聚合物合成工艺学复习样本

1、-（1）聚合物合成工艺学复习提纲1.根据下列高聚物或原料名称的英文缩写 写出其中文名称聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚异丁烯（PIB）、聚苯乙烯（PS）、聚氯 乙烯（PVC）聚偏氯乙烯（PVDC）、聚氟乙烯（PVF）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚三氟氯乙 烯（PCTFE）聚丙烯酸（PAA）、聚丙烯酰胺（PAM）、聚丙烯酸甲酯（PMA）、聚丙烯腊（PAN） 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚醋酸乙烯酯（PVAc）、聚乙烯醇（PVA）、 聚丁二烯（PB）、聚异戊二烯（PIP）、聚氯丁二烯（PCP）、聚酯（PET）、 聚碳酸酯（PC）苯乙烯-丙烯腊（SAN）、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯（SMMA）、苯乙烯

2、-马来酸酐 （SMA）丙烯腊-丁二烯-苯乙烯（ABS）、聚酰胺（PA）、聚甲醛（POM）、聚苯醚 （PPO）、聚砜（PSF）、聚苯硫醚（PPS）、聚酰亚胺（PI）、聚芳酯（PAR）乳液聚合的特点、乳液聚合机理及动力学、乳液聚合中乳化剂的主要作用 及破乳方法。特点：聚合速度快，分子量高；以水为介质，成本低。反应体系粘度小，稳定 性优良，反应热易导出。可连续操作；乳液制品能够直接作为涂料和粘合剂。 粉料颗粒小，适合于某些特殊使用场合；由于使用乳化剂，聚合物不纯。后处 理复杂，成本高机理：分散阶段（聚合前段）乳胶粒生成阶段（聚合I段） 乳胶粒长大阶 段（聚合II段）聚合完成阶段（聚合III段）换言之

3、，整个聚合体系中，平均 有一半乳胶粒中有自由基，发生聚合反应；另一半乳胶粒中则没有自由基，不 发生聚合反应。胶乳颗粒的生成过程能够分成胶乳颗粒成核和颗粒增长两个阶段, 实际上两阶段能够同时发生，即在第一个颗粒成核后立即增长，同时有新的核 心生成。+动力学：R =k M R=k （M n-）N/NP P PP PPARp 一单位体积连续相中的聚合速度M p一聚合物胶乳颗粒中发生反应时的单体浓度Rp一每升连续相中的自由基浓度N一颗粒数浓度n-一每个胶乳颗粒（相同大小）中存在的自由基平均数目乳化剂作用：使单体在乳状液中稳定，使单体在胶束中增溶；使聚合生成的聚 合物胶乳粒子稳定；增加聚合物的溶解性；对

4、引发聚合反应起到催化作用，因 而可能由于参与化学反应而存在于所得聚合物中。破乳方法：加入电解质、改变pH值的破乳、冷冻破乳、机械破乳。具体有1.加几滴饱和硫酸钠溶液到样品中，并轻轻搅动水相；2.加少量无水硫 酸钠晶体到样品中，并轻轻搅动水相；3加少量乙醇、异丙醇、丁醇或辛醇； 4用一根清洁的铜线，在末端圈一个平的环，将其放入乳化层，轻轻地上下移 动1-2 min； 5让乳化液和有机相经过玻璃棉（应注意玻璃棉污染的消除）；6 离心破乳。此法比较有效，但离心体积有限；自由基聚合机理及动力学机理：自由基聚合时引发剂I先形成活性种R，R打开单体M的n键， 与之加成，形成单体活性种，而后进一步不断与单体

5、加成，促使链增长。最后， 增长着的活性链失去活性，链终止。动力学：三个假定：等活性理论、聚合度很大聚合总速率等于链增长速率、” 稳态”假定。聚合速率于引发剂浓度平方根、单体浓度一次方成正比。典型聚合物的聚合方法（多种），特别典型的掌握详细合成方法以及流程聚合方法：自由基聚合、本体聚合、悬浮聚合、溶液聚合、乳液聚合、 阳离子聚合、阴离子聚合、配位聚合、缩聚。丁基橡胶的生产工艺过程1）将粗异丁烯和氯甲烷分别在脱水塔和精馏塔进 行脱水和精制以后，与异戊二烯在混合槽中按一定的比例混合。2）混合液在冷 却器里冷至-100C，然后送入反应器。3）同时配制好催化剂溶液并冷却。4） 聚合反应在-98C左右进行

6、，几乎瞬时完成。聚合物在氯甲烷中沉淀形成颗粒状 浆液。5）聚合后的淤浆液从反应器中溢流出来进入盛有热水的闪蒸罐，在此蒸 发氯甲烷和未反应单体。6）橡胶的水淤浆液用泵达到挤出干燥系统，干燥后包 装为成品。7）闪蒸罐出来的蒸气经活性氧化铝干燥、分馏后送到进料和催化剂 配制系统循环使用。体形缩聚的特点、首要控制指标特点；在体型缩聚中，当反应程度达到某一值时，体系中会突然出现凝胶。凝 胶就是相对分子质量无限大的聚合物，形态似溶胀的高分子。凝胶的出现意味着 乙阶聚合物或丙阶聚合物的形成。控制指标是凝胶点界面缩聚的特点（1）界面缩聚是一种不平衡缩聚反应。小分子副产物可被溶剂中某一物质所消 耗吸收。（2）界

7、面缩聚反应速率受单体扩散速率控制。（3）单体为高反应活性, 聚合物在界面迅速生成，其分子量与总的反应程度无关。（4）对单体纯度与功 能基等摩尔比要求不严。（5）反应温度低，可避免因高温而导致的副反应，有 利于高熔点耐热聚合物的合成。（6）需要大量溶剂，产品不易精制。自由基、阴阳离子聚合体系的典型引发剂自由基聚合：过氧化物类：通式为：R-O-O-H或R-O-O-R过氧化二烷基（或 芳基）：R-O-O-R烷基（或芳基）过氧化氢：R-O-O-H 过酸酯、过氧化碳酸二酯、 过氧化磺酸酯、过氧化二苯甲酰（BPO）。偶氮化合物类：偶氮二异丁腊（AIBN） 偶氮二（2-异丙基）丁腈氧化还原引发体系：过氧化氢

8、-亚铁盐氧化-还原体系 过硫酸盐-亚硫酸盐氧化 -还原体系，体系pH降低。过硫酸盐-Fe+2氧化-还原体系，体系pH降低。过氧 化二苯甲酰-二甲苯胺引发体系，引发效率较差。阴离子引发剂：碱金属，碱金属和碱土金属的有机化合物，三级胺等碱类，给 电子体或亲核试剂。阳离子引发剂：质子酸和lewis酸，稳定的有机正离子盐类聚合反应器、搅拌器等反应设备反应器有：管式聚合反应器、塔式聚合反应器、釜式聚合反应器、螺旋挤 出机式反应器、板框式反应器等。排热方式：管式聚合反应器:主要依靠在套管 内流动的冷却质排除反应热。釜式聚合反应器：排热方式是多样的，主要的有: 夹套冷却；夹套附加内冷管冷却；内冷管冷却；反应

9、物料釜外循环冷却；回流 冷凝器冷却；反应物料部分闪蒸；反应介质预冷。搅拌器：平桨式、旋桨式、涡轮式、锚式、螺带式。9.闪蒸、气提、精馏等分离和干燥设备与适用情形聚合物分离过程及设备：脱挥发分分离过程及设备：挥发分的脱除和回收在 工业上主要有两种方法，即闪蒸法和汽提法。所谓闪蒸就是在减压的情况下除去 物料中的挥发性组分过程。闪蒸法脱除单体即是将处于聚合压力的聚合物溶液 （或常压下的聚合物溶液），经过降低压力和提高温度改变体系平衡关系，使溶 于溶液中的单体析出。汽提法系将聚合物胶液用专门的喷射器分散于带机械搅拌 并以直接蒸汽为加热介质的内盛热水的汽提器中。闪蒸釜、汽提塔 凝聚分离过程及设备：一是经

10、过脱挥发分进行浓缩的方法（类似于单体的脱 除）.适用于低沸点溶剂的脱除。例如溶液丁苯胶的生产，聚合后胶液经闪蒸单 元蒸出部分溶剂，使胶液浓度增高至25%；二是经过机械离心力作用，使聚合 物沉淀、分层，进而与溶剂分离的物理方法；三是在聚合物胶液体系中加入凝 聚刘、沉淀剂等使固体聚合物从胶液中析出的化学凝聚力法。凝聚釜 离心分离过程及设备：离心分离是在液相非均匀体系中，利用离心力来达到液 液分离，液固分离的方法，通称为离心分离。分为离心沉降和离心过滤。离心机 是在高速旋转的转鼓中，藉惯性离心力的作用，过滤、澄清悬浮液，或将两种 轻重不同、互不溶解的液体分离的设备。碟片式离心机聚合物干燥设备：原理：

11、主要是以热风经过湿物料的表面，达到干燥的目的。（1）厢式干燥器（盘架式干燥器）（2）气流式干燥器（3）流化床干燥器（沸 腾床干燥器）（4）喷雾干燥器高分子合成材料的基本原料石油、天然气、煤炭、自然界中的植物，农副产品。分离过程的评判标准产品是否最大限度地回收了，并保证了质量；原料、中间体、溶剂及有价值的副产物是否最大限度地得到了回收、利用；后处理步骤，无论工艺还是设备是否足够简化；三废量是否达到最小。质量的控制主要因素有聚合反应温度的升高，所得聚合物的平均分子量降低；引发剂浓 度的平方根与平均聚合度成反比；单体浓度与平均聚合度成正比；链转移剂控 制分子量或调节分子量大小的作用。熔融缩聚中加快反应速度和提高缩聚物的分子量的方法加快反应速度：加入适当的催化剂，聚酯生产过程中如果用二元酸或者二元醇 直接缩合可用质子酸或路易士酸作催化剂，碱性催化剂主要用于高温酯化反应, 酯交换反应合成聚酯用弱碱盐作为催化剂提高分子量的方法：加入分子量调节剂和粘度稳定剂，热和光稳定剂如聚酯中 需要加入适量的一元酸控制分子量，并根据用量高低进行调节，分子量调节剂 还起到粘度稳定剂的作用。为了防止热分解和日光中紫外线的作用而降解，因此 需要加入热稳定剂和光稳定剂如二油醇酯、三丁醇酯、三辛醇酯等。缩聚反应中尽量保证r=1?需要加入一元官能团的分子量调节剂，如果是