高聚物合成工藝學(xué)期末復(fù)習(xí)題

1、聚合物合成工藝學(xué)復(fù)習(xí)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(diǎn)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(yán)格控制引發(fā)劑用量 ,一般僅為千分之幾 ,嚴(yán)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(dāng)?shù)姆肿恿空{(diào)節(jié)劑并嚴(yán)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

2、要定向單體轉(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(diǎn)。預(yù)聚合 :將原料苯乙烯送到苯乙烯貯槽 ,在高位槽中進(jìn)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(diǎn) : 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(jī)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(jī)械攪拌：防止兩項因密度不同而分層

3、； 分散劑：防止粘稠的液滴粘結(jié)成大粒子進(jìn)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(diǎn)？（ 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(jī)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

4、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 ,夾套同低溫水進(jìn)行冷卻 ,在聚合反應(yīng)激烈階段應(yīng)通 5以下的低溫水 ,嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度波動不超過正負(fù) 0.2。當(dāng)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(jìn)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

5、（ 140-160）、NaCO3（10%）、MgSO4(16%)、0.12 苯乙烯 -馬來酸酐共聚物、鈉鹽 0.12、 2,6-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。1 / 4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

6、） 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

7、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(dāng)無阻聚或緩聚等不良影響以及考慮對引發(fā)劑的誘導(dǎo)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。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(jìn)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(diǎn)

8、？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纖維,優(yōu)點(diǎn)是不需要其他溶劑分解,可直接紡絲。二步法:優(yōu)點(diǎn):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(jìn)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

9、,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(diǎn) :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。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(qiáng)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

10、力 ,可能與引發(fā)劑產(chǎn)生的作用以及熔點(diǎn)或沸點(diǎn)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(dāng)無阻聚或緩聚等不良影響以及考慮對引發(fā)劑的誘導(dǎo)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2 / 4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%TiC

11、l 30.0240.032%Al(Et) 2Cl0.64%H210020PPm16.比較縮聚與加聚反應(yīng)特征？縮聚 :一般遵守逐步聚合機(jī)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(jī)理 ,活性中心為自由基、陽離子、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(jìn)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(shí)施方法。

12、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(shí)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(jìn)行的縮聚；線型縮聚 :官能度是 2 的單體進(jìn)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(jìn)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； 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(dāng)?shù)姆秶?e.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

13、空 ,使小分子揮發(fā)。3 / 4聚合物合成工藝學(xué)復(fù)習(xí)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(diǎn)。4.懸浮聚合機(jī)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(diǎn)？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