醇B.二甘醇C.丙三醇D.盐酸6.聚酯生产中酯化反应器采用的搅拌器是（D）。A.双螺带式B.三叶后掠式C.锚式D.推进式7.聚酯生产中缩聚反应器