高分子合成工艺学重点和习题答案.pdf

1.1. 何谓三大合成材料？简要说明他们的特点。何谓三大合成材料？简要说明他们的特点。 答:（1）用合成的高分子化合物或称做合成的高聚物为挤出制造的有机材料，统称为合成材 料。其 中以塑料、合成纤维、合成橡胶 塑料、 塑料 合成纤维、合成橡胶称为三大合成材料。 （2）特点： 塑料是以合成树脂为基本成分，具有质轻、绝缘、耐腐蚀、美观、制品形式多样化等。塑料大多是 有机材料， 因此其主要的缺点是绝大多数塑料制品都可以燃烧， 在长期使用过程中由于光 线、空 气中氧的作用以及环境条件和热的影响，其制品的性能逐渐变坏，甚至损坏到不能使 用，即发生老 化现象。 合成橡胶是用化学的合成方法产生的高弹性体。 经硫化加工可制成各种橡胶制品。 某些种类 合 成橡胶 的橡胶具有较天然橡胶为优良的耐热、耐磨、耐老化、耐腐蚀或耐油等性能。 合成纤维，线 型结构的高分子量合成树脂，经过适当方法纺丝得到的纤维称为合成纤维。 合成纤维 成纤维与天然纤维相比较，具有强度高、耐摩擦、不被虫蛀、耐化学腐蚀等优点。缺 点是不 易着色，未经过处理时易产生静电荷，多数合成纤维吸湿性差。 2.2. 合成高分子化合物的聚合反应主要包括哪两大类？合成高分子化合物的聚合反应主要包括哪两大类？ 答：合成高分子化合物的聚合反应主要包括连锁聚合反应和逐步聚合反应两大类。 3.3. 单体储存时应注意什么问题，并说明原因？单体储存时应注意什么问题，并说明原因？ 答：单体储存时应达到防止单体自聚、着火和爆炸的目的。 （1）防止单体自聚，为了防止单 体自聚，在单体中添加少量的阻聚剂。 （2）防止着火，为了防止着火事故发生，单体储罐要 远离反应装置，储罐区严禁明火以减少着 火的危险。 （3）防止爆炸，防止爆炸事故的发生， 首先要防止单体泄露， 因单体泄露后与空气接触产生易 爆炸的混合物或过氧化物； 储存气态 单体或经压缩冷却后液化的单体的储罐应是耐压的储罐；高沸 点的单体储罐应用氮气保护， 防止空气进入。 4.4. 聚合物反应产物的特点是什么？聚合物反应产物的特点是什么？ 答：聚合物的相对分子量具有多分散性。 聚合物的形态有坚韧的固体、粉状、粒状和高粘度的溶液。 聚合物不能用一般产品精制的方法如蒸馏、重结晶和萃取等方法进行精制和提纯。 5.5. 选择聚合方法的原则是什么？选择聚合方法的原则是什么？ 答： 聚合方法的选择原则是根据产品的用途所要求的产品形态和产品成本选择选择适当的聚 合方法。 6.6. 生产单体的原料路线有几条？试比较它们的优缺点？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 H2O 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。 7.7. 简述由最基本的原料（原油、天然气和煤）制造高分子材料的过程。简述由最基本的原料（原油、天然气和煤）制造高分子材料的过程。 答：石油化工路线石油化工路线（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。 答：煤炭路线煤炭路线（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 H2O 反应得到乙炔。由乙 炔可以合成氯乙烯、醋酸乙烯和丙烯腈（jing）等 单体或其他有机原料。 8.8. 请写出请写出 1010 种用自由基聚合获得的高聚物。种用自由基聚合获得的高聚物。 答：高压聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯脂、聚丙烯酸酯、聚丙烯 腈、 丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶。 9.9. 在高聚物生产中有几种聚合物是采用本体聚合方法合成的？在高聚物生产中有几种聚合物是采用本体聚合方法合成的？ 答：在高聚物工业生产中采用本体聚合方法的有高压聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯 等， 少数工厂一部分聚氯乙烯用本体聚合法生产。 10.10. 本体聚合的主要组分是什么？本体聚合的特点是什么？本体聚合的主要组分是什么？本体聚合的特点是什么？ 答：定义：本体聚合是指单体在少量引发剂的（甚至不加引发剂而是在光、热或辐射能）的 作业 下聚合成高聚物的过程。 组分：是单体加有（或不加）少量引发剂的聚合，可以包括熔融聚合和气相聚合。 特点： （1） 优点： 本体聚合的主要优点是聚合体系中无其他反应介质，组分简单，工艺过程较简 单，当单 体转化率很高时可以省去分离工序和聚合物后处理工序， 可直接造粒得粒状树脂； 同时 设备 利用率高；产品纯度高。 （2） 缺点 ： 其缺点是体系粘度大、聚合热不易排出，自动加速现象严重，易产生爆聚，轻 者影响产 品质量，重者是聚合失败。 11.11. 悬浮聚合有哪几种？与本体聚合相比较其优缺点是什么？悬浮聚合有哪几种？与本体聚合相比较其优缺点是什么？ 答：悬浮聚合是指溶有引发剂的单体，借助悬浮剂的作用和机械搅拌，是单体以小液滴的形 式分 散在介质水中的聚合过程。 悬浮聚合分类 ： 悬浮聚合可根据单体对聚合物溶解与否， 将其分为均相悬浮聚合和非均相悬浮聚合。 （1） 均相悬浮聚合 ） 如果聚合物溶于其单体中， 则聚合物是透明的小珠， 该种悬浮聚合 称为均相悬浮聚合或 称珠状聚合。 （2） 非均相悬浮聚合 ） 如果聚合物不溶于其单体中，聚合物将以不透明的小颗粒沉淀下来， 该种悬浮聚合称为 非均相悬浮聚合或称沉淀聚合。 优点： 体系粘度低，传热和温度容易控制，产品分子量及其分布比较稳定 不容易产生自动 加速现象 生产成本较低 缺点：产物带分散剂残留物 工业上采用间歇法生产， 难以实现连续化生产 需后处理工序。 12.12. 悬浮聚合的主要组分是什么？对各组分的要求如何？悬浮聚合的主要组分是什么？对各组分的要求如何？ 答：悬浮聚合的主要组分是单体、引发剂、悬浮剂和介质（水） 单体： 要求：对单体进行精制，时期纯度达到要求才能进行聚合。 （杂质的阻聚作用和缓聚作 单体：要求 对单体进行精制，时期纯度达到要求才能进行聚合。 用；加速作用和凝胶作用；杂质的链转移作用） 介质水： 因此， 高分子合成工业中用去离子水做聚合用水。（在悬浮聚合中使用大量的水作 介 质水：因此，高分子合成工业中用去离子水做聚合用水。 为介质。 氯离子、 铁离子、 镁离子、 钙 离子及可见杂质使聚合物带有颜色并使产品质量下降， 水中的氯离子还能破坏悬浮聚合的稳定性， 使聚合物粒子变粗； 水中的溶解氧能产生阻聚作 用，延长诱导期，降低聚合速率。 ） 13.13. 何为均相溶液聚合？何谓非均相溶液聚合？何为均相溶液聚合？何谓非均相溶液聚合？ 答：溶液聚合是单体和引发剂溶于适当的溶剂中聚合为高聚物的过程。 （1）均相溶液聚合 单体 溶于溶剂中，聚合物也于溶剂中，形成聚合物溶液，这种溶液聚合体系称为均相溶 液聚合。 （2） 非均相溶液聚合 单体溶于溶剂中，聚合物不于溶剂中，形成固体聚合物沉淀出来，这种溶液聚合体 系称为非 均相溶液聚合。 14.14. 溶液聚合中溶剂的作用是什么？选择溶剂的原则是什么？溶液聚合中溶剂的作用是什么？选择溶剂的原则是什么？ 溶液聚合中溶剂的作用是什么？选溶液聚合中溶剂的作用是什么？选 择溶剂的原则是什么？择溶剂的原则是什么？ 答：溶液聚合中使用的溶剂可作为传热介质并且抑制了凝胶效应，防止自动加速现象，因此 反应易 于控制，易于调节产品的分子量及其分布。 在溶液聚合中，溶剂的种类和用量直接影响着聚合反应 的速率、聚合物的相对分子质量、聚 合物相对分子量分布和聚合物的构型。因此，选择适当的溶剂 很重要。选择原则是： 溶剂对自由基聚合不能有缓聚和阻聚等不良影响（2）为了得到一定相对分 子质量的聚合物，溶剂的的用量不能太大 如果得到聚合物溶液，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 尚需考虑毒性和成本问题 15.15. 何谓乳液聚合何谓乳液聚合 其主要组分和各组分的作用是什么？乳液聚合的特点是？其主要组分和各组分的作用是什么？乳液聚合的特点是？ 答：乳液聚合是指单体在乳化剂的作用下分散在介质水中形成乳状液（液/液分散体系） ，在 水 溶性引发剂的作用下进行聚合，形成固态高聚物且分散于水中（称为乳胶） ，此时的乳状 液称为固 /液分散体系。 组分：油溶性单体、水溶性引发剂、水溶性乳化剂和介质水。 作用：乳化剂的乳化作用：某些物质能降低水的界面张力，对单体有增溶作用，对单体液 滴 有保护作用， 能使单体和水组成的分散体系成为稳定的难以分层的乳液， 这种作用称为乳 化作用。 介质水：作为分散介质，有较高的比热，散热较易。 特点：以水为介质，价廉安全，且对传热十分有利 分散体系稳定性优良，可以进行连续操 作，聚合物乳胶可以作为胶黏剂、涂料或表 面处理剂等直接利用。 用固体聚合物是，需要加电解 质破乳、水洗和干燥等工序，工序过程较复杂 乳液聚合体系中基本上消除了自动加速现象， 乳液 聚合的聚合塑料可以很高， 聚合 物的相对分子质量也很高。 乳液聚合不仅可以用于合成树脂用 聚合物的生产， 而且可以用橡胶用聚合作用聚合 物的生产。 16.16. 何谓乳化剂？乳化剂作用是什么？乳化剂有哪几种？使用有何不同？有哪些指标来表征乳化剂何谓乳化剂？乳化剂作用是什么？乳化剂有哪几种？使用有何不同？有哪些指标来表征乳化剂 的性能？的性能？ 答：具有乳化作用的物质称为乳化剂。某些物质能降低水的界面张力，对单体有增溶作用， 对单 体液滴有保护作用， 能使单体和水组成的分散体系成为稳定的难以分层的乳液， 这种作 用称为乳 化作用。 作用：降低表面张力，使单体分散成细小液滴 在液滴表面形成保护层，防止凝聚，是乳液稳 定 形成胶束，是单体增溶。 乳化剂的种类：阳离子型、阴离子型、两性和非离子型四种。 使用： 阳离子表面活性剂是乳液聚合工业中应用最广的，通常是在 Ph7 的条件下使用。 阴离子表面活性 剂，通常是在 Ph2） ，缩聚反应向着三个方向发展，生成体型缩聚物。生成体型缩聚物的缩聚反应 称为体型 缩聚。 在体型缩聚中必须严格控制反应程度， 防止在缩聚釜中转变为体型缩聚物， 以致 造成生产事 故； 在成型加工阶段也要注意调节体型缩聚物的生成速度， 以防止过早或过迟生成体 型缩聚物。 22.22.何谓聚氨酯？聚氨酯有几大类？合成聚氨酯的原料是什么？何谓聚氨酯？聚氨酯有几大类？合成聚氨酯的原料是什么？ 答：凡是在大分子主链中含有 NHCOO 氨基甲酸脂基的聚合物称为聚氨酯甲酸脂，简称聚 氨酯。 聚 氨酯有两类：聚酯型聚氨酯和聚醚型聚氨酯。 合成聚氨酯的原料是二异氰酸和端羟基化合物。 24.24. 试说明合成聚氨酯泡沫塑料的组分及各组分的作用。试说明合成聚氨酯泡沫塑料的组分及各组分的作用。 答：异氰酸脂：主要原料 聚醚或聚酯多元醇： 主要原料 催化剂：控制发泡反应。 发泡剂：用于产生气体，形成泡沫。 泡沫稳定剂： 降低原料各组分的表面张力， 增加互溶性剂稳定发泡过程， 有利于得到均匀的 泡 沫微孔结构。提高孔壁强度，防止泡沫坍塌。开孔剂：增加开孔结构 其他组分：为了提高质量或获得某些特性，可加入一些辅助原料。如含卤素。磷的化合物， 以 达到阻燃的目的，还可以加入防老剂、光稳定剂、水解稳定剂、防震剂、增强剂和着色剂 等。 25.25. 乙烯进行自由基聚合时，为什么要在高温高压的苛刻条件下进行？乙烯进行自由基聚合时，为什么要在高温高压的苛刻条件下进行？ 答：乙烯没有取代基，结构对称，偶极矩为 0，不易诱导极化，聚合反应的活化能很高，不 易发生 聚合反应； 乙烯在常温下为气体， 且不易北压缩液化，； 纯乙烯在 350下是稳定的，温度高于 300， 乙烯将发生爆炸性分解， 分解为 C、 H2 和 CH4 等； 为防止 PE 发生凝固， 温 度不能低于 130。 鉴 于以上原因，提高反应温度可以增加单体分子的活性，以达到所需要的活化能，有利 于反应的进行。 乙烯在高压下被压缩，使其密度近似液态烃的密度，有利于反应的进行。 26.26. 乙烯的聚合热较高乙烯的聚合热较高，采用气相自由基本体聚合时采用气相自由基本体聚合时，为了生产正常进行为了生产正常进行，工艺上采取工艺上采取 哪些措施？哪些措施？ 答：乙烯要进行精制 采用压力压缩，不同反应阶段压力不同 大部分乙烯可以循环使用 为 了安全生产，保证产品质量，聚合转化率不能超过 30%。 聚合釜中采用高速搅拌，保证釜内物料 与引发剂充分混合，不产生局部过热现象。 27.27. 目前工业生产目前工业生产 PPPP 的方法主要有哪些？的方法主要有哪些？ 答： 目前工业生产 PP 的方法主要有： 液相本体法 气相本体聚合法 液相气相组合式连 续本体聚合法 淤桨聚合法 28.28. 聚氯乙烯糊树脂有哪几种生产方法？这几种生产方法有何不同？聚氯乙烯糊树脂有哪几种生产方法？这几种生产方法有何不同？ 答：氯乙烯乳液聚合法的最终产品为制造聚乙烯增塑糊缩用的聚氯乙烯糊树脂（E-PVC） 。 主要 生产方法有：微悬浮聚合法，种子微悬浮聚合法和混合微悬浮聚合法。 （1）微悬浮聚合法。使用有 溶性引发剂，并加入适量的表面活性剂，其初级粒子粒径呈高 斯分布状态。 （2）种子微悬浮聚合 法。 所得 PVC 胶乳中初级粒子粒径远远大于无种子乳液聚合法，其大 小和分布主要取决于所用种子 的粒径大小和数量。 （3）混合微悬浮聚合法。使用阴离子表面活性剂与长链脂肪醇为分散剂，水溶 性引发剂或 油溶性引发剂引发聚合反应所得 PVC 胶乳的初级粒子粒径及其分布与微悬浮法相似。 29.29. 何谓液体何谓液体本体聚合？与本体聚合有什么区别？苯乙烯采用溶液本体聚合？与本体聚合有什么区别？苯乙烯采用溶液本体聚合的目的是什么？本体聚合的目的是什么？ 答：为了出去聚合热以控制反应速率、降低熔融物的粘度等，加入少量溶剂甲苯或乙苯，次 情 况下不同于加有大量溶剂的溶液聚合，可称为溶液-本体聚合法。 区别是，反应中加入溶剂，是为了便于去除聚合热和控制反应物料的粘度。常用的溶剂为甲 苯和 乙苯等芳烃， 加入量为单体用量的 2%30%.目的： 1.便于散热， 以控制反应速率 2.生产 HIPS 时防止橡胶分子交联 3.溶剂除可以降低体系的黏度外，还可以产生链转移作用，以调节 PS 的相对 分子量。 30.30. ABSABS 的生产有哪几种？的生产有哪几种？ 答： 1.乳液聚合法 2.本体聚合法与本体悬浮聚合法 3.两种方法相结合 4.掺混法，包括胶乳掺 混和固体掺混，其中固体掺混前景广阔 5.化学接枝 第一章第一章绪论绪论 1.塑料、合成橡胶和合成纤维被称为三大合成材料。 2.高分子合成材料可分为塑料、合成橡胶、合成纤维、涂料和粘合剂等。 3.五大通用塑料是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯和 ABS 树脂。 4.五大工程塑料是聚酰胺（尼龙） 、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚和热塑性聚酯。 5.三大合成纤维是聚酯纤维（涤纶纤维） 、聚丙烯腈纤维（腈纶纤维）和聚酰胺纤维（绵纶或尼龙 纤维） 。 6.塑料的原料是合成树脂和添加剂（助剂） 。 7.高分子合成材料最主要的原料是合成树脂和合成橡胶。 8.合成橡胶制造橡胶制品时加入硫化剂的作用是使线形合成橡胶分子变成松散的交联结构使线形合成橡胶分子变成松散的交联结构 9.塑料生产中稳定剂的作用是防止成型过程中高聚物受热分解或老化。润滑剂的作用是在高聚物成 型过程中附着于材料表面以防止粘着模具，并增加流动性。 10. 大型高分子合成生产装置的过程可分为：原料准备及精制、催化剂配制、聚合反应、分离、聚合 物后处理、溶剂回收等。核心是聚合反应过程。 11. 根据反应机理不同，高分子聚合反应可分为连锁聚合和逐步聚合；根据单体和产物组成和结构的 不同可分为加聚反应和缩聚反应。 绝大多数烯烃加聚反应属于连锁聚合， 而缩聚反应为逐步聚合。 12. 加聚反应可分为自由基聚合和离子聚合及配位聚合反应。 13. 自由基聚合的实施方法主要为本体聚合、乳液聚合、悬浮聚合和溶液聚合。 14. 离子聚合及配位聚合反应实施方法本体聚合、溶液聚合和淤浆聚合。 15. 缩聚反应实施方法熔融缩聚、溶液缩聚、界面缩聚、固相缩聚。 16. 高分子合成工业的任务是将简单的有机化合物，经聚合反应使之合成为高分子化合物。 17. 高分子化合物生产流程评价的内容包括：生产方式、产品性能、原料路线、能量消耗与利用、生 产技术水平考查。 18. 废旧塑料回收利用的方式及其特点。作为材料再生循环利用作为材料再生循环利用：再处理后降级使用再处理后降级使用；作为化学品循作为化学品循 环利用：降解，高温裂解或催化裂解；作为能源回收利用：粉碎作燃料环利用：降解，高温裂解或催化裂解；作为能源回收利用：粉碎作燃料 第二章第二章生产单体的原料路线生产单体的原料路线 1. 石油是生产重要基本有机化工原料乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯（通称“三烯三苯”） 的原料。 2. 石油裂解气经分离可得到乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯；石油炼制产生的液体经加氢催化重整可转 化为芳烃，萃取分离可得苯、甲苯、二甲苯等。 3. 煤焦油经分离可得苯、甲苯、苯酚等。 4. 轻柴油裂解渴生产乙烯和丙烯。 5. 石油裂解炉出口设置急冷锅炉的目的是终止烯烃二次反应，防止烯烃产量降低，同时防止结焦生 炭堵塞炉管。 6. 石油裂解气精致分离的方法有：深冷分离、吸收法、吸附分离法、络合物分离法。 7. 芳烃提取常用溶剂为含水的二甲亚砜溶液或环丁砜溶液。 8. 石油炼制和液态烃高温裂解过程中会产生容易液化的 C4组分，作为制取丁二烯的原料。轻柴油裂 解产物主要是丁烯和丁二烯，丁烷很少，炼厂气中不含丁二烯，主要是丁烷和丁烯。 9. 一般精馏法不能从裂解气中抽取丁二烯，而是采用萃取精馏法。溶剂主要有：二甲基甲酰胺、乙 腈、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮。 10. 萃取精馏是用来分离恒沸点混合物或组分挥发度相近的液体混合物的特殊精馏方法。其原理为： 向恒沸点或挥发度相近的液体混合物中加入较难挥发的第三组分溶剂， 以增大各组分挥发度差异， 使相对挥发度变大的组分可从精馏塔顶部馏出，变小的组分随溶剂从塔底流出，实现分离。 11. 典型塑料、合成橡胶的单体：乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯。 12. 煤中的有机物主要有 C、H、O、及少量 N、S、P 等元素。 13. 分子结构随煤化程度的加深越来越复杂。以芳核结构为主，还具有烷基侧链和含氧、氮、硫的基 团，近似组成为(C135H97O9NS)n。 14. 煤转化的途径包括：气化、液化和焦化 15. 煤气化是一个热化学过程，指以氧气、水蒸汽或氢气等为气化介质（气化剂） ，在高温条件下，通 过化学反应把煤或煤焦（半焦）中的可燃部分转化为气体的过程。所得气体称为煤气包括 CO、H2 和 CH4。 16. 液化是煤转化为液态产物（包括芳烃、烷烃、脂肪烃等油品）的过程。液化目的是将煤转化为发 动机燃料和化工原料。有两个途径：直接液化和间接液化。 17. 直接液化是高温高压下，煤与氢气反应转化液体油类的过程。产品有芳烃、环烷烃及部分脂肪烃 化合物。 18. 间接液化指使煤气化生成合成气（CO+H2） ，再由合成气合成液体燃料或化学品的过程。产品主要 是脂肪烃化合物。 19. 煤的干馏：即热分解或热解，指煤在隔绝空气条件下加热至较高温度，发生一系列物理变化和化 学反应的复杂过程。 20. 煤热解产物：煤气、焦油及半焦或焦炭。其中煤焦油和焦炭是有机化工原料的主要来源。 21. 炼焦（高温干馏） ：煤在焦炉内隔绝空气加热到 1000，可获得焦炭、化学产品和煤气。 22. 利用一定压力下气体中各组分的沸点不同，采用低温分离法可实现炼焦煤气的分离。具体操作： 逐级冷却，使煤气中各组分依次液化，冷凝温度高的组分先冷凝成液体，冷凝温度低的后冷凝。 23. 煤焦油分离方法有：蒸馏、萃取、结晶等，主产品：苯、甲苯、二甲苯、萘、酚及同系物、蒽、 菲、咔唑、各种油类及沥青。 24. 电石法生产乙炔的反应原理：CaC2+ H2O C2H2+ Ca(OH)2。 25. 天然气的主要成分为 CH4；少量其它烷烃（CKs 的化合物作分子量调节剂；的化合物作分子量调节剂；Cs 越大，其用量越少；越大，其用量越少；Cs 一定，聚一定，聚 合度由合度由S/M决定，而转化率增加，比值减小决定，而转化率增加，比值减小反应中应根据产品要求补加链转移剂；反应中应根据产品要求补加链转移剂； “50%转化率转化率”：链转移剂消耗链转移剂消耗 50%时单体转化率时单体转化率 U1/2=100（1-0.51/Cs） ；溶液聚合中溶液聚合中，C 溶剂溶剂单体单体，须考虑向溶剂转移，须考虑向溶剂转移产物分子量较其它方法小。产物分子量较其它方法小。工业上应选择链转移反应速率常数 Ktr 链增长反应速率常数 Kp的化合物作为分子量调节剂。 8.LDPE 生产中用丙烷、丙烯、乙烷或 H2作链转移剂，控制分子量。丁苯橡胶生产中以硫醇控制分 子量。 9.自由基聚合生产中控制产物平均分子量的手段是严格控制引发剂用量，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 10. 聚氯乙烯生产中主要是向单体的链转移，故生产中依靠控制反应温度控制产品平均分子量。 11. 何谓自动加速现象当自由基聚合到达中期后，随转化率增加，聚合速率自动加快的现象。产生的 原因是由于凝胶效应和沉淀效应使链自由基的终止速率受到抑制，链重排由于粘度增大而难以进 行，链终止速率常数大大降低，从而使聚合速率加快。后果是体系粘度迅速增大，出现凝胶效应 12. 工业生产采用本体聚合方法生产的有：高压聚乙烯 LDPE（气相本体聚合） 、聚苯乙烯 PS（熔融本 体聚合） 、聚氯乙烯 PVC（非均相本体聚合） 、聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA（本体浇铸聚合） 。 13. 本体聚合的特点聚合过程无其它反应介质，产品纯度高；工艺简单，设备少，无回收工序；聚合过程无其它反应介质，产品纯度高；工艺简单，设备少，无回收工序； 放放 热反应热反应，放热量较其它聚合方法大放热量较其它聚合方法大，散热是关键散热是关键；生产速度快生产速度快，反应温度难恒定反应温度难恒定，产品分子量分产品分子量分 布宽；布宽； 自动加速现象严重，易产生凝胶效应，阻碍单体完全反应。自动加速现象严重，易产生凝胶效应，阻碍单体完全反应。本体聚合的场所: 本体内。 反应过程温度难以控制，故产品分子量分布较宽。 14. 悬浮聚合的概念:借助机械搅拌和分散剂的作用借助机械搅拌和分散剂的作用, 使单体以小液滴使单体以小液滴（直径直径 110-3cm）悬浮在分散悬浮在分散 介质中进行的自由基聚合介质中进行的自由基聚合。体系组成:单体单体（助剂助剂） 、引发剂引发剂、水水（阻聚剂阻聚剂） 、分散剂分散剂。聚合场所： 单体液滴内部单体液滴内部、聚合过程危险期：聚合中期聚合中期。优点优点:反应热易移出，温度易控，产品质量稳定、反应热易移出，温度易控，产品质量稳定、 纯度较高；产物相对分子质量较高，粒径可控；工艺与技术成熟，安全、简单、生产成本低纯度较高；产物相对分子质量较高，粒径可控；工艺与技术成熟，安全、简单、生产成本低 。 缺点缺点: 附有少量分散剂残留物；只能间歇生产，难于连续生产。附有少量分散剂残留物；只能间歇生产，难于连续生产。 悬浮聚合分散剂一般作用是防止已被剪切分散的单体液滴和聚合物颗粒重新聚集。分散剂的种类：水水 溶性高分子（溶性高分子（0.05-0.2%）明胶、淀粉、纤维素衍生物、聚乙烯醇、两性或中性共聚物；非水溶性无）明胶、淀粉、纤维素衍生物、聚乙烯醇、两性或中性共聚物；非水溶性无 机粉末机粉末：高分散性高分散性 CaCO3、MgCO3、AlOH 等等（0.1-0.5%） 。作用机理作用机理：保护胶类分散剂保护胶类分散剂的作用在于当两液滴 相互接近到可能产生凝结的距离时，两液滴之间的水分子被排出而形成了高分子薄膜层，从而阻止了两液滴凝结， 或两个相互靠近的液滴之间的液体薄层移动延缓，以致在临界凝结的瞬间内两液滴不能发生凝结。作为保护胶的高 分子化合物被液滴表面吸附而产生定向排列，大分子中亲油链段与单体液滴表面结合，而亲水链段则伸展在水中， 因而产生空间位阻。无机粉状分散剂无机粉状分散剂是存在于水相中的粉末状物当两液滴相互靠近时，水分被挤出，粉末在单体液 滴表面形成隔离层从而防止了液滴的凝结。 影响悬浮聚合产物粒子大小及形态的因素：增加搅拌强度，粒径减小；分散剂用量越大，粒径越小； 水/单体比增加，粒径减小，颗粒越疏松，但生产能力低，水/单体比减少，粒径增加，易结块，不利 于传热。 15. 悬浮聚合生产工艺的主要工序为：原料准备、聚合、脱单体、过滤分离、水洗、干燥等。 16. 悬浮聚合一般生产过程。加去离子水搅拌加分散剂、pH 调节剂、助剂（直接加固体物料或其溶液） 投入单体加热到聚合温度加引发剂尽量保持温度恒定至所需转化率，停止反应干燥离心分离聚合 物脱水回收未反应单体清釜。 17. 工业上为解决本体聚合散热困难的问题，除了合理设计反应器外，还采用分段聚合即预聚达到适 当转化率，或于单体中添加聚合物以降低单体含量的方法降低单位质量物料放出的热量。 18. 工业上应用的聚乙烯抗氧剂为：4-甲基-2, 6-二叔丁基苯酚。催化剂主要是氧和过氧化物，目前后 者为主，常用的有过氧化二叔丁基、过氧化十二烷酰、过氧化苯甲酸叔丁酯，过氧化 3,5,5-三甲 基乙酰等。聚合反应条件：温度 130135，压力 122303MPa。 19. 聚苯乙烯本体生产：单体常用阻聚剂为叔丁基邻苯二酚；引发剂可以用偶氮类、过氧化物类；为 了便于去除聚合热和控制反应物料黏度，加有少量溶剂与未反应单体共同发挥溶剂作用，常用的 有甲苯、乙苯等。生产工艺。本体法主要产品为通用型 PS 和高抗冲 HIPS 注塑料。 20. 聚苯乙烯悬浮生产：采用过氧化二苯甲酰与过氧化苯甲酸叔丁酯复合引发剂 21. 悬浮聚合法生产的聚氯乙烯称为 S-PVC， 乳液聚合和为悬浮聚合生产的称 E-PVC， 本体聚合生产的 为 B-PVC。 22. 氯乙烯在我国的生产方式主要是乙缺法和乙烯氧氯化法。 23. 聚氯乙烯本体聚合：生产工艺分两个阶段，第一阶段，温度 6275，单体转化率 712%，反应 30min，以过氧化乙酰基苯己烷硫酰和过碳酸酯为引发剂；第二阶段，引发剂为过碳酸酯、过氧 化二月桂酸酰等；反应 39 小时，转化率约 40%。 24. 采用明胶为分散剂所得 PVC 为规整圆球状紧密型树脂， 采用部分水解的 PVA 所得为多孔不规整疏 松型树脂。 25. 聚氯乙烯悬浮：去离子水为分散介质；主分散剂起控制颗粒大小作用，主要为（纤维素醚）羟丙 基甲基纤维素和部分水解（801.5%）的 PVA；辅助分散剂作用是提高颗粒的孔隙率并使之均匀， 主要是小分子表面活性剂和低水解度 PVA，常用非离子型脱水山梨醇但月桂酸酯。常用链转移剂 为硫醇，如巯基乙醇。为了减少 PVC 树脂中所含结实圆球状树脂数量，可加苯甲醚的叔丁基、羟 基衍生物作为抗鱼眼剂。聚合工艺。 26. 工业上，生产软质聚氯乙烯所料制品用树脂，转化率一般为 85%停止反应，生产硬质树脂，转化 率一般为 90%。 27. 聚乙烯产品分子量取决于聚合温度，转化率越高颗粒孔隙率越低。 28. 聚甲基丙烯酸甲酯本体：有机玻璃生产的两个阶段是预聚合和模型中聚合。预聚引发剂为偶氮二 异丁腈或过氧化二苯甲酰等，反应温度 80，转化率 2050%。聚合后期温度不可超过单体沸点 100101，否则制品中有形成气泡。 29. PMMA 悬浮聚合：以粉状无机盐，主要是碳酸镁、碱式碳酸镁。其原因是易于酸洗，不会污染产 品颗粒，且可以合理提高聚合温度。 30. 反应生成的聚合物如溶解于所用溶剂中为均相溶液聚合、生成的聚合物不溶于溶剂中沉淀析出为 非均相（或沉淀）溶液聚合 31. 溶剂对溶液聚合的聚合活性的影响主要体现在：有无诱导分解、链转移和对聚合物溶解能力主要体现在：有无诱导分解、链转移和对聚合物溶解能力 32. 溶液聚合生产过程包括那些工序原料准备原料准备、聚合聚合、单体回收单体回收、过滤过滤聚合物溶液聚合物溶液、 （浓缩或稀释浓缩或稀释） 蒸馏蒸馏聚合物固体聚合物固体、加非溶剂加非溶剂、沉淀沉淀、分离干燥分离干燥（溶剂回收溶剂回收）聚合物固体聚合物固体。如何控制分子量改改 变引发剂用量，改变单体变引发剂用量，改变单体/溶剂用量比，添加分子量调节剂等。溶剂用量比，添加分子量调节剂等。 丁苯橡胶乳液聚合装置丁苯橡胶乳液聚合装置：氨冷却式聚合釜及温度自动记录调节系统 TRCA-温度自动记录调节仪 如何控制聚合热如何控制聚合热 冷冻主要是在聚合釜内部安装垂直式管式氨蒸发器，液氨进入釜内蒸发吸收聚合反应热，经过气液分 离，汽体氨经过冷却器液化，并进入液氨储槽循环使用，以调节阀调节液氨加入量，控制反应温度。 反应器加夹套和内冷凝器 如何控制丁苯橡胶的转化率，为什么控制在如何控制丁苯橡胶的转化率，为什么控制在 60% 用冷法制备丁苯橡胶时，转化率大于 60%就会生成支链和产生凝胶，使橡胶产品质量下降。因此必须 在转化率达到 60%时终止反应。 门尼粘度可以用调节剂的添加量加以调节，但是其用量必须以 60%的转化率为基准加以确定。因此， 关键是必须将转化率控制在 60%。 控制方法： 在最后一个聚合釜的后面连接几个小容量的管式釜。并在任何一个管式釜中加入聚合终止 剂。当在某一个聚合釜中转化率达 60%时就可以加入终止剂停止反应。 反应终点的控制：射线密度计 均相聚合过程转化率均相聚合过程转化率 20% 70%时为危险期时为危险期，因为软而呈胶状的液滴变得具有很大的粘性，加上自加速 效应出现， 会使液滴凝聚成大块， 甚至粘附在搅拌器上使聚合过程失败。 处理方法处理方法： 必须对搅拌速度、 悬浮剂用量、水油比等加以控制。 PVC 生产分子量控制生产分子量控制：氯乙烯大分子活性链向单体转移的速率大于增长速率，因而反应温度成为决定 聚氯乙烯分子量的主要因素。当反应温度波动 20，PVC 分子量相差 20000 左右。为获得良好质量 的产品，对聚合温度的波动范围应有严格的控制。温度准确性一般应控制在0.51，氯乙烯悬 浮聚合时，温度波动0.20.5。 强化生产的途经强化生产的途经：1) 改进现有设备装置，采用大型釜生产，改善聚合装置的传热、传质，加快升温 及冷却过程。2) 缩短聚合工序前后的辅助时间与投料、放料时间，特别是着重减少清釜的次数与清 釜的时间。3) 采用纯度高的单体，减少杂质和阻聚物的含量，采用较高活性引发剂。4) 宜采用较高 反应温度，加快反应速度。 传热问题传热问题：夹套是帮助聚合过程及时和大量地去除聚合热的有力措施。但是随着聚合釜容积增大，夹 套传热的面积减小。 为补充大釜的传热面积主要采取以下一些措施： （1）在搅拌釜内增设内冷构件。 （2）单体蒸汽引出釜外，冷凝回流增加传热面积。 （3）根据物料体积收缩向釜内注入相应体积的水。 （4）增大釜壁的导热系数提高传热效率。 （5）夹套中安装螺旋导流板，冷却水不走短路，水速提高 10 倍，水对釜的给热系数提高 8 倍以上。 PVC 强化生产：强化生产： 1.改进聚合釜的清洗方法和减轻粘釜作用 清洗方法：高压水法；溶剂清洗法 减轻粘釜的技术： a 在聚合釜内壁以不粘壁的物质（N、S、O） ； b 在聚合反应中采用停止搅拌法（1545） ； c 改进聚合配方。 2.引发剂的并用 若采用单一一种低效引发剂如过氧化十二酰（LPO）或偶氮二异丁腈（AIBN）则反应前期聚合率低， 反应时间长；而采用高效引发剂如过氧化二碳酸二异丙酯（IPP） ，过氧化特戊酸特丁酯（BPP） ，过氧 化二碳酸二环已酯（DCPD）等，由于分解速度快，在还未达到要求的转化率的情况下，往往就失去 了活性。 目前国外 PVC 生产中单纯使用一种引发剂已较少， 普遍倾向于采用复合引发剂。 使得聚合反应放热均 匀，无放热高峰，易于控制，产品质量好，颗粒分布均匀，易于控制。 3.悬浮剂及助分散剂（复合悬浮剂，表面活性剂） 溶液聚合溶液聚合：将单体溶于溶剂中进行聚合 溶剂的选择和作用：溶剂的选择和作用： 选择选择：1）对于聚合反应无阻聚或缓聚作用。kpkps （2）链转移常数不能很大，否则不能得到所要求的平均分子量和高分子量的聚合物。KpKtrs （3）根据应用要求决定采用均相溶液聚合还是非均相溶液聚合。 （4）溶剂的毒性，安全及生产成本等因素。 作用作用：1）诱导分解，使引发效率降低，使引发速率增高。 2.链转移作用，增长自由基和溶剂发生链转移反应，没有自由基的产生和破坏，不影响和很少影响聚 合速率，可导致分子链长度变短。 3.溶剂对聚合物分子形态的影响:增加分子量，减少聚合物的支化、交联 溶液聚合优点溶液聚合优点：1.溶剂作为传热介质使体系具有较低的粘度，便于聚合热的消散和温度控制，局部过 热的危险减小。同时溶剂的回流和局部沸腾也有利于温度的控制。2.易于控制产品的分子量，并减少 交联作用。3.便于除去聚合体系中残留的催化剂，调节剂以及残余单体。4.可不经干燥直接用作油漆， 涂料，粘合剂和纺丝液。 聚丙烯腈生产聚丙烯腈生产：PAN，腈纶 溶剂：NaSCN 水溶液 配方配方：以硫氢酸钠的