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1、第一章 绪 论1. 试述高分子合成工艺学的主要任务。高分子合成工业的基本任务：将简单的有机化合物（单体），经聚合反应使之成为高分子化合物。2. 简述高分子材料的主要类型，主要品种以及发展方向。分类：天然、半合成、合成天然橡胶经硫化制备橡胶制品，蛋白质改性产品乳酪素，纤维改性产品赛璐珞。向耐候性，耐热性，耐水性，功能性，环保性合成高分子发展。3. 用方块图表示高分子合成材料的生产过程，说明每一步骤的主要特点及意义。1） 原料准备与精制过程特点：单体、溶剂等可能含有杂质，会影响到聚合物的原子量，进而影响聚合物的性能，须除去杂质 意义：为制备良好的聚合物做准备 2） 催化剂配制过程特点：催化剂或引发
2、剂的用量在反应中起到至关重要的作用，需仔细调制意义：控制反应速率，引发反应 3） 聚合反应过程 特点：单体反应生成聚合物，调节聚合物的分子量等，制取所需产品 意义：控制反应进程，调节聚合物分子量 4） 分离过程 特点：聚合物众位反应的单体需回收，溶剂、催化剂须除去 意义：提纯产品，提高原料利用率 5） 聚合物后处理过程 特点：聚合物中含有水等，需干燥意义：产品易于贮存与运输6） 回收过程 特点：回收未反应单体与溶剂 意义：提高原料利用率，降低成本，防止污染环境 4. 如何评价生产工艺合理及先进性。1）生产方式2）产品性能：产品系列化3）原料路线4）能量消耗与利用5）生产技术水平：降低生产技术费
3、5. 开发新产品或新工艺的步骤和需注意的问题有哪些？首先要了解材料应用的技术要求，提出聚合物的性能要求，根据性能要求明确聚合物分子组成及分子结构，然后拟定聚合配方及工艺措施，科学地解决合成性能及结构关系。应注意高分子合成、结构及性能的关系；合成反应的理论和方法。第二章 生产单体的原料路线1.简述高分子合成材料的基本原料（即三烯、三苯、乙炔）的来源。石油化工路线煤炭路线其他原料路线：主要是以农副产品或木材工业副产品为基本原料，直接用作单体或经化学方法加工为单体。自农副产品中得到的最主要的单体是糠醛，以糠醛为原料可获得丙酮、苯酚、康醇和甲醛等。其他如淀粉、纤维素和非食用油。2.简述石油裂解制烯烃的
4、工艺过程。石油裂解装置大多采用管式裂解炉。石油裂解过程是沸点在350 左右的液态烃，在稀释剂水蒸气的存在下，于750-820高温裂解化为低级烯烃，二烯烃的过程。3.如何由石油原料制得芳烃？并写出其中的主要化学反应及工艺过程。用全馏程石脑油（沸点200的直馏汽油由原油经常压法直接蒸馏得到的汽油）于管式炉中，820下裂解产生。4.画出C4馏分中制取丁二烯的流程简图，并说明采用萃取精馏的目的。萃取精馏是用来分离恒沸点混合物或挥发度相近的液体混合物的特殊精馏方法。以上操作过程目的是为了得C4馏分中的丁烷，丁烯与丁二烯分离。简单精馏则是为了除去甲基乙炔、2-顺丁烯、1,2-丁二烯与高沸点物。5.简述从三
5、烯（乙烯、丙烯、丁二烯）、三苯（苯、甲苯、二甲苯），乙炔出发制备高分子材料的主要单体合成路线（可用方程式或图表表示，并注明基本工艺条件）。乙烯聚乙烯、乙丙橡胶；丙烯聚丙烯、聚氯丙烯；苯聚苯乙烯、聚碳酸酯；丁二烯顺丁橡胶、ABS树脂；甲苯硝化二硝基甲苯二氨基甲苯甲苯二异氰酸酯+多元醇聚氨基甲酸酯6.如何由煤炭路线及石油化工路线生产氯乙烯单体？（1）石油化工路线：原油经炼制得到石脑油、煤油和柴油等馏分和炼厂气。以此为原料进行高温热裂解可得到裂解气和裂解轻油。裂解气经分离精制可得到乙烯、丙烯、丁烯和丁二烯等。氧氯化法：4CH2=CH2+2Cl2+O2 4C2H3Cl+2H2O（2）煤炭路线：煤炭经炼
6、焦得煤气、氨、煤焦油和焦炭，焦炭与石灰石在高温炉中高温加热得到电石（CaC2），电石与H2O反应得到乙炔。乙炔合成法：C2H2+HClC2H3Cl7.简述苯乙烯的生产方法。合成苯乙烯的化学反应分为两步，首先苯与乙烯发生烷基化反应，合成乙苯，然后乙苯脱氢合成苯乙烯工业法：将乙苯氧化成乙苯过氧化氢，它与丙烯反应生成环氧丙烷和2-苯基乙醇。2-苯基乙醇脱水生成苯乙烯。8.试述合成高分子材料所用单体的主要性能，在贮存、运输过程中以及在使用时应注意哪些问题？主要性能：能够发生聚合反应的单体分子应当含有两个或两个以上能够发生聚合反应的活性官能团或原子，仅含有两个聚合活性官能度的单体可以生成高分子量的线形结
7、构高分子化合物，分子中含有两个以上聚合活性官能度的单体则要求生产分子量低的具有反应活性的聚合物1）防止与空气接触产生易爆炸的混合物或产生过氧化物2）提供可靠的措施保证在任何情况下贮罐不会产生过高的压力，以免贮罐爆炸3）防止有毒易燃的单体泄露出贮罐管道泵等输送设备4）防止单体贮存过程发张自聚现象，必要时添加阻聚剂5）贮罐应当远离反应装置以免减少着火危险6）为防止贮罐内进入空气高沸点单体的贮罐应当采用氮气保护。为防止单体受热后产生自聚现象，单体贮罐应当防止阳光照射并且采取隔热措施；或安装冷却水管，必要时进行冷却。9.论述乙烯产量与高分子合成工艺的关系。第三章 游离基本体聚合生产工艺1.自由基聚合过
8、程中反应速度和聚合物分子量与哪些因素有关？工艺过程中如何调节？影响因素：聚合反应温度、引发剂浓度、单体浓度、链转剂种类和用量反应温度的升高，所得聚合物的平均分子量降低；严格控制引发剂用量，一般仅为千分之几；严格控制反应温度在一定范围内和其他反应条件；选择适当的分子量调节剂并严格控制其用量。由于聚合物品种的不同，采用的控制手段可能各有侧重，如PVC生产中主要定向单体转移，而速度与温度无关2.自由基聚合所用引发剂有哪些类型，它们各有什么特点？1）过氧化物类：分子中均含O0键，受热后O0键断裂而生成相应的自由基2）偶氮化合物：与N原子相连的碳原子结合的CN基团。分解产生氮气3）氧化还原引发剂：多数水
9、溶性，主要用于乳液聚合3.引发剂的分解速率与哪些因素有关？引发剂的半衰期的含义是什么？生产中有何作用？因素：浓度、温度、反应介质半衰期含义：引发剂分解掉1/2所用的时间作用：工业上不希望在聚合物中残存有未分解的引发剂，所以在间歇发聚合过程中反应时间控制在引发剂半衰期的2倍以上，其倍数因单体种类的不同而不同4.引发剂的选择主要根据哪些因素考虑？为什么？1) 根据聚合方法选择适当溶解性能的引发剂2) 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3) 根据分解速度常数选择引发剂4) 根据分解活化能（Ed）选择引发剂5) 根据引发剂的半衰期选择引发剂6) 根据反应速度要求选择复合引发剂5.举
10、例说明在自由基聚合过程中，调节剂，阻聚剂，缓聚剂的作用。调节剂：种类很多，用来控制反应的时间，速率，pH值等各种条件。阻聚剂：阻聚剂可以防止聚合作用的进行，在聚合过程中产生诱导期（即聚合速度为零的一段时间），诱导期的长短与阻聚剂含量成正比，阻聚剂消耗完后，诱导期结束，即按无阻聚剂存在时的正常速度进行。缓聚剂：能迅速与游离基作用，减慢或抑制不希望有的化学反应物质，用于延长某些单体和树脂的贮存期。6.为什么溶剂分子的Cs值比调节剂分子的Cs小的多，而对聚合物分子量的影响往往比调节剂大的多？因为溶剂的浓度高，聚合物平均聚合度与溶剂的浓度成反比。若要得高分子量产品则应选择Cs值小的溶剂。如果要获得较低
11、分子量产品则应选择Cs值高的溶剂。7.以乙烯的本体聚合为例，说明本体聚合的特点。乙烯气相本体聚合具有以下特点：（1）聚合热大；（2）聚合转化率较低；（3）基于乙烯高压聚合的转化率较低，即链终止反应非常容易发生，因此聚合物的平均分子量小；（4）乙烯高温高压聚合，链转移反应容易发生；（5）以氧为引发剂时，存在着一个压力和氧浓度的临界值关系。以苯乙烯的本体聚合为例，说明本体聚合的特点。特点：产品纯净，电性能好，可直接进行浇铸成型；生产设备利用率高，操作简单，不需要复杂的分离、提纯操作。优点：生产工艺简单，流程短，使用生产设备少，投资较少；反应器有效反应容积大，生产能力大，易于连续化，生产成本低。缺点
12、：热效应相对较大，自动加速效应造成产品有气泡，变色，严重时则温度失控，引起爆聚，使产品达标难度加大由于体系粘度随聚合不断增加，混合和传热困难；在自由基聚合情况下，有时还会出现聚合速率自动加速现象，如果控制不当，将引起爆聚；产物分子量分布宽，未反应的单体难以除尽，制品机械性能变差等。以苯乙烯为例，苯乙烯连续本体聚合的散热问题是可由预聚和聚合两段来克服的，预聚可在立式搅拌釜内进行，聚合温度为80-90以BPO或AIBN为引发剂，转化率在30%-35%之间。这时还没发生自动加速现象，聚合热不难排除。透明粘稠的预聚物流入聚合塔顶缓慢流向塔底，温度由100渐增至200，最后达到99%转化率，自塔底出料，
13、后经挤出，冷却，切粒，即成成透明粒料产品。8.根据合成高压聚乙烯的工艺条件和工艺过程特点，组织高压聚乙烯的生产工艺流程，并划出流程示意图。1原料：1)乙烯 单程转化率15-30，其它回收循环使用；2)分子量调节剂：烷烃、烯烃、氢、丙酮、丙醛等。3)添加剂：防老剂（抗氧剂）、防紫外线剂和润滑剂以及开口剂、抗静电剂。2催化剂（引发剂）配制：氧或过氧化物，前为氧，现为过氧化物，配制成白油溶液或直接用剂量泵注入聚合釜底乙烯进料管或聚合釜中。3聚合反应条件：温度 130-280；压力：1100-2500kg/cm2，最高达3000kg/cm29. 高压聚乙烯分子结构特点是怎样形成的，对聚合物的加工及性能
14、有何影响。高温状况下，PE分子间的距离缩短，且易与自由基碰撞反应，很容易发生本分子链转移，支链过多，这种PE加工流动性好，可以采取中空吹塑，注塑，挤出成型等加工方法，具有良好的光学性能，强度，柔顺性，封合性，无毒无味，良好的电绝缘性10. 乙烯高压聚合的影响因素有哪些？在相同的条件下，熔融粘度越大，被挤压出来的树脂重量越少，因此聚乙烯的熔融指数越小，其分子量越高。11. 对比管式反应器及釜式反应器生产高压聚乙烯的生产工艺。釜式法：该工艺大都采用有机氧化物为引发剂，反应压力较管式法低、聚合物停留时间稍长，部分反应热是借连续搅拌和夹套冷却带走，大部分反应热是靠连续通入冷乙烯和连续排出热物料的方法加
15、以调节，使反应温度较为恒定。此法的单程转化率可达24.5%，生产流程简短，工艺较容易控制。主要缺点是反应器结构较复杂，搅拌器的设计与安装较为困难，而且容易发生机械损坏，聚合物易粘釡。管式法：该法所用的引发剂是氧或过氧化物，反应器的压力梯度和温度分布大、反应时间短，所得聚乙烯的支链少，分子量分布较宽，适合制作薄膜产品，反应器结构简单，传热面积大。主要缺点是聚合物粘管而导致堵塞现象。12.聚乙烯的主要用途有哪些、可以采用哪些方法改进它的性能，开发新用途。聚乙烯综合性能优异，卫生性好，因此广泛应用于各个工业部门和日常生活用品。主要用于食品包装、工业品包装、化学药品包装、农用膜和建筑用膜等。可通过控制压力，加入添加剂，通稀有气体，辐射等来改进它的性能。13.比较高压聚乙烯及聚苯乙烯的生产工艺流程，改进聚苯乙烯的性能，可采用哪些方法？14.试述聚苯乙烯和有机玻璃的优缺点及改性方向。St：尺寸稳定性好，收缩率好，吸湿性低，高折光率，易着色，导热系数随温度变化而变化，具有良好的介电性能和绝缘
