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1、1、苯乙烯一马来酸酐共聚物的有关背景1.1、苯乙烯一马来酸酐共聚物的研发历史和生产规模1.2、苯乙烯一马来酸酐共聚物的重要用途2、苯乙烯一马来酸酐共聚物2.1、苯乙烯一马来酸酐共聚物设计思路2.2、苯乙烯一马来酸酐共聚物要解决的理论和/或实际问题3、苯乙烯一马来酸酐共聚物合成原理3.1、苯乙烯一马来酸酐共聚物合成原理3.2、苯乙烯-马来酸酐共聚物合成反应式3.3、苯乙烯一马来酸酐共聚物合成方法4、本设计所涉及的原材料简介4.1、苯乙烯的性质4.2、苯乙烯的危害4.3、马来酸酐的性质4.4、马来酸酐的危害5、聚合物合成工艺过程介绍5.1、聚合配方5.2、加料过程5.3、合成条件5.4、回收过程5
2、.5、后处理过程5.6、主要单元设备介绍6、聚合物合成工艺流程图（一张A4纸）7、聚合物合成工艺的关键工艺条件分析（1）温度（2）压力（3）加料顺序（4）溶剂选用（5）聚合终点如何控制（6）如何控制产物分子量及其分布（7）产物的其它重要技术指标，（8）单体使用注意事项8、SMA共聚物的改性方向9、设计总结展望一下本设计工艺的前景10、参考文献一、苯乙烯一马来酸酐共聚物的有关背景1.1、苯乙烯一马来酸酐共聚物的研发历史和生产规模聚丙烯晴纤维的研究始于30年代。1931年德国法本公司的 Rain首次制造了聚丙烯腈（PAN），但由于此种聚合物不溶于大多 数有机、无机溶剂，且熔融温度高于分解温度，所以
3、无法采用当 时已知的溶液纺丝及熔融法纺丝，PAN未能制成纤维。40年代， pan纤维首先由杜邦公司实现了工业化。聚丙烯腈纤维是指由聚丙烯腈纺制的纤维或丙烯腈含量占85%以上的共聚物纺制而成的纤维。2000年世界聚丙烯腈纤维产量2.6685Mt，我国聚丙烯腈纤维产量473.7kt。1.2、苯/马溶液共聚物的重要用途（1）、苯乙烯-马来酸酐共聚物表面施胶剂的应用 单独使用苯乙烯-马来酸酐表面施胶剂施胶 苯乙烯一马来酸酐与淀粉、PVA复配的应用（2）、苯乙烯一马来酸酐共聚物生物降解的应用聚合物中酸酐在水作用下水解成酸，同时导致高分子溶 涨，微生物在共聚物表面附着，当共聚物表面被逐渐侵蚀后， 微生物开
4、始渗入共聚物内部，生物降解也随着发生在共聚物内 部，从而进一步导致共聚物断链，特性粘数下降，即相对分子 量降低，使共聚物变脆，极易破碎。聚丙烯腈基碳纤维丝是一 种高强纤维材料，具有比重小、比强度大、比模量高、导热系 数好、热胀系数小（尺寸稳定）、耐烧蚀、自润滑性良好等优 点。聚丙烯腈基碳纤维具有纤维的柔曲性，可编织加工，缠绕 成型。它广泛应用在航空、航天、工业生产、土木工程建筑、 体育器材、民用产品等领域。(3) 苯乙烯一马来酸酐共聚物合金的应用 SMA/PE 合金 S MA/ABS 合金二、苯乙烯/马来酸酐溶液共聚合制备交替共聚物的设计思路及要 解决的理论和/或实际问题2.1、苯乙烯一马来酸
5、酐共聚物设计思路1 AIBN引发等质量苯乙烯一马来酸酐的热反应聚合分别称取5g马来酸酐，5g苯乙烯，和0.12gAIBN于250ml三口 烧瓶中，再量取30ml丙酮于三口瓶中，搭好装置，搅拌回流，在丙 酮沸腾的情况下(60。0反应3小时，冷却。在干净的小烧杯中倒入一 定量的酒精，将反应物取样滴入到酒精中，出现白色固体物质，离心， 置于真空干燥箱烘干24小时，取样，进行GPC检测。2 AIBN引发等摩尔苯乙烯一马来酸酐的热反应聚合分别称取4.9g马来酸酐，5.2g苯乙烯，和0.12gAIBN于250ml三 口烧瓶中，再量取30ml丙酮于三口瓶中，搭好装置，搅拌回流，在 丙酮沸腾的情况下(60。0
6、反应3小时，冷却。在干净的小烧杯中倒入 一定量的酒精，将反应物取样滴入到酒精中，出现白色固体物质，离 心、，置于真空干燥箱烘干24小时，取样，进行GPC检测。2.2、苯乙烯一马来酸酐共聚物要解决的理论和/或实际问题1945年，Alfey和Lavin开创了苯乙烯一马来酸酐共聚物研究的先 河。之后，Mayo对苯乙烯一马来酸酐共聚体系进行了系统的研究， 认为此体系是一种典型的交替共聚模型物。至此，对苯乙烯一马来酸 酐聚合体系的研究愈来愈受到人们的重视。研究发现，苯乙烯一马来 酸酐（SMA）交替共聚物是一种重要的功能化聚合物，分子可设计性 强，主链上的酸酐基团能与醇、胺和水等反应形成多种衍生物；此外，
7、 由于马来酸酐水解后亲水性，增强了 SMA基共聚物与水之间的相互作 用，使得SMA基共聚物有一定的生物降解性。这使得SMA基共聚物在 化学、生物、医学、光学和电子学等领域有着广泛的应用，因此，SMA 共聚物进行研究和开发符合绿色化学和可持续发展的要求，有着重要 的理论和实践意义。苯乙烯与马来酸酐都是竞聚率很小的单体，极易发生强烈放热的 共聚合反应，使反应难于控制，极大地影响了这类共聚物的开发应用。 我们应用反应速度理论，进行了试验研究，改进了合成方法，基本上 克服了反应难控制，产品质量不稳定等问题，合成了符合要求的产品。三、苯乙烯一马来酸酐共聚物合成的原理3.1、苯乙烯一马来酸酐共聚物合成原理
8、Alfrey等人首先应用终止模型分析共聚物组成。Barb考虑到该模 型的局限性而提出了末端基效应模型，认为链自由基的前一个链节对 自由单体进一步发生增长反应有影响。该模型解释交替反应动力，甚 至高压下的反应机理比较令人满意。但对于交替共聚反应过程中的高 度交替性和生成的聚合物立体有序结构等现象的解释不能令人满意。自从Bartlett和Nozaki提出电荷转移络合反应在交替共聚反应中起 着重要作用的论点以后，人们进行了大量的研究。其主要贡献者有 Butler和Gaylord等，一些文献综述和专著对交替共聚合反应进行了归 纳总结。络合物机理是把两个单体所形成的电荷转移络合物作为一个 单体，将共聚反
9、应转化成均聚反应，在较宽单体组成比范围内(0.1 0.9)均生成交替共聚物，这就使人更加相信电荷转移络合物在共聚反 应中的作用。Iwatsuki等对交替共聚单体对的三元共聚反应进行了系 统的研究，他们从以下几个方面论证络合物机理的存在。abButler等人提出的苯乙烯-马来酸酐络合物分子结构模型a一环外桥接式;b一环内桥接式3.2、苯乙烯-马来酸酐共聚物合成反应式3.3苯乙烯一马来酸酐共聚物合成方法苯乙烯，马来酸酐按摩尔比l: l计。用部分甲苯在反应瓶内加热 溶解马来酸酐，在搅拌下先后将BPO及1/3的苯乙烯加入反应瓶， 控制（75 士 2）C,进行反应20分钟左右有白色混浊出现时，将余下 的
10、苯乙烯的甲苯溶液由滴加器慢慢加入反应瓶，约1到1. 5小时加 完，再反应半小时，升温至85C,反应半小时，使反应进行完全 即 刻减压过滤，用少量甲苯洗沉淀三次，抽干，80C烘干，得白色细粉 状的SMA产品。四、本设计所涉及的原材料简介4.1苯乙烯的性质分子式 C6H5CH=CH2 式量 M=104苯乙烯，又名乙烯苯，为无色透明油状液体，易燃，有毒，难溶 于水，能溶于醇类及醚类。苯乙烯属于二级易燃液体，相对密度为 0.907,自燃点为490摄氏度，沸点为146摄氏度。苯乙烯性质较为稳 定，主要用于制造合成橡胶、离子交换树脂、聚醚树脂、增塑剂和塑 料等。苯乙烯存在于苏合香脂（一种天然香料）中。无色
11、、有特殊香气 的液体。主要由乙苯制得，是聚合物的重要单体。苯乙烯在室温下即 能缓慢聚合，要加阻聚剂（如邻苯二酚）才能贮存。苯乙烯还可以发 生烯烃所特有的加成反应。在工业上，苯乙烯可由乙苯催化去氢制得。 4.2苯乙烯的危害侵入途径：吸入、食入、经皮吸收。健康危害：本品粉尘和蒸气具有刺激性。吸入后可引起咽炎、喉炎 和支气管炎。可伴有腹痛。眼和皮肤直接接触有明显刺激作用，并引 起灼伤。慢性影响：慢性结膜炎，鼻粘膜溃疡和炎症。有致敏性，可 引起皮疹和哮喘。急性毒性：LD50400mg/kg（大鼠经口）； 2620mg/kg 经皮）。危险特性：遇高热、明火或与氧化型接触，有引起燃烧的危 险。有腐蚀性。燃
12、烧（分解）产物：一氧化碳、二氧化碳。苯乙烯对人眼和上呼吸道有刺激和麻醉作用。高浓度苯乙烯急性 中毒会强烈刺激人眼及上呼吸道黏膜，出现眼痛、流泪、流鼻涕咳嗽 等症状，继而头痛、头晕、恶心、呕吐、全身乏力。眼部受苯乙烯液 体污染，可致灼伤。苯乙烯遇明火、高热或与氧化剂接触，有燃烧、 爆炸的危险；遇酸性催化剂能发生剧烈的聚合反应，放出大量热量。 苯乙烯蒸汽可与空气形成爆炸性混合物，能在较低处扩散到相当远的 地方，遇明火会引着回燃。苯乙烯一旦泄漏，应迅速组织泄漏污染区 的人员撤离至安全区，对泄漏污染区进行隔离，严格限制人员出入， 切断电源。救援人员应佩戴防护面具、手套收集漏液，转移到废气物 处置场所。
13、切断被污染水体，用围栅等物限制洒在水面的苯乙烯扩散。 要将苯乙烯深度中毒人员转移到空气新鲜的安全地带，脱去其被污染 的外衣，冲洗被污染的皮肤，用大量水冲洗眼睛，冲淋全身，漱口。 中毒人员要大量饮水，不能催吐，立即到医院接受治疗。如中毒人员 呼吸停止，救援人员应立即进行人工呼吸。4.3马来酸酐的性质马来酸酐的分子量=98. 06分子式为、。有强烈刺激气味的无色结晶粉末。密度相对密度（水=1）1.48 ;相对 密度（空气二1）3.38稳定性稳定。熔点52.8C。沸点202C。闪点1 03.3C。自燃点476. 6C。溶于乙醇、乙醚和丙酮，难溶于石油醚 和四氯化碳。与热水作用生成顺丁烯二酸。有毒。危
14、险标记20（腐蚀 品）主要用途制造聚合物、共聚物，也用于合成树脂、涂料、农 药、医药、食品、及润滑油添加剂等，遇有机胺类物质容易变成紫 红色，且用水稀释后颜色没有变化。4.4马来酸酐的危害1. 泄漏应急处理隔离泄漏污染区，周围设警告标志，建议应急处理人员戴好防毒 面具，穿化学防护服。不要直接接触泄漏物，用洁净的铲子收集于干 燥洁净有盖的容器中，运至废物处理场所。如大量泄漏，收集回收或 无害处理后废弃。2. 防护措施呼吸系统防护：空气中浓度超标时，应该佩带防毒口罩。眼睛防 护：戴安全防护眼镜。防护服：穿工作服（防腐材料制作）。手防护： 戴橡皮手套。其它：工作后，淋浴更衣。注意个人清洁卫生。3.
15、急救措施皮肤接触：脱去污染的衣着，立即用水冲洗至少15分钟。若有 灼伤，就医治疗。眼睛接触：立即提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗至少15分钟。就医。吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。保 持呼吸道通畅。就医。食入：误服者立即漱口，给饮牛奶或蛋清。就 医。灭火方法：雾状水、泡沫、二氧化碳、砂土五、聚合物合成工艺过程介绍5.1、聚合配方组分原料名称质量分数第一单体马来酸酐14.5%15.0%第二单体苯乙烯14.5%15.0%引发剂AIBN0.32%0.36%溶剂丙酮70%72%终止剂酒精适量引发剂用量为单体的1%2%，单体总浓度控制在29%30%。5.2、加料过程分别称取适量马来酸酐和适量的苯乙烯，和AIBN于250ml三口 烧瓶中，再量取30ml丙酮于三口瓶中，搭好装置，搅拌回流，在丙 酮沸腾的情况下（60。）反应3小时，冷却。5.3、合成条件高聚物分子量及分子量分布对聚合物使用性能有很大影响。不同 工程目的要求高聚物有不同的分予量及分子量分布。前述各领域一般 要求低分子量，窄范围分子量分布KlSMA。实验表明.影响分子量及 其分布的主要因素是：反应温度的高低和稳定性豁I发剂品种及用量、 溶剂用量、操
