高聚物合成工艺学.ppt

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1、高聚物合成工艺学高聚物合成工艺学第一章第一章 绪论绪论本章主要内容本章主要内容:高分子合成工业的高分子合成工业的发展及应用发展及应用 高分子化合物的高分子化合物的生产过程生产过程 高分子化合物高分子化合物生产流程评价生产流程评价 高分子合成工业的高分子合成工业的三废处理三废处理 重点重点：高分子合成工业生产过程：高分子合成工业生产过程 难点难点：无：无1.1 高分子合成工艺概述高分子合成工艺概述 高分子合成材料：高分子合成材料：天然高聚物材料天然高聚物材料人类在长期的生产斗争中获人类在长期的生产斗争中获得了利用天然有机材料的丰富知识，这些天然有得了利用天然有机材料的丰富知识，这些天然有机材料包

2、括机材料包括蚕丝蚕丝、羊毛羊毛、皮革皮革、棉花棉花、木材木材以及以及天然橡胶天然橡胶等。它们都是由天然高分子化合物所组等。它们都是由天然高分子化合物所组成，因此它们可统称为成，因此它们可统称为天然高聚物材料天然高聚物材料。合成材料合成材料 随着生产的发展和科学技术的进步，这随着生产的发展和科学技术的进步，这些高聚物材料远远不能满足人们的需要。通过适当方些高聚物材料远远不能满足人们的需要。通过适当方法可将高分子化合物制成法可将高分子化合物制成合成纤维制品合成纤维制品、塑料制品、塑料制品、橡胶制品橡胶制品等；还可用作等；还可用作涂料涂料、粘合剂粘合剂、离子交换树脂离子交换树脂等材料。这些用合成的高

3、分子化合物为基础制造的有等材料。这些用合成的高分子化合物为基础制造的有机材料，统称为机材料，统称为合成材料合成材料。三大合成材料三大合成材料由于塑料、合成纤维、合成橡胶由于塑料、合成纤维、合成橡胶产产量最大量最大，与国民经济和人民生活有密切的关系，因此，与国民经济和人民生活有密切的关系，因此称之为称之为三大合成材料三大合成材料。天然高聚物、合成高聚物天然高聚物、合成高聚物用途用途：发展简史：发展简史：19世纪世纪 40年代：年代：人们发明了由天然橡胶经过硫化制成人们发明了由天然橡胶经过硫化制成橡橡 胶制品胶制品的工艺。的工艺。60年代末期年代末期：以纤维素为原料获得了：以纤维素为原料获得了赛璐

4、璐塑料赛璐璐塑料 （乒乓球）；（乒乓球）；80年代末期年代末期：用蛋白质：用蛋白质乳酪素为原料获得了乳酪素为原料获得了 乳酪素塑料乳酪素塑料。它们又叫做半合成材料。它们又叫做半合成材料。20世纪世纪 初期：初期：化学工业市场开始出现纯粹合成的第一种合化学工业市场开始出现纯粹合成的第一种合 成树脂与塑料成树脂与塑料酚醛树脂与塑料酚醛树脂与塑料。1925 1935年：年：逐渐明确了有关高分子化合物的逐渐明确了有关高分子化合物的定定义义，高聚物的，高聚物的分子量概念分子量概念，聚合同系物以及合成高，聚合同系物以及合成高分子化合物的分子化合物的缩聚反应缩聚反应和和聚合反应聚合反应等基本概念与原等基本概

5、念与原理。在此基础上诞生了理。在此基础上诞生了“高分子化学高分子化学”这一新兴学这一新兴学科。科。20世纪世纪 30年代后：年代后：随着高分子化学学科的建立，人们阐明随着高分子化学学科的建立，人们阐明了聚合反了聚合反 应机理，掌握了分子量控制方法。工业应机理，掌握了分子量控制方法。工业上用上用缩聚反应缩聚反应合成了合成了聚酰胺聚酰胺(尼龙尼龙)，用加成聚合反，用加成聚合反应合成了应合成了丁苯橡胶丁苯橡胶、氯丁橡胶氯丁橡胶，聚氯乙烯塑料聚氯乙烯塑料等，等，并发现了并发现了高压法聚乙烯高压法聚乙烯等。等。40年代初：年代初：由于第二次世界大战所需橡胶是战略性由于第二次世界大战所需橡胶是战略性物资，

6、必须大力发展物资，必须大力发展合成橡胶合成橡胶，并且着眼于石油化，并且着眼于石油化工解决原料资源问题，从而发展了由石油裂解气体工解决原料资源问题，从而发展了由石油裂解气体生产生产丁二烯丁二烯、乙烯乙烯与与苯乙烯苯乙烯的工业生产方法，奠定的工业生产方法，奠定了了石油化学工业石油化学工业的基础。的基础。20世纪世纪 50年代以后：年代以后：由于发现了由由于发现了由有机金属化合物有机金属化合物和和过渡金过渡金属化合物属化合物组成的组成的催化剂体系催化剂体系，可以容易地使烯烃、二，可以容易地使烯烃、二烯烃聚合为性能优良的高聚物，因此对原料烯烃、二烯烃聚合为性能优良的高聚物，因此对原料烯烃、二烯烃的需要

7、量急增。许多以烯烃的需要量急增。许多以煤煤和和粮食粮食为原料的化工产为原料的化工产品纷纷转向品纷纷转向石油路线石油路线进行生产，进行生产，石油化学工业石油化学工业迅速扩迅速扩大增长。大增长。20世纪世纪 解放后：解放后：逐渐建立了逐渐建立了化学纤维工业化学纤维工业、合成橡胶工业合成橡胶工业和和塑料工业塑料工业。相继建成了若干。相继建成了若干大型石油化工大型石油化工基地，基地，如如燕山燕山、兰州、吉林、大庆、兰州、吉林、大庆、齐鲁齐鲁、金山、仪征、金山、仪征、高桥、辽阳等。它们以石油裂解气为原料，已形成高桥、辽阳等。它们以石油裂解气为原料，已形成了合成纤维工业、合成橡胶工业和合成树脂与塑料了合成

8、纤维工业、合成橡胶工业和合成树脂与塑料工业的骨干企业，使我国工业的骨干企业，使我国高分子合成材料工业高分子合成材料工业迅速迅速发展。发展。高分子合成工业高分子合成工业 合成工业任务：合成工业任务：是将基本有机合成工业生产的是将基本有机合成工业生产的单体单体(小分子化合物小分子化合物)，经过聚合反应，经过聚合反应(包括缩聚反应等包括缩聚反应等)合成合成高分子化合物高分子化合物，从而为高分子合成材料成型工，从而为高分子合成材料成型工业提供基本原料。业提供基本原料。基本有机合成工业基本有机合成工业、高分子合成高分子合成工业工业和和高分子合成材料成型工业高分子合成材料成型工业是密切相联系的三是密切相联

9、系的三个工业部门。个工业部门。高分子合成材料的制备过程：高分子合成材料的制备过程：经过经过石油开采石油开采、石油石油炼制炼制、基本有机合成基本有机合成、高分子合成高分子合成、高分子合成材高分子合成材料成型料成型等工业部门。等工业部门。高分子材料成型加工工业简介高分子材料成型加工工业简介：塑料塑料 合成树脂合成树脂：树脂通常是指受热后有软化或熔融范围，软化时：树脂通常是指受热后有软化或熔融范围，软化时在外力作用下有流动倾向，常温下是固态、半固态，有时也在外力作用下有流动倾向，常温下是固态、半固态，有时也可以是液态的有机聚合物。广义地讲，可以可以是液态的有机聚合物。广义地讲，可以作为塑料制品加作为

10、塑料制品加工原料的任何聚合物工原料的任何聚合物都称为都称为树脂树脂。塑料塑料：塑料是指以：塑料是指以树脂树脂（或在加工过程中用单体直接聚合）（或在加工过程中用单体直接聚合）为主要成分，以为主要成分，以增塑剂增塑剂、稳定剂、润滑剂，着色剂，填料等稳定剂、润滑剂，着色剂，填料等添加剂添加剂为辅助成分，在加工过程中能流动成型的材料。由此为辅助成分，在加工过程中能流动成型的材料。由此可见，可见，树脂树脂是塑料的原材料之一是塑料的原材料之一，塑料，塑料是树脂的成品。是树脂的成品。或或者说，者说，未成型的是树脂，成型后为塑料未成型的是树脂，成型后为塑料。塑料塑料 添加剂种类添加剂种类：塑料的原料是塑料的原

11、料是合成树脂合成树脂和和添加剂添加剂(又又叫助剂叫助剂)。添加剂包括。添加剂包括稳定剂、润滑剂、着色剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、增塑剂、填料增塑剂、填料以及根据不同用途而加入的以及根据不同用途而加入的防静电剂、防静电剂、防霉剂、紫外线吸收剂防霉剂、紫外线吸收剂等。等。稳定剂的作用稳定剂的作用：主要是防止成型过程中高聚物受热主要是防止成型过程中高聚物受热分解，或长期使用过程中防止高聚物受光和氧的作分解，或长期使用过程中防止高聚物受光和氧的作用而老化降解。用而老化降解。塑料中必须加入的塑料中必须加入的-润滑剂的作用润滑剂的作用：是在高聚物成型过程中附着于材料：是在高聚物成型过程中附着于材料表面以防

12、止粘着模具，并增加流动性。加入着色剂表面以防止粘着模具，并增加流动性。加入着色剂以使塑料制品具有各种鲜艳的颜色。以使塑料制品具有各种鲜艳的颜色。塑料中必须塑料中必须加入的加入的 增塑剂的作用增塑剂的作用：可渗入高聚物分子之间，增加高聚：可渗入高聚物分子之间，增加高聚物分子的活动性，从而物分子的活动性，从而增加增加塑料制品的塑料制品的柔韧性柔韧性，降降低低塑料的塑料的脆性脆性。填料填料：具有提高塑料：具有提高塑料机械强度、降低成本机械强度、降低成本、改进性改进性能能的作用。的作用。防静电剂的作用防静电剂的作用：对于经常受摩擦的塑料制品，例对于经常受摩擦的塑料制品，例如电影胶片则应当加入防静电剂，

13、以如电影胶片则应当加入防静电剂，以防止聚集静电防止聚集静电荷。防静电剂还可克服塑料表面易吸附灰尘而污染荷。防静电剂还可克服塑料表面易吸附灰尘而污染的缺点。的缺点。在潮湿环境中使用的塑料制品应当加在潮湿环境中使用的塑料制品应当加防霉剂防霉剂。塑料成型方法塑料成型方法：因制品形式不同而不同。重要的有因制品形式不同而不同。重要的有注塑成型、挤塑成型、吹塑成型、模压成型注塑成型、挤塑成型、吹塑成型、模压成型等。等。塑料制品：塑料制品：除模塑制品外，还有除模塑制品外，还有薄膜、人造革、泡薄膜、人造革、泡沫塑料沫塑料 橡胶橡胶 配合剂配合剂：由合成橡胶制造橡胶制品时加入的添加物：由合成橡胶制造橡胶制品时加

14、入的添加物通常称为通常称为配合剂配合剂，包括，包括硫化剂硫化剂、硫化促进剂硫化促进剂、助促助促进剂进剂、防老剂防老剂、软化剂软化剂、增强剂增强剂、填充剂填充剂、着色剂着色剂等。等。硫化剂的作用硫化剂的作用：是使线型的高分子合成橡胶分子，：是使线型的高分子合成橡胶分子，经硫化后变成松散的经硫化后变成松散的交联结构交联结构。橡胶橡胶 硫化促进剂和助促进剂的作用硫化促进剂和助促进剂的作用：具有促进硫化反应的：具有促进硫化反应的作用，可以缩短硫化时间，降低硫化温度，减少硫化作用，可以缩短硫化时间，降低硫化温度，减少硫化剂用量。剂用量。防老剂的作用防老剂的作用：能够能够延缓延缓橡胶老化过程，从而延长橡橡

15、胶老化过程，从而延长橡胶制品使用寿命。胶制品使用寿命。软化剂的作用软化剂的作用：可增加橡胶的可增加橡胶的可塑性可塑性。橡胶橡胶增强剂的作用增强剂的作用：增强剂又称增强剂又称补强剂补强剂，可以提高橡胶制，可以提高橡胶制品的品的强度强度。填充剂的作用：填充剂的作用：填充剂相当于塑料添加剂的填料，可填充剂相当于塑料添加剂的填料，可以提高或改进橡胶制品的以提高或改进橡胶制品的机械性能机械性能。橡胶制品中增强。橡胶制品中增强剂与填充剂用量较大，剂与填充剂用量较大，“一般在一般在20左右。左右。合成纤维合成纤维合成纤维合成纤维：通常由：通常由线型线型高分子量高分子量合成树脂合成树脂经经熔融纺丝熔融纺丝或或

16、溶液纺丝溶液纺丝制成。合成纤维中通常要加有少量制成。合成纤维中通常要加有少量消光剂消光剂、防静电剂防静电剂以及以及油剂油剂等。消光剂的作用可以消除合成纤等。消光剂的作用可以消除合成纤维的光泽，一般为白色颜料如钛白粉，锌白粉等。油维的光泽，一般为白色颜料如钛白粉，锌白粉等。油剂的作用是增加纤维的柔性和饱合性。剂的作用是增加纤维的柔性和饱合性。1.2 高分子合成材料的特性和在国民高分子合成材料的特性和在国民经济各部门中的应用经济各部门中的应用 塑料塑料：塑料的特点塑料的特点:塑料是以塑料是以合成树脂合成树脂为基本成分，它为基本成分，它是在加工过程中可塑制成是在加工过程中可塑制成一定形状一定形状，而

17、产品最后，而产品最后能能保持形状不变的材料保持形状不变的材料。它具有。它具有质轻质轻、绝缘绝缘、耐耐腐蚀腐蚀、美观美观、制品形式多样化制品形式多样化等待点。等待点。塑料的分类塑料的分类:根据受热后的情况：根据受热后的情况：热塑性塑料热塑性塑料、热固性塑料热固性塑料；根据生产情况及使用情况：根据生产情况及使用情况：通用塑料通用塑料、工程塑料工程塑料；热塑性塑料热塑性塑料:可可反复受热反复受热软化或熔融；软化或熔融；热固性塑料热固性塑料:经固化成型后，再经固化成型后，再受热则不能熔化受热则不能熔化，强热强热则则分解分解。通用塑料通用塑料：通用塑料通用塑料产量大产量大，生产，生产成本低成本低，性能多

18、样，性能多样化。主要用来生产化。主要用来生产日用品日用品或一般或一般工农业用工农业用材料。例如材料。例如聚聚氯乙烯塑料氯乙烯塑料可制成可制成人造革人造革、塑料薄膜塑料薄膜、泡沫塑料泡沫塑料、耐化、耐化学腐蚀用学腐蚀用板材板材、电缆绝缘层电缆绝缘层等。等。工程塑料工程塑料：工程塑料工程塑料产量不大产量不大，成本较高，但具有优，成本较高，但具有优良的良的机械强度机械强度或或耐摩擦、耐热、耐化学腐蚀耐摩擦、耐热、耐化学腐蚀等特性。可等特性。可作为工程材料，制成轴承、齿轮等机械零件以作为工程材料，制成轴承、齿轮等机械零件以代替金属代替金属、陶瓷陶瓷等。等。合成橡胶合成橡胶:合成橡胶的特点合成橡胶的特点

19、:合成橡胶是用化学合成方法生合成橡胶是用化学合成方法生产的高弹性体。经产的高弹性体。经硫化硫化加工可制成各种橡胶制品。加工可制成各种橡胶制品。通常与天然橡胶通常与天然橡胶混合使用混合使用。某些种类的合成橡胶具。某些种类的合成橡胶具有较天然橡胶更为优良的有较天然橡胶更为优良的耐热、耐磨、耐老化、耐耐热、耐磨、耐老化、耐腐蚀或耐油腐蚀或耐油等性能。等性能。合成橡胶合成橡胶:合成橡胶的分类合成橡胶的分类:根据产量和使用情况合成橡胶根据产量和使用情况合成橡胶可分为可分为通用合成橡胶通用合成橡胶与与特种合成橡胶特种合成橡胶两大类。两大类。通用合成橡胶通用合成橡胶:主要代替部分天然橡胶生产轮胎、主要代替部

20、分天然橡胶生产轮胎、胶鞋、橡皮管、带等橡胶制品，包括胶鞋、橡皮管、带等橡胶制品，包括丁苯橡胶丁苯橡胶、顺顺丁橡胶丁橡胶(顺式聚丁二烯橡胶顺式聚丁二烯橡胶)、丁基橡胶丁基橡胶、乙丙橡胶乙丙橡胶、异戊橡胶异戊橡胶等品种。等品种。特种合成橡胶特种合成橡胶:主要制造耐热、耐老化、耐油或耐主要制造耐热、耐老化、耐油或耐腐蚀等腐蚀等特殊用途特殊用途的橡胶制品，包括的橡胶制品，包括氟橡胶氟橡胶、有机硅有机硅橡胶橡胶、氯丁橡胶氯丁橡胶、丁腈橡胶丁腈橡胶、聚氨酯橡胶、氯醇橡、聚氨酯橡胶、氯醇橡胶等。胶等。合成纤维合成纤维:合成纤维：合成纤维：线型结构线型结构的高分子量的高分子量合成树脂合成树脂，经过，经过适当方

21、法适当方法纺丝纺丝得到的纤维称为合成纤维。得到的纤维称为合成纤维。工业生产的合成纤维的品种：聚酯纤维工业生产的合成纤维的品种：聚酯纤维(涤纶纤维涤纶纤维)、聚丙烯腈纤维、聚丙烯腈纤维(睛纶纤维睛纶纤维)、聚酰胺纤维、聚酰胺纤维(锦纶锦纶纤维或尼龙纤维纤维或尼龙纤维)、聚乙烯醇缩甲醛纤维、聚乙烯醇缩甲醛纤维(维纶纤维纶纤维维)、聚丙烯纤维、聚丙烯纤维(丙纶纤维丙纶纤维)、聚氯乙烯纤维、聚氯乙烯纤维(氯氯纶纤维纶纤维)等。等。全世界范围以前面三种合成纤维产全世界范围以前面三种合成纤维产量最大。量最大。此外，尚有具有耐高温、耐腐蚀或耐辐射的特种此外，尚有具有耐高温、耐腐蚀或耐辐射的特种用途的合成纤维

22、，如用途的合成纤维，如聚芳酰胺纤维聚芳酰胺纤维、聚酰亚胺纤聚酰亚胺纤维维等。等。合成纤维的特点：合成纤维与天然纤维相合成纤维的特点：合成纤维与天然纤维相比较比较，它具有它具有强度高强度高、耐摩擦耐摩擦、不被虫蛀不被虫蛀、耐化学腐蚀耐化学腐蚀等等优点优点。缺点缺点是不易着色，未经处理时是不易着色，未经处理时易产生静电荷易产生静电荷，多，多数合成纤维的吸湿性差。因此制成的衣物易污染，数合成纤维的吸湿性差。因此制成的衣物易污染，不吸汗，夏天穿着时易感到闷热。不吸汗，夏天穿着时易感到闷热。纤度：纤度：表示合成纤维与天然纤维粗细程度的指标表示合成纤维与天然纤维粗细程度的指标叫叫“纤度纤度”。它有。它有重

23、量单位重量单位和和长度单位长度单位两种表示两种表示方法。方法。重量单位重量单位：称为：称为 或或“登尼尔登尼尔”(denier)用用纤纤维维9000m长度的重量克数长度的重量克数表示。纤维越细，袋数表示。纤维越细，袋数越小。例如越小。例如150袋的涤纶纤维长度袋的涤纶纤维长度9000m的重量的重量是是150 g。长度单位长度单位：为：为“公支公支”，用，用1g纤维的长度米数纤维的长度米数表示。表示。例如例如60公支的涤纶纤维指公支的涤纶纤维指1 g 涤纶纤维长度为涤纶纤维长度为60m。显然，袋数和公支数之间的关系是；袋数显然，袋数和公支数之间的关系是；袋数公支数公支数9000。1.3 高分子化

24、合物生产过程高分子化合物生产过程 简介简介:高分子合成工业的任务：是将简单的有机化合物高分子合成工业的任务：是将简单的有机化合物(单体单体)，经聚合反应使之合成为，经聚合反应使之合成为高分子化合物高分子化合物。官能度：官能度：能够发生聚合反应的单体分子应当含有能够发生聚合反应的单体分子应当含有二个或二个以上二个或二个以上能够发生聚合反应的能够发生聚合反应的活性官能团活性官能团或原子或原子，它们可总称为，它们可总称为官能度官能度。官能度用途：仅含有官能度用途：仅含有二个二个聚合活性官能度聚合活性官能度(包括双包括双键键)的单体可以生产高分子量的的单体可以生产高分子量的线型结构线型结构高分子高分子

25、化合物，分子中含有化合物，分子中含有二个以上二个以上聚合活性官能度的聚合活性官能度的单体则要求生产分子量甚低的具有反应活性的聚单体则要求生产分子量甚低的具有反应活性的聚合物。合物。前者主要用来进一步加工为前者主要用来进一步加工为热塑性塑料热塑性塑料和和合成纤合成纤维维，盾者则主要用来加工为，盾者则主要用来加工为热固性塑料制品热固性塑料制品。双。双烯烃单体则主要用来生产烯烃单体则主要用来生产合成橡胶合成橡胶。高分子化合物生产过程高分子化合物生产过程:生产过程分类：生产过程分类：原料准备与精制过程原料准备与精制过程：包括包括单体、溶剂、去离子单体、溶剂、去离子水水等原料的贮存、洗涤、精制、干燥、调

26、整浓度等原料的贮存、洗涤、精制、干燥、调整浓度等过程和设备。等过程和设备。催化剂催化剂(引发剂引发剂)配制过程配制过程：包括聚合用包括聚合用催化剂、催化剂、引发剂和助剂引发剂和助剂的制造、溶解、贮存、调整浓度等的制造、溶解、贮存、调整浓度等过程与设备。过程与设备。聚合反应过程聚合反应过程：包括聚合和以包括聚合和以聚合釜聚合釜为中心的有关为中心的有关热交换设备及反应物料输送过程与设备。热交换设备及反应物料输送过程与设备。分离过程分离过程：包括未反应单体的回收、包括未反应单体的回收、脱除溶剂脱除溶剂、催化、催化剂，脱除低聚物等过程与设备。剂，脱除低聚物等过程与设备。聚合物后处理过程聚合物后处理过程

27、：包括聚合物的：包括聚合物的输送、干燥、造输送、干燥、造粒、均匀化、贮存、包装粒、均匀化、贮存、包装等过程与设备。等过程与设备。回收过程回收过程：主要是未反应单体和溶剂的：主要是未反应单体和溶剂的回收与精制回收与精制过过程及设备。程及设备。生产过程具体介绍：生产过程具体介绍：A、原料准备与精制过程、原料准备与精制过程 反应用单体、有机溶剂的要求反应用单体、有机溶剂的要求：高分子合成工业的高分子合成工业的主要原料是主要原料是单体单体，其次是有些生产过程中需要加入，其次是有些生产过程中需要加入有机溶剂。有机溶剂。单体和溶剂要求具有很高的纯度。单体纯度要求单体和溶剂要求具有很高的纯度。单体纯度要求9

28、9以上。溶剂应当不含有害杂质。以上。溶剂应当不含有害杂质。单体、有机溶剂的储存运输设备要求：单体、有机溶剂的储存运输设备要求：防止与空气接触产生易爆炸的混合物或产生过氧防止与空气接触产生易爆炸的混合物或产生过氧化物。化物。提供可靠的措施，保证在任何情况下贮罐不会产提供可靠的措施，保证在任何情况下贮罐不会产生过高的压力，以免贮罐爆破。生过高的压力，以免贮罐爆破。防止有毒易燃的单体泄漏出贮罐、管道和泵等输防止有毒易燃的单体泄漏出贮罐、管道和泵等输送设备。送设备。为了防止单体贮存过程中发生自聚现象，必要时为了防止单体贮存过程中发生自聚现象，必要时应当添加阻聚剂。但在此情况下，单体进行聚合反应当添加阻

29、聚剂。但在此情况下，单体进行聚合反应前又应脱除阻聚剂，以免影响聚合反应的正常进应前又应脱除阻聚剂，以免影响聚合反应的正常进行。行。贮罐还应当远离反应装置，以减少着火危险。贮罐还应当远离反应装置，以减少着火危险。贮存气体状态单体贮存气体状态单体(如乙烯如乙烯)的贮罐和贮存常温下的贮罐和贮存常温下为气体，经压缩冷却液化为液体的单体为气体，经压缩冷却液化为液体的单体(如丙烯、如丙烯、氯乙烯、丁二烯等氯乙烯、丁二烯等)的贮罐应当是耐压容器。的贮罐应当是耐压容器。B、催化剂（或引发剂）配制过程、催化剂（或引发剂）配制过程 引发剂引发剂:自由基聚合用引发剂，常用的引发剂是自由基聚合用引发剂，常用的引发剂是

30、过过氧化物氧化物和和偶氮化合物偶氮化合物，过硫酸盐过硫酸盐等。等。催化剂催化剂:离子聚合及配位聚合反应使用催化剂，常离子聚合及配位聚合反应使用催化剂，常用的催化剂是用的催化剂是烷基金属化合物烷基金属化合物(例如烷基铝，烷基例如烷基铝，烷基锌等锌等)，金属卤化物金属卤化物(例如例如TiCl4、TiCl3)以及以及路易士路易士酸酸(例如例如BF3、SnCl4、FeCl3等等)。C、聚合过程、聚合过程 聚合过程的特点聚合过程的特点:高分子合成工业中最主要的化高分子合成工业中最主要的化学反应过程，学反应过程，反应产物不是简单的一种成分反应产物不是简单的一种成分，而，而具有如下具有如下特点特点：化学成分

31、是分子量大小不等，结：化学成分是分子量大小不等，结构亦非完全相同的同系物的构亦非完全相同的同系物的混合物混合物；其形态为坚；其形态为坚硬的硬的固体物、高粘度熔体或高粘度溶液固体物、高粘度熔体或高粘度溶液，不能用，不能用一般的产品精制方法如蒸馏、结晶、萃取等方法一般的产品精制方法如蒸馏、结晶、萃取等方法进行精制提纯。进行精制提纯。聚合反应工艺条件及设备的要求聚合反应工艺条件及设备的要求:不仅要求不仅要求单体高纯度单体高纯度，对所有，对所有分散介质分散介质(水、有水、有机溶剂机溶剂)和助剂的纯度都有和助剂的纯度都有严格要求严格要求，它们不仅，它们不仅不含有害于聚合反应的杂质，而且不含有影响聚不含有

32、害于聚合反应的杂质，而且不含有影响聚合物色泽的杂质。合物色泽的杂质。反应条件的波动与变化，将影响产品的平均分子反应条件的波动与变化，将影响产品的平均分子量与分子量分布，因此为了控制产品规格，反应量与分子量分布，因此为了控制产品规格，反应条件应当稳定不变或控制条件应当稳定不变或控制波动在容许的最小范围波动在容许的最小范围之内。为此需要采用之内。为此需要采用高度自动化控制高度自动化控制。因为产品形成之后，不能进行精制提纯，所以对因为产品形成之后，不能进行精制提纯，所以对大多数合成树脂的聚合生产设备，在大多数合成树脂的聚合生产设备，在材质方面材质方面要要求求不会污染聚合物不会污染聚合物，因此聚合反应

33、设备和管道在，因此聚合反应设备和管道在多数情况下应当采用多数情况下应当采用不锈钢不锈钢、搪玻璃搪玻璃或或不锈钢碳不锈钢碳铜复合材料铜复合材料等制成。等制成。生产不同牌号产品的方法主要是：使用生产不同牌号产品的方法主要是：使用分子量调分子量调节剂节剂；改变反应条件改变反应条件；或；或改变稳定剂改变稳定剂、防老剂防老剂等等添加剂的种类等。添加剂的种类等。合成高分子化合物的化学反应分类合成高分子化合物的化学反应分类:根据反应根据反应机理的不同，分为机理的不同，分为加聚反应加聚反应和和逐步聚合反应逐步聚合反应。加聚反应又分为加聚反应又分为自由基聚合自由基聚合和和离子聚合离子聚合及及配位配位聚合聚合反应

34、。反应。自由基聚合实施方法自由基聚合实施方法:主要有主要有本体聚合本体聚合、乳液聚合乳液聚合、悬浮聚合悬浮聚合、溶液聚合溶液聚合等四种方法。等四种方法。本体聚合本体聚合:是除单体外仅加有少量引发剂，甚至不是除单体外仅加有少量引发剂，甚至不加引发剂，依赖受热引发聚合而无反应介质存在的加引发剂，依赖受热引发聚合而无反应介质存在的聚合方法。聚合方法。乳液聚合乳液聚合：是单体在乳化剂存在下分散于水中成为：是单体在乳化剂存在下分散于水中成为乳液，然后被水溶性引发剂引发聚合的方法。乳液，然后被水溶性引发剂引发聚合的方法。悬浮聚合悬浮聚合：是在机械搅拌下使不溶于水的单体分散：是在机械搅拌下使不溶于水的单体分

35、散为油珠状悬浮于水中，经引发剂引发聚合的方法。为油珠状悬浮于水中，经引发剂引发聚合的方法。溶液聚合溶液聚合：是单体溶于适当溶剂中进行引发聚合的：是单体溶于适当溶剂中进行引发聚合的方法。方法。聚合反应的操作方式聚合反应的操作方式:分为分为间歇聚合间歇聚合与与连续聚合连续聚合两两种方式。种方式。聚合反应器的分类聚合反应器的分类:根据聚合反应器的根据聚合反应器的形状形状主要可主要可分为管分为管式聚合反应器式聚合反应器、塔式聚合反应器塔式聚合反应器和和釜式聚合釜式聚合反应器反应器，此外尚有特殊形式的聚合反应器例如，此外尚有特殊形式的聚合反应器例如螺旋螺旋挤出机式反应器挤出机式反应器、板框式反应器板框式

36、反应器等。等。聚合反应器的排热方式聚合反应器的排热方式:管式聚合反应器管式聚合反应器:主要依靠在套管内流动的冷却质主要依靠在套管内流动的冷却质排除反应热。排除反应热。釜式聚合反应器釜式聚合反应器:排热方式是多样的，主要的有：排热方式是多样的，主要的有：夹套夹套冷却；冷却；夹套附加内冷管夹套附加内冷管冷却；冷却；内冷管内冷管冷却；反冷却；反应物料釜外应物料釜外循环冷却循环冷却；回流冷凝器回流冷凝器冷却；反应物料冷却；反应物料部分部分闪蒸闪蒸；反应介质；反应介质预冷预冷。反应釜中搅拌器的类型反应釜中搅拌器的类型:常见的搅拌器形式有常见的搅拌器形式有平桨平桨式式、旋桨式旋桨式、涡轮式涡轮式、锚式锚式

37、以及以及螺带式螺带式等。等。D、分离过程分离过程 乳液聚合乳液聚合：乳液聚合得到的聚合物溶液如果直接用乳液聚合得到的聚合物溶液如果直接用作涂料、粘合剂时，不需要经过分离过程。但是有作涂料、粘合剂时，不需要经过分离过程。但是有时需要浓缩或适当的脱除一些未反应的单体以调整时需要浓缩或适当的脱除一些未反应的单体以调整其浓度或减少产品中单体的不适气味。其浓度或减少产品中单体的不适气味。自由基悬浮聚合自由基悬浮聚合：可能含有少量反应单体和分散剂。：可能含有少量反应单体和分散剂。首先应脱除未反应单体，其方法是对于压力首先应脱除未反应单体，其方法是对于压力下液化的单体进行下液化的单体进行闪蒸闪蒸(迅速减压迅

38、速减压)，对，对沸点高沸点高的单的单体则进行体则进行蒸汽蒸馏蒸汽蒸馏，使单体与水共沸以脱除之。，使单体与水共沸以脱除之。离子聚合与配位聚合离子聚合与配位聚合：经离子聚合与配位聚合反应经离子聚合与配位聚合反应得到的固体聚合物在有机溶剂中的淤浆液通常含有得到的固体聚合物在有机溶剂中的淤浆液通常含有较多的较多的未反应单体未反应单体和和催化剂残渣催化剂残渣。E、聚合物后处理过程、聚合物后处理过程经分离过程得到的聚合物中通常含有经分离过程得到的聚合物中通常含有少量水分少量水分或或有有机溶剂机溶剂，必须经干燥以脱除水分和有机溶剂，而得，必须经干燥以脱除水分和有机溶剂，而得到干燥的合成树脂或合成橡胶。一般情

39、况下，粉状到干燥的合成树脂或合成橡胶。一般情况下，粉状的合成树脂不能直接用作塑料成型原料。必须的合成树脂不能直接用作塑料成型原料。必须添加添加稳定剂稳定剂(热稳定剂、光稳定剂热稳定剂、光稳定剂)、润滑剂、着色剂等、润滑剂、着色剂等组分，经组分，经混炼、造粒混炼、造粒以制得粒状料，作为商品包装以制得粒状料，作为商品包装出厂。出厂。F、聚合物后处理过程、聚合物后处理过程主要是主要是回收溶剂回收溶剂进行进行精制精制，然后循环使用。当前高，然后循环使用。当前高分子合成工业中使用有机溶剂最多的是分子合成工业中使用有机溶剂最多的是离子聚合离子聚合与与配位聚合反应配位聚合反应的的溶液聚合溶液聚合方法。方法。

40、1.4 高分子化合物生产流程评价和新工艺、高分子化合物生产流程评价和新工艺、新产品的开发新产品的开发 生产流程评价生产流程评价产品性能的考查产品性能的考查 因为高分子合成工厂生产的高因为高分子合成工厂生产的高 聚物主要为合成材料工业提供原材料，它的性能聚物主要为合成材料工业提供原材料，它的性能 好坏，直接影响合成材料性能。好坏，直接影响合成材料性能。原料路线的考查原料路线的考查 生产工厂所用主要原料生产工厂所用主要原料单单 体的生产路线应当从充分利用天然资源和经济合体的生产路线应当从充分利用天然资源和经济合理性方面进行考查。理性方面进行考查。能量消耗与利用的考查能量消耗与利用的考查 节约能源是

41、当前生产中节约能源是当前生产中非常值得重视的问题。因此生产中能量消耗的高非常值得重视的问题。因此生产中能量消耗的高低和各工艺过程中释放出来的热能是否回收利用，低和各工艺过程中释放出来的热能是否回收利用，应当成为评价生产流程的条件之一。应当成为评价生产流程的条件之一。生产技术水平的考查生产技术水平的考查 在现代化工业生产中，考在现代化工业生产中，考查生产技术的先进与否，不能只着眼于采用现代查生产技术的先进与否，不能只着眼于采用现代化生产技术的水平，例如是否使用电子计算机控化生产技术的水平，例如是否使用电子计算机控制。而应当综合的从其制。而应当综合的从其工艺经济情况工艺经济情况进行考查。进行考查。

42、聚合方法的选择聚合方法的选择聚合方法的选择取决于聚合方法的选择取决于聚合物性质聚合物性质，要求的，要求的产品形产品形态态，聚合反应特点聚合反应特点，单体与催化剂性质单体与催化剂性质以及基本的以及基本的必要操作工序必要操作工序(过程过程)。首先要考虑的是所生产的聚。首先要考虑的是所生产的聚合物的性质和形态，包括平均分子量和分子量分布。合物的性质和形态，包括平均分子量和分子量分布。也就是也就是质量问题是首要的质量问题是首要的、生产中要能够掌握自由、生产中要能够掌握自由控制产品平均分子量的技术，即生产不同牌号产品控制产品平均分子量的技术，即生产不同牌号产品的技术。的技术。生产工艺的改革生产工艺的改革

43、 高分子化合物工业生产中，同一种生产方法由于高分子化合物工业生产中，同一种生产方法由于引引发剂或催化剂发剂或催化剂的改进可以大大的改进可以大大缩短缩短聚合反应时间或聚合反应时间或简化简化生产过程，从而生产过程，从而增加增加产量产量降低降低成本。成本。新产品的开发新产品的开发 1.5 高分子合成工业的三废处理与安全高分子合成工业的三废处理与安全 三废处理三废处理 三废三废:废水、废渣、废气废水、废渣、废气 三废处理方法三废处理方法首先：首先：在进行工厂设计时应当考虑将其在进行工厂设计时应当考虑将其消除在生产消除在生产过程中过程中，不得已时则考虑它的利用，尽可能，不得已时则考虑它的利用，尽可能减少

44、减少三三废的废的排放量排放量。工业处理方法工业处理方法：对含有不溶于水的：对含有不溶于水的油类废水油类废水，利，利用密度的不同，流经上部装有挡板的水池以用密度的不同，流经上部装有挡板的水池以清除清除浮油浮油，然后进行，然后进行生物氧化处理生物氧化处理。对含有。对含有固体微粒固体微粒的废水应流经的废水应流经沉降池沉降池，使微粒，使微粒自然沉降自然沉降，然后废，然后废水送往处理中心。如果废水中溶有较多的有机溶水送往处理中心。如果废水中溶有较多的有机溶剂，则不适于生化处理，需要焚烧处理。废水中剂，则不适于生化处理，需要焚烧处理。废水中含有含有重金属重金属时，应当用时，应当用离子交换树脂离子交换树脂进

45、行处理。进行处理。生产安全生产安全 安全事故：安全事故：高分子合成工厂中最易发生的安全事高分子合成工厂中最易发生的安全事故是故是引发剂分解爆炸引发剂分解爆炸、催化剂引起的、催化剂引起的燃烧与爆炸燃烧与爆炸以及以及易燃单体易燃单体、有机溶剂有机溶剂的的燃烧与爆炸燃烧与爆炸事故。为事故。为了降低单体或溶剂的浓度积累造成空气混合物的了降低单体或溶剂的浓度积累造成空气混合物的爆炸危险和危及工人健康，可以加强操作地区爆炸危险和危及工人健康，可以加强操作地区通、通、排风排风、甚至、甚至局部封闭局部封闭。爆炸极限：爆炸极限：一种可燃气体、可燃液体的蒸气或有一种可燃气体、可燃液体的蒸气或有机固体和空气混合时，

46、当机固体和空气混合时，当达到一定的浓度范围达到一定的浓度范围，遇火花就会引起遇火花就会引起激烈爆炸激烈爆炸。可发生爆炸的浓度范。可发生爆炸的浓度范围叫做围叫做爆炸极限爆炸极限，其最低浓度称做，其最低浓度称做低限低限(或下限或下限)；其最高浓度称做；其最高浓度称做高限高限(或上限或上限)。安全防护安全防护为了健康着想，除生产装置采取措施为了健康着想，除生产装置采取措施防泄漏防泄漏，加强，加强通、排风通、排风，工作人员除穿，工作人员除穿工作服工作服以外，应配备以外，应配备防护防护眼镜眼镜、防毒口罩防毒口罩、防护手套防护手套等防护用品。加强化学等防护用品。加强化学品防范知识相防火品防范知识相防火安全

47、教育安全教育。1.6 高分子合成工业经济核算高分子合成工业经济核算 生产成本：生产成本：生产成本包括生产成本包括固定成本固定成本和和变动成本变动成本两两大部分。大部分。固定成本固定成本：包括生产设备折旧费、修理费、工资、：包括生产设备折旧费、修理费、工资、劳动保护费、保险费、检验费、环保费以及行政劳动保护费、保险费、检验费、环保费以及行政费用等项目。费用等项目。变动成本变动成本：包括原材料费、辅助材料费以及动力：包括原材料费、辅助材料费以及动力费等项目。费等项目。利润：利润：销售总收入减去固定成本费、变动成本费、销售总收入减去固定成本费、变动成本费、银行贷款、利息、管理费、销售费以及应纳税款银

48、行贷款、利息、管理费、销售费以及应纳税款后的差价为后的差价为利润利润。通常以每吨产品为计算单位。通常以每吨产品为计算单位。工业产品的生产应当有利润方具有生命力。工业产品的生产应当有利润方具有生命力。1.7 废旧塑料的回收和利用废旧塑料的回收和利用 白色污染白色污染由于目前生产的由于目前生产的塑料塑料都不能自然降解或为生物所降都不能自然降解或为生物所降解，回归自然界生物循环圈。因而对环境造成了解，回归自然界生物循环圈。因而对环境造成了白白色污染色污染。回收利用的方法回收利用的方法由于塑料产量中由于塑料产量中热塑性塑料热塑性塑料占绝大部分，而且废旧占绝大部分，而且废旧塑料也以热塑性塑料为主，所以其回收利用以热塑塑料也以热塑性塑料为主，所以其回收利用以热塑性塑料为研究对象。目前解决废旧塑料回收利用的性塑料为研究对象。目前解决废旧塑料回收利用的方法主要合下述三种途径：方法主要合下述三种途径：作为作为材料再生材料再生循环利用；循环利用；作为作为化学品化学品循环利用；循环利用；作为作为能源回收能源回收利用。利用。