高分子化学-绪论

聚合物合成工艺学高分子材料科学授课人：王正平◆

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40年代，美国人发明了天然橡胶的硫化；★

20世纪60年代，以纤维素为原料获得了赛璐珞塑料；★20世纪80年代末期用蛋白质-乳酪素为原料获得了乳酪素塑料。被称为半合成材料。★

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，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。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。21世纪展望合成橡胶合成纤维

合成树脂及塑料3.我国高分子材料合成工业现状★新中国成立后，我国的高分子材料合成工业从无到有、从小到大，发展至今已形成一个完整的工业体系。★目前，各类材料生产配套、产品品种基本齐全，已广泛用于国民经济和生活的各个领域。相继建成若干大型石油化工基地如燕山、兰州、吉林、大庆、齐鲁、金山、仪征、高桥、辽阳等。合成高分子材料的主要过程合成高分子材料的主要过程6.高分子合成材料成型加工★高分子产品形态可能是液态低聚物、坚韧的固态高聚物或弹性体。必须经过成型加工才能得到有用的材料及其制品。★塑料由合成树脂和添加剂（包括稳定剂、润滑刑、着色剂、增塑剂、填料以及根据不同用途而加入的防静电剂、防霉剂、紫外线吸收剂等）。★塑料成型重要的有：注塑成型、挤塑成型、吹塑成型、模压成型等。除模塑制品外，还有薄膜、人造革、泡沫塑料等。合成橡胶制造橡胶制品时加入的添加物通常称为配合剂，包括硫化剂、硫化促进剂、助促进剂、防老剂、软化剂、增强剂、填充剂、着色剂等。增强剂与填充剂用量较大（20％）。合成橡胶1.塑料二、高分子合成材料的品种和特性★塑料是以合成树脂为基本成分，它是在加工过程中可塑制成一定形状，而产品最后能保持形状不变的材料。★它具有质轻、绝缘、耐腐蚀、美观、制品形式多样化等优点。其主要缺点是绝大多数塑料制品易燃烧，在长期使用过程中发生老化现象。★根据受热后的情况，塑料可分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。前者可反复受热软化或融化，后者经固化成型后，再受热则不能熔化，强热则分解。★根据生产量与使用情况可以分为通用塑料和工程塑料。

工程塑料是指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料，是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。

日本业界将它定义为“可以做为构造用及机械零件用的高性能塑料，耐热性在100℃以上，主要运用在工业上”。

2.合成橡胶★合成橡胶是用比学合成方法生产的高弹性体。经硫化加工可制成各种橡胶制品。★某些合成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。缺点是发生老化现象。★根据产量和使用情况合成橡胶可分为通用合成橡胶与特种合成橡胶两大类。★合成橡胶是由人工合成的高弹性聚合物。也称合成弹性体，是三大合成材料之一。★橡胶是制造飞机、军舰、汽车、拖拉机、收割机、水利排灌机械、医疗器械等所必需的材料。★合成橡胶与天然橡胶均是高弹性的高分子材料，一般均需经过硫化和加工之后，才具有实用性和使用价值。★合成橡胶在20世纪初开始生产，从40年代起得到了迅速的发展。

★特种合成橡胶指具有特殊性能和特殊用途的一种橡胶，主要有卤化合成橡胶（卤化丁基橡胶、氯化聚乙烯橡胶、氯醇橡胶）、硅橡胶、稀土橡胶、丙烯酸酯橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶等，★应用领域有汽车、航空航天、石油钻探、电子电器等。★2010年中国特种合成橡胶总消费约100万吨，市场将保持20%以上的增长。☆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。☆与天然纤维相比较强度高、耐摩擦、放蛀、耐腐蚀等优点。☆缺点是不易着色，未经处理时易产生静电，多数合成纤维的吸湿性差。因此制成的衣物易污染，不吸汗，透气性差。

2.合成纤维聚合官能度数目与合成材料的关系三、高分子化合物生产过程高分子合成生产过程高分子合成生产过程大体上可分为以下几个工序:(1)原料准备与精制过程;(2)催化剂(引发剂)配制过程;(3)聚合反应过程；(6)回收过程(4)分离过程；(5)聚合物后处理过程

此外三废处理和公用工程如供电、供气、供水等设备。1.生产流程评价

现代化的大规模生产装置基本是连续生产；连续生产的生产流程对于生产技术和设备的要求较高；间歇生产方式中某一工序发生故障对于整个生装置的影响小。四、生产流程评价和新工艺、新产品的开发高分子化合物生产流程评价原料路线的考查2产品性能的考查1能量消耗与利用的考查3生产技术水平的考查4要从以下各方面进行考查高分子化合物生产流程的评价2.聚合方法的选择★高分子化合物工业生产中同一种聚合物可以用几种不同的聚合方法进行生产。★聚合方法的选择取决于聚合物性质。★相同性能的产品，产品质量好，设备投资少，生产成本低的方法将得到发展。其它方法则逐渐被淘汰。例如：聚氯乙烯树脂的生产工艺

原始颗粒粒径只有1微米左右，适于生产聚乙烯糊。乳液聚合方法悬浮聚合方法本体聚合方法溶液聚合方法同一种生产方法由于引发剂成催化剂的改进可以大大缩短聚合反应时间或简化生产过程，从而增加产量，降低成本。3.生产工艺的改革★以高密度聚乙烯的生产为例，早期用的催化剂效率低，每克催化剂仅可得聚乙烯数千克，生产工艺复杂。★高效催化剂每克催化剂可得聚乙烯最高者甚至达到几百万克，简化了生产工序。★近来又开发了乙烯气相聚合的方法，进一步革除了溶剂，更加简化了生产工序。

高密度聚乙烯生产过程比较开发高分子合成材料新产品大致步骤4.新产品的开发第一次评价第二次评价通用塑料：25-250kg