高分子化学实习报告

1、 高分子化学实习报告 学院：化学化工学院 班级：材料131 姓名：汪金龙 学号：20130944113 作为二十一世纪的大学生，不仅要学习好理论知识，上好第一堂课，还要懂得理论与实践相结合。实习，是在校生寓理论于实践的重要途径。对于我们化工专业来说，生产实习更是不可或缺的，为此，其被作为一个独立的项目列入专业教学执行计划中。其目的在于通过实习使学生获得基本生产的感性知识，理论联系实际，巩固专业知识的同时，扩大知识面；此外，专业实习又是培养当代大学生具有吃苦耐劳精神，提高学生业务能力及素质的重要渠道，也是学生接触社会、了解产业状况、了解国情的一个重要途径，逐步实现由学生到社会人的转变，培养我们初

2、步担任技术工作的能力、初步了解企业管理的基本方法和技能；体验企业工作的内容和方法。这些实际知识，对于我们学习后面的课程乃至以后的工作，都是十分必要的。1、 丁苯橡胶丁苯橡胶（SBR) ，又称聚苯乙烯丁二烯共聚物。其物理机构性能，加工性能及制品的使用性能接近于天然橡胶，有些性能如耐磨、耐热、耐老化及硫化速度较天然橡胶更为优良，可与天然橡胶及多种合成橡胶并用，广泛用于轮胎、胶带、胶管、电线电缆、医疗器具及各种橡胶制品的生产等领域，是最大的通用合成橡胶品种，也是最早实现工业化生产的橡胶品种之一。丁苯橡胶低温乳液聚合工艺过程 n 1） 原料准备过程 n 用计量泵将规定数量的相对分子质量调节剂与苯乙烯在

3、管路中混 合溶解，再在管路中与处理好的丁二烯混合。然后与乳化剂混合液（乳化剂、去离子水等）等在管路中混合后进入冷却器，冷却至10。在与活化剂溶液（还原剂、螯合剂等）混合，从第一个釜的底部进入聚合系统，氧化剂直接从第一个釜的底部直接进入。 n 2）聚合聚合过程 n 系统由812台聚合釜组成，采用串联操作方式。当聚合到规定转 化率后，在终止釜前加入终止剂终止反应。聚合反应的终点主要根据门尼粘度和单体转化率来控制，转化率是根据取样测定固体含量来计算，门尼粘度由取样测定来确定。虽然生产中转化率控制在60%左右，但当所测定的门尼粘度达到规定指标要求，而转化率未达到要求时，也就加终止齐终止反应，以确保产物

4、门粘度尼合格 3） 分离过程 n 丁二烯分离 n 从终止釜流出的终止后的胶乳液进入缓冲罐。然后经过两个不同真 空度的闪蒸器回收未反应的丁二烯。第一个闪蒸器的操作条件是2228，压力0.04MPa，在第一个闪蒸器中蒸出大部分丁二烯；再在第二个闪蒸器中（温度27，压力0.01MPa）蒸出残存的丁二烯。回收的丁二烯经压缩液化，再冷凝除去惰性气体后循环使用。 n 苯乙烯分离 n 脱除丁二烯的乳胶进入苯乙烯汽提塔（高约10m，内有十余块塔盘） 上部，塔底用0.1MPa的蒸汽直接加热，塔顶压力为12.9kPa，塔顶温度50，苯乙烯与水蒸汽由塔顶出来，经冷凝后，水和苯乙烯分开，苯乙烯循环使用。塔底得到含胶2

5、0%左右的胶乳，苯乙烯含量0.1%。经减压脱出苯乙烯的塔底胶乳进入混合槽，在此与规定数量的防老剂乳液进行混合，必要时加入充油乳液，经搅拌混合均匀后，送入后处理工段。 4）后处理工段 n 混合好的乳胶用泵送到絮凝槽中，加入24%26%食盐水进行破乳而形成浆状物，然后与浓度0.5%的稀硫酸混合后连续流入胶粒皂化槽，在剧烈搅拌下生成胶粒，操作温度均为55左右。 n 从胶粒皂化槽出来的胶粒和清浆液经振动筛进行过滤分离后，湿胶粒进入洗涤槽用胶清液和清水洗涤，操作温度为4060。洗涤后的胶粒再经真空旋转过滤器脱除一部分水分，使胶粒含水低于20%，然后进入湿粉碎机粉碎成550mm的胶粒，用空气输送器送到干燥

6、箱中进行干燥。 n 干燥箱为双层履带式，分为若干干燥室分别控制加热温度，最高为90，出口处为70。履带为多孔的不锈钢板制成，为防止胶粒粘结，可以在进料端喷淋硅油溶液，胶粒在上层履带的终端被刮刀刮下落入第二层履带继续通过干燥室干燥。干燥至含水0.1%。然后经称量、压块、检测金属后包装得成品丁苯橡胶。 2、 丁腈橡胶 丁腈橡胶（Nitrile Butadiene Rubber，NBR）是一种合成橡胶，由丙烯腈与丁二烯单体聚合而成的共聚物。丁腈橡胶主要被用于制造油料的输送软管、阻燃输送带，其次用于汽车工业的密封器件，以及耐油垫圈、垫片、套管、软包装、软胶管、印染胶辊、电缆胶材料、核工业中用于制造防护

7、手套。工业上生产丁腈橡胶采用连续或间歇式乳液聚合工艺，按聚合温度不同，分为热法聚合与冷法聚合两类。冷法聚合的反应温度一般控制在515，热法聚合则为3050。冷法聚合通常采用连续聚合工艺，热法聚合通常采用间歇聚合工艺。目前世界上生产厂家，如朗盛公司、美国Lion Copolymer公司、日本瑞翁公司以及日本合成橡胶公司都采用低温乳聚法。产品类型包括固体丁腈橡胶（固体NBR）、氢化丁腈橡胶（HNBR）、粉末丁腈橡胶（PNBR）、羧基丁腈橡胶（XNBR）以及丁腈橡胶胶乳（NBR胶乳）等。 目前世界各国丁腈橡胶生产工艺流程多采用冷法乳液聚合连续生产，其工艺过程与丁苯橡胶类似。主要包括原料配制、聚合、单

8、体回收、胶乳贮存及掺混、胶乳凝聚、干燥及压块包装等工序。 生产时，先将一定比例的丁二烯、丙烯腈混合均匀，制成碳氢相。在乳化剂中加入氢氧化钠、焦磷酸钠、三乙醇胺、软水等制成水相，并配制引发剂等待用。 将碳氢相和水相按一定比例混合后送入乳化槽，在搅拌下经充分乳化后送入聚合釜。 在聚合釜内直接加入引发剂，进行聚合反应，反应热量由列管内液氨蒸发排出。温度控制在30或5时，转化率可维持在70%85%。 而后分批加入调节剂，以调节橡胶的分子量。聚合反应进行至规定转化率时，加入终止剂终止反应，并将胶浆卸入中间贮槽。 经过终止后的胶浆，送至脱气塔，经三级闪蒸脱除未反应的丁二烯，然后再借水蒸汽加热真空脱出游离的

9、丙烯腈。丁二烯经压缩升压后循环使用，丙烯腈经回收处理后再使用。 经脱气后的胶浆加入凝聚剂、防老剂及其它助剂后，过滤除去凝胶，用食盐水凝聚成颗粒胶，经水洗后挤压除去水分，再用干燥机干燥，然后包装即得成品橡胶。经干燥后的橡胶含水量应低于1%，成品丁腈橡胶一般每包重25千克。 合成丁腈橡胶使用的主要设备有：聚合釜、闪蒸塔、脱气塔、干燥箱、干燥机等。3、 羧基丁苯胶乳 羧基丁苯胶乳是以丁二烯、苯乙烯加少量羧酸及其它助剂，通过乳液聚合生成的共聚物，是一种带有蓝紫色光泽的乳白色水分散体。结合苯乙烯比例较高，具有较高的粘结力和结膜强度，机械及化学稳定性好，流动性、贮存稳定性均佳，填充量大等优点。残留苯类单体

10、甚微，属环保型产品。应用领域：主要用在造纸、地毯业、其次是在纺织和建筑业。另外，还有文献报道可以用于热塑性线型酚醛树脂的改性、水墨、钢材防锈涂料、尼龙短纤维接枝改性等。 （1） 造纸：用于中、高档铜板纸、白板纸、卡纸、箱板纸等的面、底涂布。要求羧基丁苯胶乳粘度小、 流动性好，易与其他辅料相混，有良好的工艺性能。用其处理过的纸张印花艳丽，光泽度高，其适 应性、耐水性、油墨吸收性均得到改善。冷冻回复性良好，可实现无硫“硫化”；与之竞争的产品有： 丙烯酸酯、苯丙胶乳、醋丙胶乳、聚醋酸乙烯胶乳等 （2）地毯：用作簇绒地毯,针刺地毯,丙纶、腈纶栽绒地毯的背衬黏结材料。要求羧基丁苯胶总固物含量 较高，粘结

11、性能好，在无硫情况下加热即可交联，胶膜抗拉强度高，耐水性能良好。用其处理过的 产品具有不龟裂、手感型好等优点；与之竞争的产品有：苯丙胶乳、纯丙胶乳、聚丙烯酸酯、VAE 乳液等 （3）无纺布、人造革等浸渍加工：具体是无纺布、喷胶棉、纺织物涂层、服装衬及其它鞋中底；与之竞争的产品有：醋丙胶乳、苯丙胶乳、纯丙胶乳等 （4）建筑领域，具体是改性水泥砂浆、改性沥青、纸塑及纸铝复合等。与之竞争的产品有：VAE乳液、 丙烯酸、纯丙乳液、苯丙乳液、丁苯胶乳、氯丁胶乳等。4、 氨纶 聚氨酯纤维是一种含有85%以上氨基甲酸酯的、具有线性链段结构的高分子化合物制成的弹性纤维(Spandex)，我国商品名称为氨纶。由

12、于结构的特殊性，氨纶强度高，比重轻，具有优良的高弹性和弹性回复率，其制品柔软而富有弹性，既贴身又无约束及松弛感，有良好的服用性能，还广泛应用于产业、医疗、体育等领域。根据纺丝方法的不同，氨纶生产的工艺路线可分为溶液纺丝法、熔融纺丝法、化学反应纺丝法，其中溶液纺丝又根据凝固介质不同分为干法溶液纺丝和湿法溶液纺丝。目前，世界范围内干法纺丝占全球氨纶生产的80%以上、湿法纺丝约占10%左右、其它两种约占10%。而在我国至今没有化学反应法。化学反应纺丝法因工艺复杂，纺丝速度低，生产成本高，设备投资大且存在二胺环境污染等问题，今后发展的可能性也不大。 1、干法溶液纺丝 干法纺丝以聚醚二醇与二异氰酸酯以1

13、：2的摩尔比在一定的反应温度及时间条件下形成预聚物，预聚物经溶剂混合溶解后，再加入二胺进行链增长反应，形成嵌段共聚物溶液，再经混合、过滤、脱泡等工序，制成性能均匀一致的纺丝原液。然后用计量泵定量均匀地压入纺丝头。在压力的作用下，纺丝液从喷丝板毛细孔中被挤出形成丝条细流，并进入甬道。甬道中充有热空气，使丝条细流中的溶剂迅速挥发，并被空气带走，丝条浓度不断提高直至凝固，与此同时丝条细流被拉伸变细，最后被卷绕成一定的卷装。可纺氨纶丝的纤度范围为1.1-246.4tex，纺丝速度200-600 m/min，有的可高达1000 m/min。 2、湿法溶液纺丝 湿法纺丝与干法类似，也形成嵌段共聚物溶液，通

14、过计量泵压入喷丝头。从喷丝板毛细孔中压出的原液细流进入凝固浴，原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，聚合物的浓度不断提高，在凝固浴中析出形成纤维，再经洗涤干燥后进行卷绕。纺丝速度一般为5-50 m/min，加工纤度0.55-44tex。 干法纺丝与湿法纺丝相比，纺丝聚合物浓度，粘度也高，能够承受更大的喷丝板拉伸比，纤维比湿纺更细。同时干纺使用热空气作为凝固介质，与凝固浴相比在纺程上丝条流体力学阻力小，纺丝速度高，产量也更大。湿法纺丝由于生产成本高，已逐渐被淘汰。我国仅有的二套湿纺装置都已停产。 3、熔法纺丝 熔法纺丝是将干燥后的热塑性聚氨酯切片送入螺杆挤压机，切片由于受热而熔融，熔体以一定压力被挤出并输送到纺丝部位，然后用纺丝泵将熔体定量均匀地压至纺丝组件。熔融细流从喷丝板小孔挤出，在甬道中冷却而凝固成纤维。熔融纺丝只适用于易熔的和熔融温度下稳定性良好的聚氨酯嵌段共聚物，纺丝速度为200-800m/min。 熔纺生产流程短，投资少，不需溶剂回收，成本低。但熔纺氨纶技术仍不够成熟，生产成本、产品品质受原料影响较大，而原料切片生产受制于人。同时由于纺丝工艺和纺丝原料的不同，干纺氨纶与熔纺氨纶在结构和性能上存在一定的差异，干纺氨纶性能优良，而熔纺氨纶在生产过程中由于预聚体在加工温度下不稳定，在高温的停留时间稍长时，会发生过量交联，生成凝胶，导致成品物理机械能也比干纺差，产品档次低，应