聚合物生产工艺基础

1、聚合物生产工艺基础韩韩 亮645586)浙江工业大学精细化工研究所浙江工业大学精细化工研究所化学工艺学（化学工艺学（Chemical Technology）聚合物聚合物：分子尺寸非常大的线型大分子化合物，：分子尺寸非常大的线型大分子化合物， 也称也称高分子化合物高分子化合物聚合物生产工艺聚合物生产工艺理论基础：理论基础：高分子化学高分子化学、高分子物理高分子物理与与化学工程学化学工程学生产加工对象：生产加工对象：合成合成高分子化合物的高分子化合物的工业化生产工业化生产 及及天然天然高分子材料的高分子材料的改性加工处理改性加工处理天然天然高分子材料高分子材料蚕丝、羊毛、

2、皮革、棉花、木材及天然橡胶等。蚕丝、羊毛、皮革、棉花、木材及天然橡胶等。合成合成高分子材料高分子材料塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料、粘合剂、塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料、粘合剂、离子交换树脂等材料。离子交换树脂等材料。天然天然高聚物的主要用途高聚物的主要用途合成合成高聚物的主要用途高聚物的主要用途合成高分子材料的主要过程合成高分子材料的主要过程123目 录概概 述述聚合反应的理论基础聚合反应的理论基础和聚合方法和聚合方法聚合物生产工艺聚合物生产工艺概概 述述u聚合物及其表征聚合物及其表征u聚合物大分子及其结构特性聚合物大分子及其结构特性u聚合物的命名聚合物的命名u聚合物的分类聚合物的分类聚合

3、物及其表征X-M-M-M-M-MM-M-M-M-YMnYXMnM：链节：链节/重复单元重复单元均聚物均聚物：单一单体：单一单体共聚物共聚物：两种以上单体：两种以上单体单体：单体：能够形成结构单元的能够形成结构单元的小分子化合物小分子化合物H2CCHClCH2HCClCH2HCClCH2HCClH2CCHCl*n聚氯乙烯聚氯乙烯结构单元结构单元重复单元重复单元相对分子质量：相对分子质量：n单体分子量单体分子量链节数链节数/聚合度聚合度n：结构单元重复连接的数目：结构单元重复连接的数目聚合物大分子及其结构特性聚合物分子量的特点聚合物分子量的特点聚合物分子链结构特点聚合物分子链结构特点分子量大分子量

4、大分子量的分散性分子量的分散性结构多样性结构多样性结构成分多样性结构成分多样性几何形状多样性几何形状多样性聚集态结构聚集态结构相对分子质量大相对分子质量大溶解度低溶解度低溶液粘度高溶液粘度高不能气化，常温下多为固体不能气化，常温下多为固体具有机械强度，可抽丝，能成膜，有弹性具有机械强度，可抽丝，能成膜，有弹性塑料塑料 分子量分子量/万万 纤维纤维 分子量分子量/万万 橡胶橡胶 分子量分子量/ /万万 聚乙烯聚乙烯 630 涤纶涤纶 1.82.3 天然橡胶天然橡胶 2040聚氯乙烯聚氯乙烯 515 尼龙尼龙-66 1.21.8 丁苯橡胶丁苯橡胶 1520聚苯乙烯聚苯乙烯 1030 维呢纶维呢纶

5、67.5 顺丁烯胶顺丁烯胶 2530分子量多大才算是高分子？分子量多大才算是高分子？ 其实，并无明确界限，一般其实，并无明确界限，一般- - - - - 1000 - - - - - - - - - - - - 10000 99.95%v引发剂：氧（价格低廉、阻聚，但温度要求高）引发剂：氧（价格低廉、阻聚，但温度要求高） 过氧化物（过氧化葵醇、过氧化特戊酸叔丁酯）过氧化物（过氧化葵醇、过氧化特戊酸叔丁酯）v相对分子质量调节剂：丙烯、丙烷、乙烷等相对分子质量调节剂：丙烯、丙烷、乙烷等聚合反应聚合反应反应条件：反应条件：130280、110250 MPa聚合反应设备：管式反应器、釜式反应器聚合反应

6、设备：管式反应器、釜式反应器聚酯的生产过程聚酯是由聚酯是由二元醇或多元醇二元醇或多元醇和和二元或多元酸（酸酐）二元或多元酸（酸酐）缩聚缩聚而成的高分子化合物的总称。而成的高分子化合物的总称。聚酯的制备方法：聚酯的制备方法：直缩法（直缩法（PTA 法）法）：对苯二甲酸与乙二醇缩聚：对苯二甲酸与乙二醇缩聚间缩法（间缩法（MTA 法）：对苯二甲酸二甲酯与乙二醇缩聚法）：对苯二甲酸二甲酯与乙二醇缩聚直缩法的优点：直缩法的优点：1 1）单耗低、成本低）单耗低、成本低2 2）无甲醇生成，流程简单，降低消防和安全要求）无甲醇生成，流程简单，降低消防和安全要求3 3）乙二醇需求量少）乙二醇需求量少4 4）自催

7、化）自催化COOHCOOHCH2OHCH2OH+H2On2n-1nCOOCOOCH2CH2OHHn降低缩聚温度降低缩聚温度添加单官能团物相对分子质量调节剂添加单官能团物相对分子质量调节剂改变原料配比改变原料配比终止反应终止反应打浆打浆酯化酯化酯化酯化预缩聚预缩聚缩聚缩聚终缩聚终缩聚合成橡胶的生产过程丁苯橡胶：单体丁二烯和苯乙烯的共聚物丁苯橡胶：单体丁二烯和苯乙烯的共聚物丁苯橡胶的生产：乳液聚合丁苯橡胶的生产：乳液聚合热法：热法：50, 过硫酸钾引发，过硫酸钾引发， “热丁苯热丁苯”或或“硬丁苯硬丁苯”冷法：冷法：57, 氧化还原体系引发，氧化还原体系引发， “冷丁苯冷丁苯”或或“软丁苯软丁苯”

8、冷却冷却聚合聚合闪蒸闪蒸汽提塔汽提塔原料准备原料准备v丁二烯：纯度丁二烯：纯度 99%，苯乙烯：纯度，苯乙烯：纯度 99%，隔绝氧气，隔绝氧气v反应介质水：去离子、除氧反应介质水：去离子、除氧v乳化剂：价廉的脂肪酸皂和歧化松香酸皂乳化剂：价廉的脂肪酸皂和歧化松香酸皂v引发剂：氧化剂（有机过氧化物或水溶性过氧酸盐）引发剂：氧化剂（有机过氧化物或水溶性过氧酸盐） 还原剂（亚铁盐）还原剂（亚铁盐）v相对分子质量调节剂：正十一烷基硫醇或叔十二烷基硫醇相对分子质量调节剂：正十一烷基硫醇或叔十二烷基硫醇v终止剂：二硫代氨基甲酸钠终止剂：二硫代氨基甲酸钠聚合反应聚合反应1）苯乙烯的含量高于理论含量；转化率不高于）苯乙烯的含量高于理论含量；转化率不高于60%2）反应条件：温度）反应条件：温度57，压力，压力0.25 MPa， 反应时间反应时间810h3）聚合装置：立式圆筒形反应釜，液氨汽化冷却）聚合装置：立式圆筒形反应釜，液氨汽化冷却4）反应终点