高聚物合成工藝學期末復習題(共4頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上聚合物合成工藝學復習題1.簡述石油裂解制烯烴的工藝過程。石油裂解裝置大多采用管式裂解爐,石油裂解過程是沸點在350左右的液態(tài)烴,在稀釋劑水蒸氣的存在下,于750-820高溫裂解化為低級烯烴、二烯烴的過程。2.自由基集合過程中反應(yīng)速度和聚合物分子量與哪些因素有關(guān)？工藝過程如何調(diào)節(jié)？影響因素:聚合反應(yīng)溫度、引發(fā)劑濃、單體濃度、鏈轉(zhuǎn)劑種類和用量。反應(yīng)溫度的升高,所得聚合物的平均分子量降低嚴格控制引發(fā)劑用量,一般僅為千分之幾,嚴格控制反應(yīng)溫度在一定范圍內(nèi)和其他反應(yīng)條件；選擇適當?shù)姆肿恿空{(diào)節(jié)劑并嚴格控制其用量,由于聚合物品種的不同,采用的控制手段可能各有側(cè)重,如PVC生產(chǎn)中主要

2、定向單體轉(zhuǎn)移,而速度與溫度無關(guān)。3.苯乙烯的本體聚合為例,說明本體聚合的特點。預(yù)聚合:將原料苯乙烯送到苯乙烯貯槽,在高位槽中進行預(yù)聚,反應(yīng)溫度為80-100,隨聚合物濃度升高,預(yù)聚溫度可提高到115-120。而后反應(yīng)后聚合,在聚合塔內(nèi)再升溫,循環(huán)反應(yīng),使反應(yīng)完全。特點:方法較簡單,相對放熱量較大,有自動加速效應(yīng),形成的聚合物分子量分布較寬,本體聚合流程短,設(shè)備少,易于連續(xù)化,生產(chǎn)能力大,產(chǎn)品純度高,透明性好,此法適合生產(chǎn)板材和其他型材。4.懸浮聚合機械攪拌與分散劑各有什么重要作用,他們對聚合物顆粒狀態(tài)有什么影響？機械攪拌：防止兩項因密度不同而分層；分散劑：防止粘稠的液滴粘結(jié)成大粒子進而防止結(jié)塊

3、。懸浮聚合反應(yīng)釜中的單體受到攪拌剪切力的作用,被打碎成帶條狀,再在表面引力作用下形成球狀小液滴,小液滴在攪拌作用下碰撞而凝結(jié)成大液滴,重新被打碎成小液滴,而處于動態(tài)平衡。5.懸浮聚合與本體聚合相比有哪些特點？（1)以水為分散介質(zhì),價廉,不需回收安全,易分離。（2）懸浮聚合體系粘度低,溫度易控制。（3）顆粒形態(tài)較大,可以制成不同粒徑的粒子。（4）需要一定的機械攪拌和分散劑。（5）產(chǎn)品不如本體聚合純凈。6.簡述PVC懸浮聚合工藝過程。首先將去離子水,分散劑及除引發(fā)劑以外的各種助劑,經(jīng)計量后加于聚合反應(yīng)釜中,然后加劑量的氯乙烯單體,升溫至規(guī)定的溫度。加入引發(fā)劑溶液或分散液,聚合反應(yīng)隨即開始,夾套同低

4、溫水進行冷卻,在聚合反應(yīng)激烈階段應(yīng)通5以下的低溫水,嚴格控制反應(yīng)溫度波動不超過正負0.2。當反應(yīng)釜壓力下降至規(guī)定值后結(jié)束反應(yīng),加入鏈終止劑,然后進行單體回收、干燥,篩選出去大顆粒后,包裝得到產(chǎn)品。7.試述懸浮聚合中主要影響因素有那些？（懸浮聚合中影響顆粒大小及其分布）反應(yīng)器幾何形狀的影響；操作條件的影響；材料因素（如兩相液滴動力粘度、密度和表面張力等）；分散劑。8.苯乙烯懸浮聚合有兩種工藝:即高溫聚合和低溫聚合,分析對比兩種方法的配方及工藝過程。高溫:苯乙烯（100）、去離子水（140-160）、NaCO3（10%）、MgSO4(16%)、0.12苯乙烯-馬來酸酐共聚物、鈉鹽0.12、 2,6

5、-叔丁基對苯酚 0.025。工藝過程:苯乙烯高溫懸浮聚合在釜式壓力反應(yīng)器中間歇操作,初始反應(yīng)溫度為80,然后逐漸升溫到140 ,反應(yīng)時間為5-24小時,然后酸洗,再經(jīng)離心分離,脫水干燥,添加必要的助劑后制成成品料粒。低溫:苯乙烯 100、過氧化異丙苯 0.8、石油醚6-10、紫外線吸收劑（UV-9）0.2、分散劑(PVA）4-6、抗氧化劑2640.3、軟水200-300。工藝過程:a.發(fā)泡劑處理； b.操作條件：壓力（表壓）0.4MPa、溫度90-100、時間4h；c.預(yù)發(fā)泡；d.熟化；e.成型。9.苯乙烯及氯乙烯懸浮聚合法的生產(chǎn)工藝及粒子的形成過程有何差別？苯乙烯:生產(chǎn)工藝:原材料：苯乙烯單

6、體、引發(fā)劑、阻聚劑、去離子水。工藝過程：高溫聚合和低溫聚合,P溶于M,使液滴逐漸變成透明粘稠,最后變成透明的圓球狀顆粒,PVC聚合物不溶于單體,隨著聚合物鏈的增長,逐漸沉淀出來,形成初級粒子,經(jīng)過凝聚后,形成次級粒子,最后形成不規(guī)則不透明的顆粒。10.自由基溶液聚合中溶劑起什么作用?怎么樣選擇溶劑？作用:a.溶劑對引發(fā)劑分解速度的影響；b.溶劑的鏈轉(zhuǎn)移作用對分子量的影響；c.溶劑對聚合物分子的支化與構(gòu)型的影響.溶劑的選擇:a.考慮單體在所選擇的溶劑中的溶解性；b.溶劑的活性:應(yīng)當無阻聚或緩聚等不良影響以及考慮對引發(fā)劑的誘導分解作用；c.溶劑對聚合物溶解性能和對凝膠效應(yīng)的影響:選用良溶劑時為均相

7、聚合,有可能消除凝膠效應(yīng)；d.選用沉淀劑時為沉淀聚合,凝膠效應(yīng)顯著，溶液聚合選擇溶劑時應(yīng)考慮溶劑的Cs值；e.溶劑的毒性,安全性和生產(chǎn)成本。11.在自由基溶液聚合中溶劑對分子量及分子結(jié)構(gòu)有什么影響？Cs增大促使產(chǎn)品由高分子量向低分子量轉(zhuǎn)變；可以降低向大分子進行鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng),減少了支鏈結(jié)構(gòu)。12. PAN溶液聚合一步法及二部法的主要區(qū)別何在？各有何優(yōu)缺點？一步法:均相溶液聚合,所用的溶劑既能溶解單體,又能溶解聚合物,聚合結(jié)束后,聚合可直接紡絲,使聚合紡絲連續(xù)化。二步法:非均相聚合,聚合過程中聚合物不斷地呈絮狀沉淀析出,需經(jīng)分離以后用合適的溶劑重新溶解,以制成紡絲原液。一步法只能濕法紡絲且只能生成短

8、纖維,優(yōu)點是不需要其他溶劑分解,可直接紡絲。二步法:優(yōu)點:a.水相沉淀聚合通常采用水溶性氧化,還原引發(fā)體系,引發(fā)劑分解活化能較低,可在30-55甚至更低的溫度下進行聚合,所的產(chǎn)物色澤較白；b.水相沉淀聚合的反應(yīng)熱易于排除,聚合溫度容易控制,從水相得到的產(chǎn)品分子量比較均勻；c. 聚合速率快,聚合物粒子比較均勻,轉(zhuǎn)化率較高；d. 聚合物易于處理,可省去溶劑回收過程。缺點:需使用溶劑重新溶解,以制成紡絲原液,比一步法增加一道生產(chǎn)工序；就聚合物漿狀分離,干燥耗能大。13. 簡述溶液聚合生產(chǎn)聚丙烯腈的主要組分及其作用。單體:丙烯腈,丙烯酸甲酯,第三單體；分散介質(zhì):水；引發(fā)劑:水溶性的氧化-還原引發(fā)體系。

9、14. 離子型聚合與自由基溶液聚合對溶劑的要求有何區(qū)別？離子聚合:需使中性分子生成離子對,此時要求較高的能量,所以生成的粒子不穩(wěn)定。必須在聚合前用溶劑在低溫下使之穩(wěn)定,不能使用強極性溶劑。多在低溫下弱極性溶劑中反應(yīng)。選擇溶劑的原則應(yīng)考慮溶劑極性大小,對離子活性中心的溶劑化能力,可能與引發(fā)劑產(chǎn)生的作用以及熔點或沸點高低,是否容易精制提純以及與單體,引發(fā)劑和聚合物的相容性等因素。自由基聚合:a.考慮單體在所選擇的溶劑中的溶解性 ；b.溶劑的活性:應(yīng)當無阻聚或緩聚等不良影響以及考慮對引發(fā)劑的誘導分解作用；c.溶劑對聚合物溶解性能和對凝膠效應(yīng)的影響:選用良溶劑時為均相聚合,有可能消除凝膠效應(yīng)；d.選用

10、沉淀劑時為沉淀聚合,凝膠效應(yīng)顯著，溶液聚合選擇溶劑時應(yīng)考慮溶劑的Cs值； e.溶劑的毒性,安全性和生產(chǎn)成本。15.溶液法生產(chǎn)聚丙烯的配方及物系組成有哪些？丙烯（純度>99.5%） 25%汽油(含水量<25PPm) 75%TiCl3 0.0240.032%Al(Et)2Cl 0.64%H2 10020PPm16.比較縮聚與加聚反應(yīng)特征？縮聚:一般遵守逐步聚合機理,反應(yīng)過程中有小分子副產(chǎn)物產(chǎn)生,每一步反應(yīng)的速率和活化能大致相同,反應(yīng)早期轉(zhuǎn)化率就很高,隨后低聚物繼續(xù)反應(yīng),體系由分子量遞增的一系列中間產(chǎn)物構(gòu)成,中間產(chǎn)物的兩分子都能發(fā)生反應(yīng)。加聚:一般遵守連鎖聚合機理,活性中心為自由基、陽離

11、子、陰離子等,整個過程由鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止等基元反應(yīng)進行,各基元反應(yīng)的Rp和Ea相差很大,整個過程中分子量變化不大,轉(zhuǎn)化率逐漸增加,始終由單體、高聚物和引發(fā)劑組成。17.試述縮聚反應(yīng)的分類及實施方法。按生成產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)分:線型縮聚、體型縮聚。按參加反應(yīng)的單體種類分:均縮聚、異縮聚、共縮聚。實施方法:均縮聚:一種單體參加的縮聚反應(yīng)；異縮聚:兩種單體參加的縮聚反應(yīng)；共縮聚:均縮聚和異縮聚中加入其它單體進行的縮聚；線型縮聚:官能度是2的單體進行的縮聚反應(yīng)；體型縮聚:有官能度大于2的一部分單體進行的縮聚。18.在熔融縮聚中,可采用什么措施,以加快反應(yīng)速度和提高縮聚物的分子量？a.保證原料配比等摩爾；

12、b.保證原料純度、無雜質(zhì)；c.選用合適的催化劑；d.使反應(yīng)溫度控制在適當?shù)姆秶籩.反應(yīng)前期通入惰性氣體,既能防止縮聚物氧化變色,又能降低副產(chǎn)物分壓,后期抽真空,使小分子揮發(fā)。聚合物合成工藝學復習題1.簡述石油裂解制烯烴的工藝過程。2.自由基集合過程中反應(yīng)速度和聚合物分子量與哪些因素有關(guān)？工藝過程如何調(diào)節(jié)？3.苯乙烯的本體聚合為例,說明本體聚合的特點。4.懸浮聚合機械攪拌與分散劑各有什么重要作用,他們對聚合物顆粒狀態(tài)有什么影響？5.懸浮聚合與本體聚合相比有哪些特點？6.簡述PVC懸浮聚合工藝過程。7.試述懸浮聚合中主要影響因素有那些？（懸浮聚合中影響顆粒大小及其分布）8.苯乙烯懸浮聚合有兩種工藝:即高溫聚合和低溫聚合,分析對比兩種方法的配方及工藝過程。9.苯乙烯及氯乙烯懸浮聚合法的生產(chǎn)工藝及粒子的形成過程有何差別？10.自由基溶液聚合中溶劑起什么作用?怎么樣選擇溶劑？11.在自由基溶液聚合中溶劑對分子量及分子