聚合物合成工藝學答案

1、聚合物合成工藝學一習題指導1 .簡述高分子材料的主要類型，主要品種以及發(fā)展方向答:天然高分子和合成高分子.天然-棉麻等；合成-塑料橡膠纖維等.向耐候性,耐熱性，耐水性，功能性，環(huán)保性合成高分子發(fā)展2 .高分子合成材料的生產(chǎn)過程答：1）原料準備與精制過程特點:單體溶劑等可能含有雜質(zhì)，會影響到聚合物的原子量，進而影響聚合物的性能，須除去雜質(zhì)意義:為制備良好的聚合物做準備2）催化劑配制過程特點:催化劑或引發(fā)劑的用量在反應(yīng)中起到至關(guān)重要的作用，需仔細調(diào)制.意義:控制反應(yīng)速率，引發(fā)反應(yīng)3）聚合反應(yīng)過程特點：單體反應(yīng)生成聚合物，調(diào)節(jié)聚合物的分子量等，制取所需產(chǎn)品意義:控制反應(yīng)進程，調(diào)節(jié)聚合物分子量4）分離

2、過程特點:聚合物眾位反應(yīng)的單體需回收，溶劑，催化劑須除去意義:提純產(chǎn)品，提高原料利用率5）聚合物后處理過程特點:聚合物中含有水等；需干燥.意義:產(chǎn)品易于貯存與運輸6）回收過程特點:回收未反應(yīng)單體與溶劑意義:提高原料利用率，降低成本，防止污染環(huán)境3 .簡述高分子合成材料的基本原料（即三烯三苯乙烘）的來源答:石油化工路線煤炭路線其他原料路線4 .簡述石油裂解制烯姓:的工藝過程答: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350C左右的液態(tài)爛，在稀釋劑水蒸氣的存在下，于750-820高溫裂解化為低級烯姓：，二烯姓:的過程5 .畫出C4儲分制取丁二烯的流程簡圖，并說明采用兩次萃取.精儲及簡單

3、精儲的目的答:萃取精儲是用來分離恒沸點混合物或揮發(fā)度相近的液體混合物的特殊精儲方法.以上操作過程目的是為了得C4微分中的丁烷，丁烯與丁二烯分離.簡單精微則是為了出去甲基乙烘，2-順丁烯1,2-丁二烯與高沸點物6 .試述合成高分子材料所用的單體的主要性能，在貯存，運輸過程中以及在使用時應(yīng)注意那些問題？答:主要性能：能夠發(fā)生聚合反應(yīng)的單體分子應(yīng)當含有兩個或兩個以上能夠發(fā)生聚合反應(yīng)的活性官能團或原子，僅含有兩個聚合活性官能度的單體可以生成高分子量的線形結(jié)構(gòu)高分子化合物，分子中含有兩個以上聚合活性官能度的單體則要求生產(chǎn)分子量低的具有反應(yīng)活性的聚合物1）防止與空氣接觸產(chǎn)生易爆炸的混合物或產(chǎn)生過氧化物2）

4、提供可靠的措施保證在任何情況下貯罐不會產(chǎn)生過高的壓力，以免貯罐爆炸3）防止有毒易燃的單體泄露出貯罐管道泵等輸送設(shè)備4）防止單體貯存過程發(fā)張自聚現(xiàn)象，必要時添加阻聚劑5）貯罐應(yīng)當遠離反應(yīng)裝置以免減少著火危險6）為防止貯罐內(nèi)進入空氣高沸點單體的貯罐應(yīng)當采用氮氣保護.為防止單體受熱后產(chǎn)生自聚現(xiàn)象，單體貯罐應(yīng)當防止陽光照射并且采取隔熱措施；或安裝冷卻水管，必要時進行冷卻.7 .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)？答:影響因素：聚合反應(yīng)溫度，引發(fā)劑濃度，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

5、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J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)中主要定向單體轉(zhuǎn)移，而速度與溫度無關(guān)8 .一苯乙烯的本體聚合為例，說明本體聚合的特點答:預(yù)聚合：原料苯乙烯自苯乙烯車鑒定師送到苯乙烯貯槽，在高位槽中進行預(yù)聚，反應(yīng)溫度為80-100C,聚合物濃度高，預(yù)聚溫度可提高到115-120C.而后反應(yīng)后聚合,在聚合塔內(nèi)再升溫，循環(huán)反應(yīng)，使發(fā)寧完全特點: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

6、9 .高壓聚乙烯分子結(jié)構(gòu)特點是怎么樣形成的，對聚合物的加工性能有何影響？答:高溫狀況下，PE分子間的距離縮短，且易與自由基碰撞反應(yīng)彳艮容易發(fā)生本分子鏈轉(zhuǎn)移，支鏈過多，這種PE加工流動性好，.可以采取中空吹塑，注塑，擠出成型等加工方法，具有良好的光學性能，強度，柔順性，封合性，無毒無味，良好的電絕緣性10 .試述聚苯乙烯和有機玻璃的優(yōu)缺點及改型方向答:St:尺寸穩(wěn)定性好，收縮率好吸濕性低，高折光率，易著色，導熱系數(shù)隨溫度變化而變化，具有良好的介電性你能和絕緣性，力學性能優(yōu)異，耐堿、鹽酸、磷酸、硼酸等，易燃燒，易發(fā)生靜電，但不耐硝酸，不溶于非極性燒爛，但易溶于苯，甲苯，二甲苯中，耐候性差，易發(fā)生脆

7、化.改性方向：高抗沖擊性（加入彈性體），可發(fā)性PS（加入發(fā)泡劑），與其他單體進行共聚，有ASAASMBSABS等PMMA:高透明性，無毒無味，且耐候性良好，優(yōu)異的無傳導性，具有獨特的電性能，耐電弧性及不漏電性能好.缺點：力學性能中等，表面硬度低，易被劃傷,具有一定的脆性.改性:采用MMA與丁二烯共聚，具有表面硬度高，抗沖擊性好,MMA與a-甲基苯乙烯共聚，具有很好的加工成型性.11 .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)有什么影響答: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

8、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)配橫.12 .懸浮聚合與本體聚合相比有那些特點？答：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13.均相與非均相粒子狀態(tài)有什么區(qū)別，他們是怎么形成的，均相粒子：透明的圓球狀，生成的聚合物可溶于單體液滴，形成粘稠液體粘度隨轉(zhuǎn)化率上升而上升，當單體轉(zhuǎn)化率上升到一定程度，聚合物占優(yōu)勢后，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橥该鞯膱A球狀顆粒.非均相粒子:不透明不規(guī)整，當生成的聚合物不溶于單體

9、液滴，則鏈增長到一定程度時就會有沉淀析出，生成初級粒子,然后聚集成次級粒子，為非均相相成核13 .緊密型與疏松型顆粒的PVC有何區(qū)別？這些區(qū)別是如何形成的？答:XJ-規(guī)整的圓球狀；XS-多孔性不規(guī)則顆粒.所選用的分散劑不同，疏松型的PVC樹脂吸收增塑劑的速度明顯高于緊密型.緊密型采用明膠為分散劑，疏松型采用適當水解度的聚乙烯醇和水溶性纖維素醴.14 .常用的懸浮劑有哪些類型，各有什么特點？答：1）水溶性高分子分散劑：高分子保護膠的作用在于兩液滴之間形成高分子保護膜層，從而阻止了兩液滴凝結(jié)；保護明膠被液滴表面吸附而產(chǎn)生定向排列，產(chǎn)生空間位阻作用.2）無機粉狀分散劑：在液滴表面形成物理保護層，且顆

10、粒越細越穩(wěn)定，可在高溫下使用，可用稀酸除去.15 .懸浮聚合中主要物系組成及其作用答物系組成：懸浮聚合是多相聚合體系，其中聚合體系由單體分散相（簡單單體相）和水連續(xù)相（水相）組成.單體想主要由單體引發(fā)劑組成，必要時還有調(diào)節(jié)劑和其他一些特定的配合劑.單體作為反應(yīng)原料引發(fā)劑，誘導使反應(yīng)進行.其他組分如調(diào)節(jié)劑，發(fā)泡劑等來調(diào)節(jié)性能.水溶液相主要由水，分散劑及其他助劑所組成.用來對水質(zhì)控制酸堿度，硬度,氯離子含量及機械雜質(zhì)等.16 .簡述PVC懸浮聚合工藝過程答: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

11、合反應(yīng)隨時開始，夾套同低溫水進行冷卻，在聚合反應(yīng)激烈階段應(yīng)通5C以下的低溫水，嚴格控制反應(yīng)溫度波動不超過正負0.2C.當反應(yīng)釜壓力下降至規(guī)定值后結(jié)束反應(yīng)，方法為鏈終止劑，然后進入單體回收，干燥，篩選出去大顆粒后，包裝得產(chǎn)品.17 .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)答反應(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.18 .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答:高溫:ST(100)去離子水(140-160)NaCO3(10%)MgSO4(16%)0.12苯乙烯-馬來酸酊共聚

12、物鈉鹽0.122,6-叔丁基對苯酚0.025.工藝過程：ST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)T為80C,逐漸升溫到140，反應(yīng)t為5-24H,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,醴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)MPa0.4-0.;溫度C90-100;時間4hc預(yù)發(fā)泡d熟化e成型.19 .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？答:苯乙烯：生產(chǎn)工藝：原材料-ST

13、單體，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20 .試述乳液聚合物系及其作用答:單體:聚合物單體材料原材料水:比熱大，易于清楚反應(yīng)熱，降低體系粘度，構(gòu)成連續(xù)相，使液滴分散，溶解引發(fā)劑，PH調(diào)節(jié)劑等.乳化劑:使單體在乳狀液中穩(wěn)定；使單體在膠術(shù)中增溶，使聚合物粒子穩(wěn)定，增加集合物穩(wěn)定性，對乳液聚合起脆化作用，形成產(chǎn)生鏈轉(zhuǎn)移或阻聚作.引發(fā)體系：在一定條件下分解產(chǎn)生自由基，從而引發(fā)反應(yīng).21 .乳液聚合生

14、產(chǎn)方法特點答：a集合速度快，分子量高，可同時提高分子量和反應(yīng)速率;b以水為介質(zhì)，成本低，反應(yīng)體系粘度小，穩(wěn)定性優(yōu)良，反應(yīng)熱易排出，可連續(xù)操作；c.乳液制品可直接作為涂料哦和黏合劑，粉料顆粒小，適用與某種特殊適用場合；d.由于使用乳化劑，聚合物不純，后處理復雜，成本局.22 .自由基溶液聚合的特點答:a.作為傳熱介質(zhì)使體系系統(tǒng)傳熱較易，溫度容易控制；體系粘度低，減少凝膠效應(yīng)，可以避免局部過熱；易于調(diào)節(jié)產(chǎn)品的分子量及其分布.23 .自由基溶液聚合中溶劑起什么作用？怎么樣選擇溶劑？答作用: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

15、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.24 .在自由基溶液聚合中溶劑對分子量及分子結(jié)構(gòu)有什么影響答: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).25 .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？答: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

16、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30-55C甚至更低的溫度下進行聚合，所的產(chǎn)物色澤較白;b水鄉(xiāng)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

17、，干燥耗能大.26 .簡述溶液聚合生產(chǎn)聚丙烯晴的主要組分及其作用答:單體:丙烯晴，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27 .試論述VAc溶液聚合中為什么選用甲醇作溶劑？為什么用量比單體少的多？反應(yīng)溫度為甲醇的沸騰溫度有何好處？答:因為從聚合速率和分子量兩方面考慮，采用甲醇作溶劑時的鏈轉(zhuǎn)移常數(shù)小而且PVAc的甲醇溶液可進一步醇解為PVA（沸點與要求的聚合溫度相近）且由于甲醇的用量對聚合物的分子量有影響,因此用量要比單體少.28 .簡述聚醋酸乙烯的醇解工藝及醇解度與產(chǎn)品性能和用途的關(guān)系答:將生成的PVAc置于甲醇溶劑中反應(yīng)溫度為甲醇的沸騰溫度進行醇解，合成纖維用P

18、VA的醇解度為96%100%,分散劑及織物上漿劑要求醇解毒為80%左右29 .離子型聚合與自由基溶液聚合對溶劑的要求有何區(qū)別？答: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，是否容易精致提純以及與單體，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30 .離子型催化聚合主要有哪幾種類型？答:陰離子聚合、陽離子聚合、配位聚合31 .陰離子配位催化劑的主要組成有哪些？答:主引發(fā)劑：IVVIII族過渡金屬化合物、主要是鹵化物共引發(fā)劑：IIIIA族金屬烷基化合物第三組分：有機給電子化合物（N、P、O）載體:Mg的化合物.32 .目前那些高分子物是采用離子型和配位陰離子型合成工藝來生產(chǎn)的？答:陽離子：丁苯橡膠陰離子:熱塑性彈性體SBS、星形苯乙烯熱塑性彈性體配位陰離子