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1、高分子合成工艺学课程教学实施大纲说明高分子合成工艺学课程教学实施大纲包括基本信息、课程描述、教学理 念、教师简介、先修课程、课程目标、课程教学实施、课程要求、课程考核、学 术诚信、课堂规范、课程资源、教学合同等13局部内容。其中课程教学实施是 本大纲的主要阐述内容：在主要参考的高分子合成工艺学教材自然章节的基础上 分24个讲授单元，一个课时作为机动课时，总计45学时（不包含高分子材料专 业实验局部）进行授课，每一授课单元累计教学时间2课时。以教材自然章节为 撰写单元，撰写内容包括教学目标，教学重难点，教学内容，教学过程等。其中 教学过程以每一讲为单位依次进行撰写,包括具体的课堂设计，采用的教学
2、方法、 授课过程，课堂讨论的主题、相关阅读材料、作业内容、课前准备情况、课后反 思内容等方面，个别章节依据授课内容做细微调节。本大纲以赵德仁、张慰盛主 编的高聚物合成工艺学为主要讲课参考教材，同时参考：1、李克友，张菊华,向福如.高分子合成原理及工艺学M.科学出版社,20012、侯文顺.高聚物生产技术M.化学工业出版社,2001课时安排如下:章次教学内容授课学时一 一绪论6生产单体的原料路线4自由基聚合生产工艺8四离子聚合与配位聚合生产工艺4五缩合聚合生产工艺6六合成树脂4七通用塑料4八工程塑料4九特种工程塑料、耐热及高性能聚合物4十合成纤维4合计48注：本门课程为48学时，实际上课安排为14
3、周，每周4节课，共56学 时。总课时数根据教学情况适当调整。高分子合成工艺学课程描述高分子合成工艺学是一门综合性应用学科，也是高分子材料专业本科生 的专业必修课程之一。本课程是以合成高分子聚合物为对象的全部化学工程内11 .深冷别离法：将裂解气冷冻到-100左右的低温，使除H2和CH4以外的低级燃全 部冷凝液化，然后利用各种煌的相对挥发度的不同，用精储的方法在适当的温度压力条件下, 使各种烽逐一别离。12 .萃取精储：用来别离恒沸点混和物或组分挥发度相近的液体混合物的特殊精储方 法。原理：液体的混合物中加入较难挥发的第三组分溶剂，以增大液体混合物中各组分的挥 发度的差异，使挥发度相对地变大地组
4、分可由精储塔顶储出，挥发度相对较小地组分那么与加 入地溶剂在塔底流出，然后进行别离。二、原油炼制1 . 常压蒸储（300-400以下）：石油气、石油酸、汽油（石脑油）、煤油、轻柴油、 重柴油2 .减压蒸储：（高沸点）柴油、变压器油、含蜡油等，不能蒸出的为渣油。三、石油裂解生产烯燃1 .原料：1）液态油品和裂解副产物乙烷、碳四谓分，2）湿性天然气，3）油田气，4） 炼厂气2 .装置：管式裂解炉，压缩机、蒸僧塔、热交换器、油水别离器、气体干燥、脱酸性 气体、快烧氢化和冷箱3 .过程：沸点350c以下的液态烧，在稀释剂水蒸气存在下于750-820C高温热裂解 为低级烯烧、二烯燃的过程。停留时间。4.
5、液态烽高温裂解产品：5 .精制过程：脱酸、除水、除烘。6.别离过程：深冷别离法轻柒泡一亡裂空一A者冷满炉三嵬干慢一冷箱猊W正塔一A三在TI/好纪I18”下水受气宜工七淡海金,高压行汽星氢气体A乙烯乙烷（A丙烯一A丙烯塔A丙烷-口墙分f裂蟀汽泡|A乙块加工一A乙烯塔f睨乙在塔1A丙块加2：睨天在塔A笠丁在塔四、石油裂解生产芳烧沸点小于220,直储汽油。金领分溜65-145七溜分加氢催化重聚重整生成油一石陋油|一其它溜分_鸳裂解汽油加氢加氢裂解汽油分惠芳煌抽取法溜 b_混合芳胫:呼4苯、甲苯、二甲苯抽余油 18ToP）第5讲 生产单体的原料路线教学方法：多媒体教学结合讲授教学具体过程（90分钟）：
6、复习上节学习内容：请每个学习小组回答上节课的讨论问题（5分钟），教师评价记入登分册。五、由碳四储分制取丁二烯途径：1.由裂解气别离得到的碳四微分中抽取丁二烯；一一萃取精储法，所用溶剂包括DMF、 DMSO. CN、 NMP2.由炼厂气或轻柴油裂解气碳四微分别离出来的丁烯为原料进行氧化脱氢制取丁二 烯。生产工艺流程:第一萃取精馆工艺流程图DA-10Sa.b第二萃取精储工艺流程图注：为了防止丁二烯在萃取精储塔内自聚，循环溶剂中加入一定量的阻聚剂糠醛和亚硝 酸钠，为了防止溶剂起泡，降低塔板效率，在循环溶剂中加入一定量的消泡剂硅油精储工艺流程图为了防止产生丁二烯过氧化物和端基聚合物,在第一精储塔和第二
7、精储塔回流线和冷凝 器入口加入一定量的阻聚剂对叔丁基邻苯二酚(TBC),为保证第二精储塔冷凝系统有TBC, 产品丁二烯重不含有TBC,微出物从塔顶出来后分为两条线：储出物的大局部经EA-118a去 产品罐区，一局部进回流冷凝器EA-118bc,经回流罐回流，TBC由EA-118bc入口加入。2.3单体氯乙烯的合成 单体氯乙烯的合成方法：氧氯化法：1.氯气经液化或气相与乙烯加成生成二氯乙烷(EDC)CH2=CH2 + CL - ch2ci-ch2ci以溟乙烷为催化剂，反响温度4050, FeCh或A1CL为催化剂，反响温度15135, 收率90%。2 . EDC热裂解生成氯乙烯单体和HC1CH2
8、C1-CH2C1 - CH2=CHC1 + HC1480500,浮石或活性炭为催化剂，收率5060%。3 .乙烯、HC1和氧气经氧氯化反响生成EDC和水CH2=CH2+HCI+O2 f CH2cl=CH2CI+ H20反响温度为330420。总反响：4cH2=CH2+2CI2+O2 f 4cH2cl=CH2CI+ 2H2。流程表达:千算w外乙烷合成法：4c2H6 + 2C12 + 302 f 4c2H3cl + 6H20乙焕合成法：C2H2 + HC1 - C2H3cl2.4 煤炭原料路线 根据上课情况介绍2.5 其他原料路线 根据上课情况介绍授课题目第三章自由基聚合生产工艺授课日期2015年
9、3月 日授课班级高分子材料20131授课时数8授课方式理论课【教学目标】掌握自由基聚合原理、四种聚合方法应用实例、乳液聚合；四种聚合方法的本质区别与 联系。【教学重难点】自由基聚合生产工艺基础和本体聚合生产工艺；悬浮聚合生产工艺；溶液聚合生产工艺; 乳液聚合生产工艺。【教学内容】3-1自由基聚合生产工艺基础；3-2本体聚合生产工艺；3-3悬浮聚合生产工艺；3-4溶液聚合生产工艺；3-5乳液聚合生产工艺。第6讲 自由基聚合生产工艺教学方法：多媒体教学结合讲授教学具体过程（90分钟）：复习上节学习内容：提问：高分子的结晶过程，3名同学回答，教师评价记入登分册。 3 1自由基聚合工艺基础本体聚合自由
10、基聚合适用单体一一乙烯基单体和二烯烽单体聚合物结构一一碳一碳主链的线型结构实施方法一一本体聚合、乳液聚合、悬浮聚合、溶液聚合引发方式一一个别热引发，基本是引发剂引发。实施方法的选择主要取决于根据产品用途所要求的产品形态和产品本钱以及工艺特点。 合成橡胶只能采用乳液聚合方法（原因），合成树脂从理论上可采用四种实施方法。例如本 体聚合的应用，聚氯乙稀的生产。一、自由基聚合引发剂类别：过氧化物（有机过氧化物）、偶氮化合物和氧化一还原引发体系。条件：在聚合温度范围内有适当地分解速率常数；所产生的自由基具有适当地稳定 性。 笼形效应：初级自由基的偶合反响受周围介质的影响较大，如被溶剂分子所包围，二 个初
11、级自由基未能扩散别离而偶合终止的现象称为笼形效应。引发剂的选择：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 和反响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）根据反响速度要 求选择复合引发剂。二、分子量控制与分子量调节剂影响聚合物分子量的因素：聚合反响温度，引发剂浓度和单体浓度，链转移剂的种类和 用量。1 ,随着反响温度的升高，聚合物的平均分子量降低（提问）。2 .自由基聚合反响所得聚合链的动力学链长与单体浓度和引发剂浓度的关系。K网3 .链转移剂的影响：1 1 E1控制聚合
12、物平均分子量的方法：1）严格控制引发剂用量，一般为千分之几；2）严格控制 反响温度在一定范围和其它反响条件；3）选择适当地分子量调节剂并严格控制其用量。2.2本体聚合工艺本体聚合：单体中加有少量引发剂或不加引发剂依赖热引发，而无其它反响介质存在地 聚合实施方法。优点：无其他介质，工艺简单，无回收，当单体转化率很高时，可省去单体别离工序, 直接造粒。缺点：1）放热量大，散热困难，温度不恒定2）反响不易进行完全。解决方法：1）增大传热面积，2）分段聚合3）在单体中加入一定量聚合物。常采用本体聚合方法的单体包括：甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、乙烯和氯乙烯 一、乙烯高压聚合生产工艺目前仅聚乙烯是自由基型气相
13、本体聚合方法生产的。熔融指数：在标准的塑性计中，加热到一定温度（一般为190）,使聚乙烯树脂熔融 后，承受一定的负荷（一般为2160g）在10分钟内经过规定的孔径（2.09mm）挤压出来的 树脂重量克数。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。高压聚乙烯即低密度聚乙烯（LDPE）：乙烯在1000-3000kg/cm2的高压条件下，用氧或 有机过氧化物为引发剂，在200左右的温度经自由基聚合反响转变为PE,所得聚乙烯密度 为 091-0.935g/cm3,称为LDPE低压（高密度）聚乙烯（HDPE）：在数十个大气压以下的低压条件下，由乙烯
14、的离子聚合 和配位聚合反响所得的密度为0. 94-0. 96g/cn?的聚乙烯本体聚合反响器：模型反响器、釜式反响器、管式反响器 乙烯高压聚合生产工艺流 程：一次压缩二次压缩乙烯聚合反响器引发剂减压阀高压别离器乙烯低压别离器添加剂冷 却除去蜡状低聚物250kg/cn）21kg/cn2乙烯25030kg/cm21280后处理分子量调节剂 250kg/cn?抗氧剂等添加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：烷烧、烯 崎、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
15、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。氧的作用？3聚合反响条件：温度 130-280C；压力：1100-2500kg/cm2,最高达 3000kg/cni2,聚合设备：管式反响器：物料在管内呈柱塞状流动，没有什么反混现象；反响温度沿反 应管的长度而有变化，因此反响温度有最高峰，产物分子量分布宽釜式反响器：物料可以充分混合，反响温度均匀，还可以分区操作，以使各 反响区具有不同的温度，从而获得分子量分布宽的聚乙烯。4聚乙烯树脂的后处理聚乙姆情克一切粒睨水拽勃筛驾心干埃一捏劲筛.一,L二次成一驾干燥切粒挤出V次成品一:一呈设盘二氯乙烯本体聚合生产工艺一一非均相本体聚合非均相本体聚合：氯乙烯本体聚合反响生成的聚氯乙稀，不溶于液态单体相中，呈粉状 析出，称为非均相本体聚合。聚合工艺：二段法本体聚合，1）第一段预聚合：间歇操作，立式聚合釜，高活性引发 剂，70反响。预聚合的作用a） 10%
