(完整word版)高聚物合成工艺课后题答案.pdf
1 生产单体的原料路线有哪几种？试比较它们的优缺点？答:石油路线：目前最主要的单体原料路线煤炭路线：乙炔，电石生产需大量电能，经济上不合理，由于我国历史原因和资源情况，乙炔仍是高分子合成的工业的重要原料。可再生资源路线，原料不充足，成本高，但充分利用自然资源，变废为宝的基础上，小量生产某些单体出发点还是可取的。2、如何有 C4馏分制取1，3 丁二烯？用 C4馏分分离出来的丁烯进行氧化脱氢制取将裂解气分离得到的C4馏分用 PM下进行萃取蒸馏抽提制取。第三章本体聚合1、简述高压聚乙烯工艺流程答：精制的乙烯进入一次压缩（一级）；来自低压分离的循环乙烯与相对分子量调节剂混合后，进入一次压缩机入口，压缩至250MPa，然后与来自高压分离器循环乙烯混合后进行二级压缩；冷却单体进入聚合反应器，引发剂溶液用高压泵送入进料口或直接进入气相聚合；然后高压分离、低压分离挤出切粒，未反应单体分离循环使用。2、高压 PE有哪两种主要工艺路线？各有什么特点？管式反应器进行、反应釜中进行两条主要工艺路线管式反应器反应中：物料在管内呈柱塞状流动，无返混现象，反应温度沿反应管长度而变化，得高压聚乙烯分子量分布较宽，耐高压。无搅拌系统，长链分枝少。生产能力取决于反应管参数。釜式反应器：物料可充分混合，反应温度均匀，还可分区操作。耐高压不如管式，反应能力可在较大范围内变化，反应易控制。PE分布窄，长链分枝多。3、高压 PE合成反应条件比较苛刻，具体条件如何？为什么采用这样的工艺条件？反应温度设在150330，原因有二：乙烯无任何取代基，分子结构对称，纯乙烯在350以上爆炸性分解，从安全角度，避免因某些特殊不可预知的因素造成温度上升，引发事故，故使T330 PE熔点为 130，当 T130时造成大量PE凝固，堵塞管道，同样造成反应难以进行，造成事故，故最低温度不低于130，一般温度大于150。反应在低压下进行，原因：乙烯常压下位气体，分子间距离远，不易反应，压缩后，分子间距离显著缩短，极大增加了自由基与单体分子之间碰撞几率，易反应，在100300MPa下，C2H4接近液态烃，近似不可压缩状态，其次T 上升，需压力也增加，才能使 PE与单体形成均相状态，保持反应顺利进行。转化率 1530%：明显低于其他单体本体聚合，f 造成大量乙烯需要循环使用。CH高，热容小，f 提高 1%，温度上升1213，如果反应热不能及时移除，极易造成温度急剧上升，从而造成爆炸发生，故一般提高 f 困难，另外提高f，PE含量，易发生分相，需更高压力才能保持均相f 上升困难。4、本体法聚合工艺常需分段，为什么？试以本体法啊VC聚合工艺为例分析。首先分段聚合原因：从工程上，预聚时粘度低流动性高，对反应器要求不高，后聚时粘度高，流动性差，对搅拌器要求很高机理上，预聚时转化率不高，粘度不大，聚合热易排出，可采用较高温度下较短时间内，利用搅拌加速反应，以使自动加速现象提前到来，缩短了聚合周期，提高了效率。后期，降低温度，？降低，充分利用自动加速现象，使反应基本上在平稳条件下进行，避免由于自动加速现象而造成局部过热，既保证了安全生产又保证了质量。其次，对PVC而言，当f 小于 20%物料固液共存，而f 40 时表现为干燥粒子，不同f 物料呈现不同相态，对传质、传热要求明显不同，对反应器要求也不同，故采用了分段聚合。5、简要讨论本体聚合的工艺特点杂质少，产品纯净；工艺流程相对较短，所需设备少；反应器要求相对较高，反应热移除相对困难；单程转化率相对较低，多采用分段聚合；产物分子量分布相对较宽，反应后期传热传质困难，凝胶效应严重。6、自由基聚合引发剂有哪些种类？如何进行选择？其中过氧类有哪些类型？过氧化物类、偶氮类、氧化还原体系等。过氧类有烷基过氧化氢类、过氧酸类、过氧化二烷基、过氧化二酰基、过氧化碳酸二酯类、过氧化磺酸酯类氢过氧化物等。选择方法根据分解活性能、分解速度常数选择。根据聚合方法选取，悬浮、本体、溶液聚合选择油溶性引发体系，乳液聚合选择水溶性引发体系。根据操作方式和反应温度，间歇聚合依据反应时间，连续聚合依据停留时间选取与反应时间同数量文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 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与程度，从而影响产物Xn。第四章悬浮聚合1、简述悬浮聚合及其工艺特点工艺流程较短，设备要求相对简单；反应过程较易控制，反应体系中含大量水作介质；体系粘度低，反应热易除去；树脂纯度以乳液法高；三废排放量以乳液法低。缺点：难以实现连续化生产；三废排放量比本体法高；产品纯度比本体法更低。2、悬浮聚合基本组成和工艺过程如何？基本组成：单体（难溶于水）、溶剂水、分散剂、油溶性引发剂、分子量调节剂等。基本组成在一定搅拌强度下聚合反应固液分离聚合物后处理（在达到反应温度时最后加引发剂）3、分散剂主要种类有哪些？水溶性高分子化合物：合成、半合成、天然聚合物，例PVA,SMA,PAA,明胶。纤维素醚类等不溶于水的无机化合物粉末：例CaCO3，MgCO3，BaCO3等SMA钠盐（苯乙烯-马来酸酐共聚物醚类等助分散剂（表面活性剂）：起调整颗粒形态和粒径作用。4、VC悬浮聚合工艺流程和主要设备有哪些？主要设备：聚合釜，冷凝器、储液罐、氯乙烯剥离塔、分离器、沸腾床、离心机等工艺流程：准备工作：开动搅拌，加入悬浮剂溶液、水相阻聚剂、Na2S、缓冲剂溶液聚合，加入引发剂单体，控制一定温度聚合，保证适当的减半速度分离，加入链终止剂，减压拖出单体，进入单体回收系统，然后？聚合物后处理：干燥、筛分等。5、结合反应过程，对VC工艺控制曲线进行简要分析。（有图）a 曲线为压力曲线，投料后，温度上升，故压力升高，达到恒定温度时，压力恒定，反应后期游离单体骤减少，压力开始下降，monomer文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 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下降，反应热减少，夹套温度开始升高，并逐渐接近物料反应温度。6、VC单体合成工艺路线主要有哪两种？写出反应方程式并简要比较一：电石法合成工艺，CaC2+H2O（HCl）CH2=CHCl 二：先进工艺，乙烯与Cl2加成（加成氧化）乙烯与氯气、氧气加成氧化（氯氧化）二氯乙烷裂解反应。总反应式：乙烯与氯气、氧气生成氯乙烯乙炔法需采用高能耗电石为原料，逐渐为先进工艺所取代，反应仅乙烯、氯气、氧气三种，原料易得耗能少。第六章1、简述乳液聚合工业特点和典型工业流程优点:.聚合物始终保持高分子分散状态,物料粘度低,传热容易,比较容易实现连续聚合；部分产品可以直接应用,且不含溶剂,产品环保性好；自由基不易终止,易制得分子量较高产物。缺点:需要固体聚合物时,后处理工艺耗能高且污染严重,破乳消耗大量助剂且废水量较大,直接干燥,体系含水量大,消耗能源多。典型工艺流程：乳化聚合脱单体后处理（工艺）2.低温乳液聚合SBR的生产中引发体系组分构成,各组分主要作用,写出反应方程式氧化还原体系：氧化剂:异丙苯过氧化氢、对 艹孟 烷过氧化氢、K2S2O8等；还原剂:亚铁盐,EDTA钠盐,双雕白块,保险粉.亚铁盐,对 艹孟 烷过氧化氢:产生自由基CH3-苯-C(CH3)2-O-OH+Fe2+-CH3-苯-C(CH3)2-O+OH-+Fe3+EDTA一二钠盐:作用与 Fe2+形成易溶性络合物,防止 Fe(OH)3沉淀产生,该络合物在水中离解度小,H+,OH-中都很稳定,可较长时间保持Fe2+存在.。EDTA一二钠盐+Fe2+EDTA-Fe2+.吊白块作用:Fe2+经氧化后形成Fe3+,呈棕色,浓度过高会影响SBR文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 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3、乳液聚合分类典型乳液聚合、种子乳液聚合、微悬浮聚合(细乳液聚合),反相乳液聚合,核-壳乳液聚合4、表面活性剂与乳化剂有什么区别?表面活性剂:表面张力随溶质C上升先急剧下降,但达到一定C时 C上升,表面张力下降不再明显,这类物质称表面活性剂。乳化剂:使不溶水液体与水形成稳定胶体分散的体系的物质,一般包括表面活性剂外还有高分散无机粉末等无机物超细粉末。5.如何选择乳化剂?根据 HLB值选择,一般 MMA:HCB=12.113.7,EMA:HCB=11.812.4；根据产品粒径选择:阴离子乳化剂胶束直径小,产物粒径小,非离子相反；聚合反应介质特性进行选择:中性或偏碱性选阴离子或非离子,两性选阳离子；CMC 选择:同样乳化效果,CMC下降,用量下降；根据反应温度选择:选择合适的昙点或浊点乳化剂。成本与来源。6、为什么现代工业上SBR采用低温乳液聚合工艺生产为主?因为低温SBR支化程度低,交联物含量少,分子量分布窄,硫化均匀,不易硫化的低分子物含量少,产物支联密度高,冷法工艺生产SBR物理机械兴宁明显提高7、SBR低温乳液聚合生产工艺中控制B 与 St 配比和 f 各为多少?为什么?St:B=28:72-30:70,f=60%因为研究性能可知:SBR中 St 含量为 23.5%时聚合物具有最佳性能,而St 与 B 质量比为 29:72-30:70时可使单体中St 占混合单体28%-30%,而在 f=60%时,St在聚合物中含量受转化率影响很小,SBR 中 St 基本稳定在 23%左右.8.微悬浮聚合在反应机理上与乳液,悬浮聚合的异同微悬浮聚合使用了复合分散剂,使体系以乳状液进行的聚合反应,外观上与乳液聚合相似,产物粒径也相似,但机理上,微悬浮聚合与悬浮聚合相同,类似于本体聚合,引发,增长,终止发生在液滴中,液滴成核,而文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 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离子与配位聚合生产工艺中,催化剂对聚合物生产十分重要,它们主要有哪些种类?离子聚合而言,阳离子催化剂:质子酸,Lewis酸,其他能生成阳离子的化合物,高能射线等;阴离子催化剂主要有以下几种:碱金属及其烷基化合物,碱土金属烷基化合物,碱金属-OH 化物,钠化合物,碱金属烷氧基化合物,弱碱性化合物,常用为:Na,K,KOH,RLi,萘钠等.配位聚合催化剂:Z-N引发体系,烯丙基金属化合物,茂金属引发体系,碱金属有机化合物3.顺丁橡胶生产中的粘度问题比较突出,如何控制?通过跃升反应,解决体系粘度问题,即第一步,合成较低分子量的聚合物,体系粘度不大,第二步,在聚合工序未终止前加入跃迁剂,使聚丁二烯分子量和粘度急剧升高,通过外加终止剂终止反应,即获得高分子量产物,又避免了反应釜长期高粘度运行带来的技术问题.4.何谓跃升反应,试举例说明.先在聚合反应中直取低分子良聚合物,以利于反应进行,反应后期,添加跃升剂,使得聚合物的分子量在短期内成倍提高,这种反应称为跃升反应.常用跃升剂为催化剂,扩联剂混合物,如:有机铝的卤化物与有机卤化物,采用 Al(C2H5)2Cl/H2O/Co三元络合物引发剂,引发 B 聚合,低分子量时加入四氯亚甲基甲烷,使 PB低分子量聚合物在短期内结合成高分子量 PB，体系粘度迅速增加.5,顺丁橡胶分子结构中有几重异构体?写出其结构式6.简述我国普遍应用的集中聚丙烯主要生产工艺,并作简要比较间歇式液相本体法,液相气相组合式连续本体法,淤浆法(又称溶液聚文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 HY3H10T4Q6A7 ZK5P10T6P4J7文档编码:CA7A3T6N2R2 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