聚合物合成工艺学

聚合物合成工艺学《高聚物合成工艺学》，赵德仁，张慰盛编，北京，化学工业出版社，1997年6月，第2版。本书共分为三篇：第一篇介绍聚合方法和工艺过程第二、三篇主要介绍高分子材料领域中重要品种的生产方法、结构、性能与应用等有关的内容，可以全面地了解高分子材料的有关知识。教材主要参考书目赵德仁等编，《高聚物合成工艺学》，化学工业出版社，第1版，19812.潘祖仁编，《高分子化学》，化学工业出版社，19863.李克友等编，《高分子合成原理及工艺学》，科学出版社，2001◆

高分子合成工业概述◆

高分子合成材料的品种和特性◆

高分子化合物生产过程◆

生产流程评价和新工艺、新产品的开发◆

合成工业的三废处理与安全◆

废旧材料的回收利用第一章绪论1.高分子合成材料

塑料可以代替大量钢材、有色金属、木材等；合成纤维比天然纤维(棉花、羊毛、蚕丝等)更为牢固耐久。一、高分子合成工业概述天然高分子材料高分子合成材料1000吨天然橡胶300万株橡胶树5000名农业工人三万亩地1000吨合成橡胶10名工人10亩地人类社会早期就开始了对天然高分子材料的利用，包括蚕丝、羊毛、皮革、棉花、木材及天然橡胶等。2.高分子合成材料发展简史19世纪前期，通过化学反应对天然高分子材料进行改性；19世纪40年代，美国人发明了天然橡胶的硫化；60年代末期以纤维素为原料获得了赛璐珞塑料；80年代末期用蛋白质-乳酪素为原料获得了乳酪素塑料。它们被称为半合成材料。20世纪是高分子材料合成工业不断发展壮大的时期1925-1935年，逐渐明确了有关高分子化合物的基本概念，诞生了“高分子化学”这一新兴学科。反过来，它又有力地促进了高分子化合物的工业生产；50年代以后，Ziegler-Natta发现了由有机金属化合物和过渡金属化合物组成的催化剂体系，可以容易地使烯烃、二烯烃聚合为性能优良的高聚物，同时由于石油化学工业的建立与发展，高分子合成材料的产量激增；1994年，全世界三大合成材料的产量超过1.4×104万吨，按体积计算超过钢铁。5.高分子合成工业(1)

基本原料：石油、天然气、煤炭等为原材料。(2)

生产过程：包括石油开采、石油炼制、基本有机合成、高分子合成、高分子合成材料成型等工业部门，提供主要的原料-单体、溶剂、添加剂等辅助原料。(3)

高分子合成工业的任务：将基本有机合成工业生产的单体，经过聚合反应合成高分子化合物，从而为高分子合成材料成型工业提供基本原料。因此基本有机合成工业、高分子合成工业和高分子合成材料成型工业是密切相联系的三个工业部门。材料科学的高速发展与高新技术的广泛采用使高分子材料合成工业进入一个崭新的时期。合成橡胶

合成纤维21世纪展望合成树脂及塑料3.我国高高分子子材料料合成成工业业现状状我们古古代祖祖先早早已经经使用用各种种天然然高分分子材材料，，创造造了灿灿烂的的华夏夏文明明。19世纪末末期才才开始始出现现天然然高分分子加加工工工业。。新中国国成立立后，，我国国的高高分子子材料料合成成工业业从无无到有有、从从小到到大，，发展展至今今已形形成一一个完完整的的工业业体系系。目前，，各类类材料料生产产配套套、产产品品品种基基本齐齐全，，已广广泛用用于国国民经经济和和生活活的各各个领领域。。相继继建成成若干干大型型石油油化工工基地地如燕燕山、、兰州州、吉吉林、、大庆庆、齐齐鲁、、金山山、仪仪征、、高桥桥、辽辽阳等等。扩大产产能及及装置置大型型化1产品结结构调调整加强理理论基基础研研究23催化剂剂的重重大作作用合成、、加工工与应应用的的一体体化46发展清清洁生生产，，注重重可持持续发发展4.我国高高分子子材料5478计算机机、信信息技技术迅迅速推推广应应用增强创创新能能力，，培养养高素素质人人才合成高高分子子材料料的主主要过过程合成高高分子子材料料的主主要过过程6.高分子子合成成材料料成型型加工工工业业简介介高分子子合成成工业业的产产品形形态可可能是是液态低低聚物物、坚坚韧的的固态态高聚聚物或或弹性性体。它们们必须须经过过成型型加工工才能能够制制成有有用的的材料料及其其制品品。塑料的的原料料是合合成树树脂和和添加加剂（（包括括稳定定剂、、润滑滑刑、、着色色剂、、增塑塑剂、、填料料以及及根据据不同同用途途而加加入的的防静静电剂剂、防防霉剂剂、紫紫外线线吸收收剂等等）。。塑料成成型重要的的有：：注塑塑成型型、挤挤塑成成型、、吹塑塑成型型、模模压成成型等等。除除模塑塑制品品外，，还有有薄膜膜、人人造革革、泡泡沫塑塑料等等。橡胶制制品的的制造造过程程合成橡胶制造橡胶制制品时加入入的添加物物通常称为为配合剂，包括硫硫化剂、硫硫化促进剂剂、助促进进剂、防老老剂、软化剂、增强强剂、填充充剂、着色色剂等。增强剂与填填充剂用量量较大（20％））。合成橡胶合成纤维的的纺丝过程程合成纤维通常由线型型高分子量量合成树脂脂经熔融纺纺丝或溶液液纺纺丝制制成。加有有少量消光光剂、防静静电剂以及及油剂等。。合成纤维1.塑料二、高分子合成成材料的品品种和特性性塑料是以合成树树脂为基本本成分，它它是在加工工过程中可可塑制成一一定形状，，而产品最最后能保持持形状不变变的材料。。它具有质轻轻、绝缘、、耐腐蚀、、美观、制制品形式多多样化等优点。其主要缺点是绝大多数数塑料制品品易燃烧，，在长期使使用过程中中发生老化化现象。根据受热热后的情情况，塑塑料可分分为热塑性塑塑料和热固性塑塑料两大类。。前者可反反复受热热软化或或融化，，后者经固固化成型型后，再再受热则则不能熔熔化，强强热则分分解。根据生产产量与使使用情况况可以分分为通用塑料料和工程程材料。。2.合成橡胶胶合成橡胶胶是用比学学合成方方法生产产的高弹弹性体。。经硫化化加工可可制成各各种橡胶胶制品。。某些合成成橡胶具具有较天天然橡胶胶为优良良的耐热热、耐磨磨、耐老老化、耐耐腐蚀或或耐油等等性能。。缺点是是发生老老化现象象。根据产量量和使用用情况合合成橡胶胶可分为为通用合成成橡胶与特种合成成橡胶两大类。。线型结构构的高分分子量合合成树脂脂，经过过适当方方法纺丝丝得到的的纤维称称为合成纤维维。与天然纤纤维相比比较强度度高、耐耐摩擦、、放蛀、、耐腐蚀蚀等优点。缺点是不易着着色，未未经处理理时易产产生静电电，多数数合成纤纤维的吸吸湿性差差。因此此制成的的衣物易易污染，，不吸汗汗，透气气性差。。3.合成纤维维三、高分子化化合物生生产过程程聚合官能能度数目目与合成成材料的的关系高分子合合成生产产过程高分子合合成生产产过程大大体上可可分为以以下几个个工序:(1)原料准备备与精制制过程;(2)催化剂(引发剂剂)配制制过程;(3)聚合反应应过程；；(6)回收过程程(4)分离过程程；(5)聚合物后后处理过过程此外三废废处理和和公用工工程如供供电、供供气、供供水等设设备。1.生产流程程评价现代化的的大规模模生产装装置基本本是连续续生产连续生产产的生产产流程对对于生产产技术和和设备的的要求较较高间歇生产产方式中中某一工工序发生生故障对对于整个个生产装装置的影影响小四、生产流程程评价和和新工艺艺、新产产品的开开发高分子化合物生产流程评价产品性能能的考查查原料路线线的考查查能量消耗耗与利用用的考查查生产技术术水平的的考查2134高分子化化合物生生产流程程的评价价还要从从以下各各方面进进行考查查2.聚合方法法的选择择高分子化化合物工工业生产产中同一一种聚合合物可以以用几种种不同的的聚合方方法进行行生产。。聚合方法法的选择择取决于于聚合物物性质。相同性能能的产品品，产品品质量好好，设备备投资少少，生产产成本低低的方法法将得到到发展。。其它方方法则逐逐渐被淘淘汰。原始颗粒粒径径只有1微米左右，适适于生产聚乙乙烯糊。例如：聚氯乙乙烯树脂的生生产工艺溶液聚合方法乳液聚合方法法悬浮聚合方法法本体聚合方法法同一种生产方方法由于引发发剂成催化剂剂的改进可以以大大缩短聚聚合反应时间间或简化生产产过程，从而而增加产量，，降低成本。。3.生产工艺的改改革以高密度聚乙乙烯的生产为为例，早期用用的催化剂效效率低，每克克催化剂仅可可得聚乙烯数数千克，生产产工艺复杂。。高效催化剂每克催化剂可可得聚乙烯最最高者甚至达达到几百万克克，简化了生生产工序。近来又开发了了乙烯气相聚聚合的方法，，进一步革除除了溶剂，更更加简化了生生产工序。高密度聚乙烯烯生产过程比比较开发高分子合合成材料新产产品大致步骤骤第一次评价第二次评价通用塑料：25-250kg通用橡胶：100-1000kg合成纤维：500-2000kg4.新产品的开发发五、高分子合成工工业的三废处处理与安全1.三废来源和处处理废水聚合物分离和洗涤操作排放的废水和清洗设备产生的废水废渣（粉尘）聚合后树脂干燥过程废气气态和易挥发单体积有机溶剂或单体合成过程中使用的气体2.生产安全高分子合成工工厂中最易发发生的安全事事故是引发剂剂、催化剂、、易燃单体、、有机溶剂引引起的燃烧与与爆炸事故。。可燃气体、液液体的蒸气或或有机固体与与空气混合时时，当达到一一定的浓度范范围，遇火花花就会引起激激烈爆炸。例例如乙烯的爆炸极限是2.7％(下下限)和34.0％(上上限)。高分子合成工工业所用的化化学品、单体体、溶剂、聚聚合用助剂、、加工助剂等等，有些已知知为剧毒品、、致癌物质、、具腐蚀性、、可长期积累累中毒等。制约因素：高分子制品废废弃后对环境境的污染“在人类历史史上，几乎没没有什么科学学技术象高分分子科学这样样对人类社会会做出如此巨巨大的贡献。。”六、废旧高分子材材料的回收利利用解决途径延长使用寿命：减少废弃回收利用：低性能应用；降解自然降解：自然分解回归自然1.塑料的贡献与与白色污染从上世纪六十十年代开始，塑料(主要要指聚乙烯、、聚丙烯、聚聚氯乙烯、聚聚苯乙烯)进入广泛实用用阶段。由于塑料具有有很多优点：取材容易，价价格低廉，加加工方便，质质地轻巧，因此塑料一问问世，便深受受欢迎，它迅迅速渗入到社社会生活的方方方面面，塑塑料被制成碗碗、杯、袋、、盆、桶、管管等。创造了了巨大的社会会和经济效益益。塑料被列为20世纪最伟大的的发明之一，，塑料的普及及被誉为白色革命。白色污染随着塑料产量量不断增大，，成本越来越越低，我们用用过的大量农农用薄膜、包包装用的塑料料袋和一次性性塑料餐具在在使用后被抛抛弃在环境中中，给景观和和环境带来很很大破坏。由于塑料包装装物大多呈白白色，它们造造成的环境污污染被称为白色污染。(1)作为材料再生生循环利用(2)作为能源回收收利用(3)作为化学品循循环利用。A.解聚、、水解等方法法降解为单体体、低分子量