高聚物合成工艺学重点整理

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1、1粘釜产生原因、危害及防止措施;粘釜原因:物理因素:吸附作用;化学因素:粘附作用;危害:1传热系数下降;2 产生“鱼眼”,使产品质量严重下降;3 需要清釜,非生 产时间加长;防止措施:1釜内金属钝化;2 添加水相阻聚剂,终止水相中的自由基,例如在明胶 为分散剂的体系中加入醇溶黑、亚硝基 R 盐、甲基蓝或硫化钠等;3 釜内壁涂极性 有机物,防让金属表面发生引发聚合或大分子活性链接触釜壁就被终止聚合而钝 化;4 采用分子中有机成分高的引发剂,如过氧化十二酰.清釜;5 提高装料系数, 满釜操作;减少粘釜的方法:目前先进的方法是聚合配方中加入防粘釜剂防粘釜剂的种类很 多,而且生产工厂技术保密,主要是苯

2、胺染料、蒽醌染料等的混合溶液或这些染料 与某些有计酸的络合物,一般用量极少,产生明星的作用此时产生的少量粘釜物用高压水枪冲洗即可水压21mpa达到清釜目的;2. 高分子合成材料的生产过程答: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

3、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3. 生产单体的原料路线有几条试比较它们的优缺点 答:工业上生产的高聚物主要是加聚高聚物和缩聚高聚物;当前主要有两条路线;1 石油化工路线石油资源有限石油化工路线石油资源有限石油经开采得油田气和原 油;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;裂解轻油和煤油经重整得到的重

4、整油 ,经加氢催化重整使之转化为芳烃 ,经 抽提萃取分离得到苯、甲苯、二甲苯和萘等芳烃化合物;2 煤炭路线资源有限,耗能 大煤炭路线资源有限,耗能大煤矿经开采得到煤炭,煤炭经炼焦得煤气、氨、煤焦 油和焦炭;煤焦油经分离精制得到苯、甲苯、二甲苯、萘和苯酚等 ;焦炭与石灰石 在高温炉中高温加热得到电石CaC2,电石与H20反应得到乙炔;炔可以合成氯乙 烯、醋酸乙烯和丙烯腈等单体或其他有机原料; 3 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加工为单体 ;本路线原料不 足、成本较高,但它也是充分利用自然资源,变废为宝的基础上小量生产某些单体, 其出发点是可取的;4

5、. 高压聚乙烯分子结构特点是怎么样形成的,对聚合物的加工性能有何影响答:乙烯在高温下按自由基聚合反应的机理进行聚合;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;影响: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5. 悬浮聚合与本体聚合相比有那些特点答:1 以水为分散介质,价廉,不需回收,安全,易分离.2 悬浮聚合体粘度低,温度易 控制,3颗粒形态较大,可以制成不同粒径的粒子4需要一定的机械搅拌和分散剂5 产品不如本体聚合纯净6悬浮聚合的操作方式为间歇

6、,本体为连续6. 简述聚氯乙烯PVC悬浮聚合工艺过程答:1、准备工作:首先将去离子水,分散剂及除引发剂以外的各种助剂,经计量后加 于聚反应釜中,然后加剂量的氯乙烯单体, 2、聚合:升温至规定的温度.加入引发 剂溶液或分散液,聚合反应随时开始,夹套同低温水进行冷却,在聚合反应激烈阶 段应通5C以下的低温水,严格控制反应温度波动不超过正负3、分离:当反应釜 压力下降至规定值后结束反应,方法为加链终止剂, 4、聚合物后处理:然后进入 单体回收,干燥,筛选出去大颗粒后,包装得产品.7. 试述悬浮聚合中主要影响因素有那些悬浮聚合中影响颗粒大小及其分布答:反应器几何形状的影响;操作条件的影响;材料因素-如

7、两相液滴动力粘度,密 度和表面张力等;分散剂.8. 试述乳液聚合物系及其作用答:单体:聚合物单体材料原材料 .水:比热大,易于清楚反应热,降低体系粘度,构成连 续相,使液滴分散,溶解引发剂, PH 调节剂等. 乳化剂:使单体在乳状液中稳定;使 单体在胶体中增溶,使聚合物粒子稳定,增加集合物稳定性,对乳液聚合起脆化作 用,形成产生链转移或阻聚作. 引发体系:在一定条件下分解产生自由基,从而引 发反应.9. 自由基溶液聚合中溶剂起什么作用怎么样选择溶剂答:作用:a溶剂对引发剂分解速度的影响b溶剂的链转移作用对分子量的影响c 溶剂对聚合物分子的支化与构型的影响.溶剂的选择:a考虑单体在所选择的溶剂中

8、的溶解性b溶剂的活性:应当无阻聚或缓聚等不良影响以及考虑对引发剂的诱导分解作用.c溶剂对聚合物溶解性能和对凝胶效应的影响:选用良溶剂时为均相聚合,有可能消除凝胶效应 d 选用沉 淀剂时为沉淀聚合,凝胶效应显着.溶液聚合选择溶剂时应考虑溶剂的Cs值e溶 剂的毒性,安全性和生产成本.10. 离子型聚合与自由基溶液聚合对溶剂的要求有何区别答:离子聚合:1可能与引发剂产生的作用 2熔点或沸点的高低 3容易精制提纯 4 与单体、引发剂和聚合物的相容性等因素 5充分干燥 6溶剂极性大小 7对离子活 性中心的溶剂化能力;自由基聚合: 1 溶剂对自由基聚合不能有缓聚和阻聚等不良影响,即 Kps=Kp 2 溶剂

9、的链转移作用几乎不可避免,为得到一定分子量的聚合物,溶剂的Cs不能太大, 即KpKtr,s 3如果要得到聚合物溶液,则选择聚合物的良溶剂,而要得到固体聚 合物,则应选择聚合物的非溶剂 4尚需考虑毒性和成本等问题11. 比较缩聚与加聚反应特征答: 缩聚: 一般遵守逐步聚合机理,反应过程中有小分子副产物产生,每一步反应 的速率和活化能大致相同,反应早期转化率就很高,随后低聚物继续反应,体系由 分子量递增的一系列中间产物构成,中间产物的两分子都能发生反应加聚: 一般遵守连锁聚合机理,活性中心为自由基、阳离子、阴离子等,整个过程 由链引发、链增长、链终止等基元反应进行,各基元反应的Rp和Ea相差很大,

10、整 个过程中分子量变化不大,转化率逐渐增加,始终由单体、高聚物和引发剂组成 12在熔融缩聚中,可采用什么措施,以加快反应速度和提高缩聚物的分子量答:a、保证原料配比等摩尔b、保证原料纯度、无杂质c、选用合适的催化剂 d、使反应温度控制在适当的范围e、反应前期通入惰性气体,既能防止缩聚物氧化变色,又能降低副产物分压,后期抽真空,使小分子挥发.13、什么是种子乳液聚合 在乳液聚合体系中,如果已有生成的高聚物乳胶粒子存在,当物料配比和反应条件 控制适当时,新加入的单体原则上仅在已生成的微粒上聚合 ,而不生成新的乳胶粒 , 即仅增大原来微粒的体积 ,而不增加乳胶粒的数目 ,这种情况下 ,原来的微粒好似

11、 种子,因此称这种乳液聚合为种子乳液聚合;14、自由基聚合反应的实施方法有几种分别能生产哪些主要的高聚物品种 高分子聚合反应实施方法有自由基聚合本体聚合、乳液聚合、溶液聚合、悬浮聚 合离子与配位聚合本体聚合、溶液聚合;本体聚合生产的主要品种:LDPE、PS、PMMA等;悬浮聚合生产的主要品种:PVC、EPS、AS、ABS、PMMA、PTFE等;乳液聚合主要产品:合成树脂如PVC、聚醋酸乙烯、聚丙烯醋酸等,合成橡胶如SBR、 NBR、CR; 溶液聚合生产主要产品:聚丙烯腈、聚丙烯酰胺等15、写出环氧树脂、不饱和聚酯树脂的主要单体、固化剂及固化机理;环氧树脂原料:双酚A、环氧氯丙烷,NaOH为催化

12、剂;反应分两步进行:1开环 加成;II脱除HC1形成环氧基团;环氧树脂固化机理:1催化固化机理a路易氏酸 作用下为阳离子聚合机理 BF3b 路易氏碱作用下为阴离子聚合机理叔胺;2 固化剂 参与固化反应的固化机理 a 胺类与环氧树脂的固化反应,伯胺基含有两个活泼氢, 可与两个环氧基反应;b酸酐与环氧树脂的固化反应酯化反应;环氧树脂固化剂:a 胺类固化剂活性大,可室温固化,b酸酐固化剂;不饱和聚酯树脂原料 :不饱和二元酸:顺丁烯二酸或其酸酐马来酸酐;饱和二 元酸:邻苯二甲酸酐、间苯或对苯二甲酸等;二元醇:丙二醇、二乙二醇等;不饱和聚酯树脂的固化过程:1固化剂自由基引发剂:BPO、过氧化甲乙酮等;活

13、化剂促进剂:环烷酸钴、二甲基苯胺等室温;2凝胶和固化;16. 三大合成纤维的原料、聚合原理、聚合工艺过程 答:1、涤纶:聚酯纤维,以后多种二元醇和芳香族二元羧酸或其酯经缩聚生成的 聚酯为原料;聚合原理:缩聚反应 工艺工程:直缩法、酯交换法、环氧乙烷加成法2、锦纶:聚酰胺纤维,以己内酰胺为原料聚合原理:可逆逐步缩聚反应 工艺过程:常压法、高压法、常减压并用法、固相缩聚法3、腈纶:聚丙烯腈,主要原料丙烯腈聚合原理:自由基共聚合反应 工艺过程:丙烯腈+第二单体3%12%丙烯酸甲酯+第三单体1%3%衣康酸按自由基共 聚合反应17. 脱灰:除去浸灰过的裸皮膨胀状态,为酶软化提供恰当的PH条件的操作过程,

14、称为“脱灰”;以免聚合物中含灰量过高,而影响其电性能、耐老化性、染色性等;18. 合成橡胶的工艺过程主要包括哪几步单体准备与精制2 反应介质和辅助剂的准备3聚合4单体和溶剂的回 收5橡胶的分离 6洗液7脱水和干燥8成型和包装19. 在合成橡胶工艺过程中为什么要控制聚合转化率答:在聚合反应中,随聚合转化率的上升聚合物浓度增加,可引起聚合物链转移反 应的加剧,因此支化和交联的机率大大提高;由于支化和交联可产生凝胶,在生产 过程中可形成挂胶,堵塞管道等,又可影响产品的性能;转化率越高,则剩余单体及 引发剂的浓度越低,聚合速度也越来越慢,从而降低了设备的生产能力;20. 聚合反应釜中搅拌器的形式有哪些

15、适用范围如何常用搅拌器的形式有平桨式、旋桨式、涡轮式、锚式以及螺带式等;涡轮式和旋桨式搅拌器适于低粘度流体的搅拌;平桨式和锚式搅拌器适于高粘 度流体的搅拌;螺带式搅拌器具有刮反应器壁的作用,特别适用于粘度很高流动性 差的合成橡胶溶液聚合反应釜的搅拌;21. 简述合成树脂与合成橡胶生产过程的主要区别;合成橡胶生产中所用的聚合方法主要限于自由基聚合反应的乳液聚合法和离子 与配位聚合反应的溶液聚合法两种;而合成树脂的聚合方法则是多种的;合成树脂 与合成橡胶由于在性质上的不同 ,生产上的差别主要表现在分离过程和后处理过 程差异很大: 分离过程的差异:合成树脂,通常是将合成树脂溶液逐渐加入第二种非溶剂中

16、, 而此溶剂和原来的溶剂是可以混溶的 ,在沉淀釜中搅拌则合成树脂呈粉状固体析 出;合成橡胶的高粘度溶液,不能用第二种溶剂以分离合成橡胶 ,其分离方法是将 高粘度橡胶溶液喷入沸腾的热水中,同时进行强烈搅拌,未反应的单体和溶剂与一 部分水蒸气被蒸出,合成橡胶则以直径1020mm左右的橡胶析出,且悬浮于水中; 经过滤、洗涤得到胶粒; 后处理过程的差异:合成树脂后处理方框图:k 干燥干燥的粉状合成权学L包装粉状合成树脂商品潮湿的粉状合成树脂化稳定剂等粒状塑料均匀干燥 干燥的粉状合成树月計 混炼 f造粒包装粒状塑料制品合成橡胶后处理方框图:潮湿的粒状合成橡胶 燥 压块 i 包装合成橡胶制品22. 高分子合成工业的“三废”是如何产

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