聚合物生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)

1、聚合物生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)韓韓 亮645586)浙江工業(yè)大學(xué)精細(xì)化工研究所浙江工業(yè)大學(xué)精細(xì)化工研究所化學(xué)工藝學(xué)（化學(xué)工藝學(xué)（Chemical Technology）聚合物聚合物：分子尺寸非常大的線型大分子化合物，：分子尺寸非常大的線型大分子化合物， 也稱(chēng)也稱(chēng)高分子化合物高分子化合物聚合物生產(chǎn)工藝聚合物生產(chǎn)工藝?yán)碚摶A(chǔ)：理論基礎(chǔ)：高分子化學(xué)高分子化學(xué)、高分子物理高分子物理與與化學(xué)工程學(xué)化學(xué)工程學(xué)生產(chǎn)加工對(duì)象：生產(chǎn)加工對(duì)象：合成合成高分子化合物的高分子化合物的工業(yè)化生產(chǎn)工業(yè)化生產(chǎn) 及及天然天然高分子材料的高分子材料的改性加工處理改性加工處理天然天然高分子材料高分子材料蠶絲、羊毛、

2、皮革、棉花、木材及天然橡膠等。蠶絲、羊毛、皮革、棉花、木材及天然橡膠等。合成合成高分子材料高分子材料塑料、合成纖維、合成橡膠、涂料、粘合劑、塑料、合成纖維、合成橡膠、涂料、粘合劑、離子交換樹(shù)脂等材料。離子交換樹(shù)脂等材料。天然天然高聚物的主要用途高聚物的主要用途合成合成高聚物的主要用途高聚物的主要用途合成高分子材料的主要過(guò)程合成高分子材料的主要過(guò)程123目 錄概概 述述聚合反應(yīng)的理論基礎(chǔ)聚合反應(yīng)的理論基礎(chǔ)和聚合方法和聚合方法聚合物生產(chǎn)工藝聚合物生產(chǎn)工藝概概 述述u聚合物及其表征聚合物及其表征u聚合物大分子及其結(jié)構(gòu)特性聚合物大分子及其結(jié)構(gòu)特性u(píng)聚合物的命名聚合物的命名u聚合物的分類(lèi)聚合物的分類(lèi)聚合

3、物及其表征X-M-M-M-M-MM-M-M-M-YMnYXMnM：鏈節(jié)：鏈節(jié)/重復(fù)單元重復(fù)單元均聚物均聚物：?jiǎn)我粏误w：?jiǎn)我粏误w共聚物共聚物：兩種以上單體：兩種以上單體單體：?jiǎn)误w：能夠形成結(jié)構(gòu)單元的能夠形成結(jié)構(gòu)單元的小分子化合物小分子化合物H2CCHClCH2HCClCH2HCClCH2HCClH2CCHCl*n聚氯乙烯聚氯乙烯結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元重復(fù)單元重復(fù)單元相對(duì)分子質(zhì)量：相對(duì)分子質(zhì)量：n單體分子量單體分子量鏈節(jié)數(shù)鏈節(jié)數(shù)/聚合度聚合度n：結(jié)構(gòu)單元重復(fù)連接的數(shù)目：結(jié)構(gòu)單元重復(fù)連接的數(shù)目聚合物大分子及其結(jié)構(gòu)特性聚合物分子量的特點(diǎn)聚合物分子量的特點(diǎn)聚合物分子鏈結(jié)構(gòu)特點(diǎn)聚合物分子鏈結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分子量大分子量

4、大分子量的分散性分子量的分散性結(jié)構(gòu)多樣性結(jié)構(gòu)多樣性結(jié)構(gòu)成分多樣性結(jié)構(gòu)成分多樣性幾何形狀多樣性幾何形狀多樣性聚集態(tài)結(jié)構(gòu)聚集態(tài)結(jié)構(gòu)相對(duì)分子質(zhì)量大相對(duì)分子質(zhì)量大溶解度低溶解度低溶液粘度高溶液粘度高不能氣化，常溫下多為固體不能氣化，常溫下多為固體具有機(jī)械強(qiáng)度，可抽絲，能成膜，有彈性具有機(jī)械強(qiáng)度，可抽絲，能成膜，有彈性塑料塑料 分子量分子量/萬(wàn)萬(wàn) 纖維纖維 分子量分子量/萬(wàn)萬(wàn) 橡膠橡膠 分子量分子量/ /萬(wàn)萬(wàn) 聚乙烯聚乙烯 630 滌綸滌綸 1.82.3 天然橡膠天然橡膠 2040聚氯乙烯聚氯乙烯 515 尼龍尼龍-66 1.21.8 丁苯橡膠丁苯橡膠 1520聚苯乙烯聚苯乙烯 1030 維呢綸維呢綸

5、67.5 順丁烯膠順丁烯膠 2530分子量多大才算是高分子？分子量多大才算是高分子？ 其實(shí)，并無(wú)明確界限，一般其實(shí)，并無(wú)明確界限，一般- - - - - 1000 - - - - - - - - - - - - 10000 99.95%v引發(fā)劑：氧（價(jià)格低廉、阻聚，但溫度要求高）引發(fā)劑：氧（價(jià)格低廉、阻聚，但溫度要求高） 過(guò)氧化物（過(guò)氧化葵醇、過(guò)氧化特戊酸叔丁酯）過(guò)氧化物（過(guò)氧化葵醇、過(guò)氧化特戊酸叔丁酯）v相對(duì)分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑：丙烯、丙烷、乙烷等相對(duì)分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑：丙烯、丙烷、乙烷等聚合反應(yīng)聚合反應(yīng)反應(yīng)條件：反應(yīng)條件：130280、110250 MPa聚合反應(yīng)設(shè)備：管式反應(yīng)器、釜式反應(yīng)器聚合反應(yīng)

6、設(shè)備：管式反應(yīng)器、釜式反應(yīng)器聚酯的生產(chǎn)過(guò)程聚酯是由聚酯是由二元醇或多元醇二元醇或多元醇和和二元或多元酸（酸酐）二元或多元酸（酸酐）縮聚縮聚而成的高分子化合物的總稱(chēng)。而成的高分子化合物的總稱(chēng)。聚酯的制備方法：聚酯的制備方法：直縮法（直縮法（PTA 法）法）：對(duì)苯二甲酸與乙二醇縮聚：對(duì)苯二甲酸與乙二醇縮聚間縮法（間縮法（MTA 法）：對(duì)苯二甲酸二甲酯與乙二醇縮聚法）：對(duì)苯二甲酸二甲酯與乙二醇縮聚直縮法的優(yōu)點(diǎn)：直縮法的優(yōu)點(diǎn)：1 1）單耗低、成本低）單耗低、成本低2 2）無(wú)甲醇生成，流程簡(jiǎn)單，降低消防和安全要求）無(wú)甲醇生成，流程簡(jiǎn)單，降低消防和安全要求3 3）乙二醇需求量少）乙二醇需求量少4 4）自催

7、化）自催化COOHCOOHCH2OHCH2OH+H2On2n-1nCOOCOOCH2CH2OHHn降低縮聚溫度降低縮聚溫度添加單官能團(tuán)物相對(duì)分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑添加單官能團(tuán)物相對(duì)分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑改變?cè)吓浔雀淖冊(cè)吓浔冉K止反應(yīng)終止反應(yīng)打漿打漿酯化酯化酯化酯化預(yù)縮聚預(yù)縮聚縮聚縮聚終縮聚終縮聚合成橡膠的生產(chǎn)過(guò)程丁苯橡膠：?jiǎn)误w丁二烯和苯乙烯的共聚物丁苯橡膠：?jiǎn)误w丁二烯和苯乙烯的共聚物丁苯橡膠的生產(chǎn)：乳液聚合丁苯橡膠的生產(chǎn)：乳液聚合熱法：熱法：50, 過(guò)硫酸鉀引發(fā)，過(guò)硫酸鉀引發(fā)， “熱丁苯熱丁苯”或或“硬丁苯硬丁苯”冷法：冷法：57, 氧化還原體系引發(fā)，氧化還原體系引發(fā)， “冷丁苯冷丁苯”或或“軟丁苯軟丁苯”

8、冷卻冷卻聚合聚合閃蒸閃蒸汽提塔汽提塔原料準(zhǔn)備原料準(zhǔn)備v丁二烯：純度丁二烯：純度 99%，苯乙烯：純度，苯乙烯：純度 99%，隔絕氧氣，隔絕氧氣v反應(yīng)介質(zhì)水：去離子、除氧反應(yīng)介質(zhì)水：去離子、除氧v乳化劑：價(jià)廉的脂肪酸皂和歧化松香酸皂乳化劑：價(jià)廉的脂肪酸皂和歧化松香酸皂v引發(fā)劑：氧化劑（有機(jī)過(guò)氧化物或水溶性過(guò)氧酸鹽）引發(fā)劑：氧化劑（有機(jī)過(guò)氧化物或水溶性過(guò)氧酸鹽） 還原劑（亞鐵鹽）還原劑（亞鐵鹽）v相對(duì)分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑：正十一烷基硫醇或叔十二烷基硫醇相對(duì)分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑：正十一烷基硫醇或叔十二烷基硫醇v終止劑：二硫代氨基甲酸鈉終止劑：二硫代氨基甲酸鈉聚合反應(yīng)聚合反應(yīng)1）苯乙烯的含量高于理論含量；轉(zhuǎn)化率不高于）苯乙烯的含量高于理論含量；轉(zhuǎn)化率不高于60%2）反應(yīng)條件：溫度）反應(yīng)條件：溫度57，壓力，壓力0.25 MPa， 反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)時(shí)間810h3）聚合裝置：立式圓筒形反應(yīng)釜，液氨汽化冷卻）聚合裝置：立式圓筒形反應(yīng)釜，液氨汽化冷卻4）反應(yīng)終點(diǎn)