高分子合成工艺学赵蕴慧老师部分
高分子合成工艺学,沈永涛老师部分,天津大学
1.简要说明工程塑料的特性优点：①密度小，质轻，比强度高②化学稳定性好③的电绝缘性能④优良的耐磨，减摩和自润滑性能⑤优良的吸震性，抗冲击性，消声性和抗疲劳性能⑥与金属材料相比，易于加工成型，且生产效率也高。
不足：机械强度、硬度和导热性不计金属，耐温不及陶瓷，吸水性大，易光化和蠕变2.简要说明聚碳酸酯的性能、加工工艺特性)①性能：优点有：无臭、无味、无毒、透明（或呈微黄色），综合性能优良，抗冲击性能优异，尺寸稳定性好，耐寒性较好，在较宽的温度范围内具有良好的电绝缘性和耐电晕性，耐电弧性中等，透光率和折射率高。
缺点是制品内应力较大，耐溶剂性较差，高温易水解，摩擦系数大，无自润滑性，与其他树脂相容性较差②加工工艺特性：③碳酸酯的大分子链刚性很大，故其粘流态时的粘度较大。
另外它的流变性接近于牛顿型，由于温度变化所引起粘度的变化较大，而由剪切速率变化引起的粘度变化较小，故成型时常用温度来调节其流动特性。
④在成型加工温度下（可在215~290℃）易于会接，所以必须控制加工无聊的含水量低于0.02％⑤聚碳酸酯粘流态的粘度高，流动性低，冷却速度过快时易产生内应力，使制品极易应力开裂。
通常需要将制品在120℃下后处理1~2h，以消除内应力。
3.简要说明成纤聚合物的结构和特征①合物长链必须是线型的，尽可能少的支链，也无交联。
②合物应具有适当高的分子量，分子量分布要窄。
③聚合物分子结构要规整，易于结晶，最好能形成部分结晶的结构。
④聚合物大分子中含有极性基团，可增加分子间作用力，提高纤维的物理性能和机械性能⑤结晶性聚合物的熔点和软化点应比允许的使用温度高的多，而非结晶性的聚合物，其玻璃化温度应比使用温度高⑥聚合物要有一定的热稳定性，易于加工成纤，并具有使用价值4.简要说明合成纤维的性能⑦聚酯纤维：强度高，耐热性高，弹性很好，耐光性好，耐磨性好，耐腐蚀性好，吸水性较低⑧聚酰胺纤维：强度高，弹性好，耐磨性特别好，耐腐蚀性能好，染色性好，相对密度较小，弹性模数小易变性，耐热性差，耐光性差，吸湿性差。
光引发常规乳液聚合制备氨基聚苯乙烯纳米粒子
. 但是， 体系超稀释的反应条件 （ 单体浓度 仅
使其实 际 应 用 受 到 极 大 限 制 . Hou 等 为0. 04% ） ， 采用苯乙烯和丙 烯 酰 胺 分 散 共 聚， 合成了粒径为 4. 9 μ m 的单分散氨基聚合物粒子
Fig. 2 A schematic representation of the UV initiated polymerization reacting set-up
1. 4 1. 4. 1
表征 氨基的表征 取 2 mL 反应后乳液于水
中透析 72 h ， 除 去 残 余 CTAB ， 再 用 甲 醇 透 析 48 h， 除去未反应的 St 和 CVPD ， 于 60 ℃ 烘箱内干燥 24 h ， 得 到 聚 合 物 样 品 . 用 红 外 光 谱 仪 FTIR （ Nicolet250 ， 美国， 溴化钾压片法） 与核磁共振谱
Fig. 1
Chemical structure of Irgacure 2959
1. 2
N -（ 3 -氨基丙基 ） 对乙烯基苄基亚胺的合成 N -（ 3-氨基丙基） 对 乙 烯 基 苄 基 亚 胺 （ CVPD ）
18 ］ 3-丙 二 胺 的合成如文献［ 所 述， 将 13. 4 mL 1 ，
12 期
［ 3， 4］
. 这种方 法 简 单 易 行， 产 率 高， 但是所
得产物的粒径仍然较大 . 微乳液聚合是一种直接制备纳米级聚合物粒 子的有效方法
［ 9］
， 而对聚合物
， 通过与功能单体共聚可获得各
纳米粒子表面氨基化的研究相对较少 . Jiang 等利用 分 子 间 交 联 反 应 制 备 了 尺 寸 为 10 ～ 30 nm 的 聚 苯 乙 烯 氨 基 纳 米 粒 子 . 而 且 通 过 控制反应 条 件 可 以 调 节 粒 子 尺 寸 和 表 面 氨 基 数 量
高分子合成工艺学赵蕴慧老师部分
第一章绪论说明高分子合成材料的生产过程(1)原料准备与精制过程(2)催化剂(引发剂)配制过程(3)聚合反应过程(4)分离过程(5)聚合物后处理过程(6)回收过程此外，三废处理和公用工程如供电、供气、供水等设备第二章石油化工原料路线，裂解制备烯烃芳烃等石油化工包括开采、炼制、裂解等步骤石油裂解生产烯烃：原料：主要是液态油品和裂解副产物乙烷，C4馏分等，并含有乙烷、丙烷、丁烷的可液化天然气等。
装置：大规模装置多数是管式裂解炉。
为避免裂解管内结焦，须采用沸点较低的油品。
过程：液态烃在水蒸汽存在下，于750~820℃高温热裂解为低级烯烃、二烯烃。
另外还包括精制过程分离过程等等。
产品：产品成分复杂，包括氢、甲烷、乙炔、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、裂解汽油等。
主要产品：乙烯，收率25~26%；丙烯，收率16~18%；C4馏分，收率11~12%。
石油裂解生产芳烃:原料：用全馏程石脑油(沸点＜220℃的直馏汽油)于管式炉中，820℃下裂解生产芳烃。
过程：在催化剂的作用下，包括以下四种主要反应：①环烷烃脱氢；②烷烃脱氢环化；③异构化；④加氢裂化。
产品：苯、甲苯、二甲苯等芳烃,混合芳烃收率为石脑油总量30~33％由C4馏分制取丁二烯:途径：(1) 由裂解气分离得到的C4馏分中抽取丁二烯;(2) 用炼厂气或轻柴油裂解气C4馏分分离出来的丁烯为原料进行氧化脱氢制取丁二烯。
还包括萃取精馏等过程第三章自由基聚合工艺基础1. 自由基聚合所用引发剂有哪些类型，说明各自特点。
有机过氧化物:过氧化物类引发剂具有氧化性，易使(甲基)丙烯酸酯类单体氧化而变色。
过氧化类引发剂易燃易爆，贮存和使用时的安全要求较高偶氮化合物对产品色泽要求较高时，应使用偶氮类引发剂。
偶氮类引发剂的毒性较大，作为医用材料时不易采用。
氧化-还原引发体系：适用于低温反应体系，在低温下引发效率仍然较高。
2：均相与非均相悬浮聚合中粒子形态的区别及形成过程，悬浮聚合的流程及后处理方法？均相聚合，产物为透明圆球状颗粒非均相聚合生成颗粒不规则、不透明流程：反应组分的准备，聚合，过滤水洗，干燥，包装是，成品后处理：（1）. 回收未反应单体：气态单体减压即可；常压下液态单体则较长时间加热；单体也可与水共沸脱出。
高聚物合成工艺学课件
第一章 绪 论
第一节 高分子合成工业概述 1. 高分子合成材料
天然有机材料 蚕丝、羊毛、皮革、棉花、木材及天然橡胶等。
高分子合成材科
塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料、粘合剂、 离子交换树脂等材料。
塑料可以代替大量钢材、有色金属、木材、塑料薄膜等； 合成纤维比天然纤维(棉花、羊毛、蚕丝等)更为牢固耐久。 合成橡胶不仅是工业用和生活用原料，而且是战略物质。
新中国成立后，我国的高分子材料合成工业从无到有、从小到 大，发展至今已形成一个完整的工业体系。
目前，各类材料生产配套、产品品种基本齐全，已广泛用于国 民经济和生活的各个领域。相继建成若干大型石油化工基地如 燕山、兰州、吉林、大庆、齐鲁、金山、仪征、高桥、辽阳等。
我国高分子材料合成工业差距
我国的高分子材料正逐步与国际市场接轨，但是相比之下仍然 暴露出品种牌号太少，尤其是高档产品和许多专用的、高附加 值的功能高分子材料在国内尚缺少工业产品。
50年代以后，Ziegler-Natta 发现了由有机金属化合物和过渡金 属化合物组成的催化剂体系，可以容易地使烯烃、二烯烃聚合 为性能优良的高聚物，同时由于石油化学工业的建立与发展， 高分子合成材料的产量激增。
1994年，全世界三大合成材料的产量超过1.4×104万吨，按体积 计算超过钢铁。
合成高聚物的主要用途
高聚物合成工艺学
主讲：材料化学教研室 于智
教材：《高聚物合成工艺学》，赵德仁，张慰盛编，北京，化 学工业出版社，1997年6月，第2版。
主要参考书目：
1. 赵德仁等编，《高聚物合成工艺学》，化学工业出版社， 第1版，1981。
2. 王久芬，《高聚物合成工艺》，国防工业出版社 ， 1995
武汉工程大学复试-《高分子科学综合》2020年考研专业课大纲
2 理解：压延成型原理； 3 掌握：压延成型工艺； 4 掌握：压延效应及影响制品质量的因素； 5 掌握：橡胶的压延工艺。
第十章 二次成型 内容： 1 二次成型原理； 2 中空吹塑成型； 3 拉幅薄膜成型； 4 热成型； 考试要求： 1 掌握：二次成型的原理、成型条件对成型的影响； 2 掌握：中空吹塑的分类及工艺控制； 3 掌握：薄膜的成型方式分类和薄膜的拉伸方式； 4 掌握：热成型的基本方法和工艺条件；
第八章 注射成型 内容： 1 注射机的结构与作用； 2 注射过程原理； 3 注射成型工艺及工艺条件； 4 橡胶注射成型； 5 热固性塑料注射成型； 6 反应注射成型； 7 气体辅助注射成型。 考试要求： 1 掌握：注射机的分类、基本结构和工作过程； 2 掌握：注射过程的基本原理、工艺流程； 3 理解：橡胶注射成型的设备、过程及原理； 4 理解：热固性注射成型的原理、注射机的基本结构、成型工艺条件； 5 理解：气体辅助成型工艺流程、特点。
考试要求： 1 掌握：热稳定剂、抗氧剂、光稳定剂的作用机理、主要类型及应用； 2 掌握：增塑剂的选用原则； 3 理解：润滑剂的作用及选用原则； 4 掌握：交联作用及交联剂； 5 掌握：硫化促进剂的作用、分类； 6 了解：填充剂、偶联剂、着色剂等配合剂的作用及应用。
第三章 高分子材料的配方设计 内容： 1 高分子材料制品设计的一般原则和程序； 2 高分子材料配方设计；
武汉工程大学 2020 年硕士研究生复试
《高分子科学综合》考试大纲
参考教材：高聚物合成工艺学（第二版），赵德仁主编，化学工业出版社； 高分子材料成型加工，周达飞主编，中国轻工业出版社。
高分子材料合成工艺第一章
(1) 塑料 热固性塑料的主要成型方法
热塑性塑料的主要成型方法
(2)合成橡胶
合成橡胶制造橡胶制品时加入的添加物通常称为配合剂，包括 硫化剂、硫化促进剂、助促进剂、防老剂、软化剂、增强剂、 填充剂、着色剂等。增强剂与填充剂用量较大（20％）。
根据产量和使用情况合成橡胶可分为通用合成橡胶与特种合 成橡胶两大类。通用合成橡胶主要代替部分天然橡胶生产轮 胎、胶鞋、橡皮管、带等橡胶制品，包括丁苯橡胶、顺丁橡 胶(顺式聚丁二烯橡胶)、丁基橡胶、乙丙橡胶、异戊橡胶等 品种。特种合成橡胶主要制造耐热、耐老化、耐油或耐腐蚀 等特殊用途的橡胶制品，包括氟橡胶、有机硅橡胶、氯丁橡 胶、丁腈橡胶、聚氨酯橡胶等。
第一章 前 言
第一节 高分子合成工业概述 1. 高分子合成材料
天然有机材料 蚕丝、羊毛、皮革、棉花、木材及天然橡胶等。
高分子合成材料
塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料、粘合剂、 离子交换树木材、塑料薄膜等； 合成纤维比天然纤维(棉花、羊毛、蚕丝等)更为牢固耐久。
橡胶制品的制造过程
(3)合成纤维
合成纤维通常由线型高分子量合成树脂经熔融纺丝或溶液纺丝 制成。加有少量消光剂、防静电剂以及油剂等，
合成纤维的纺丝过程
第二节 高分子合成材料的品种和特性
1. 塑料
塑料是以合成树脂为基本成分，它是在加工过程中可塑制成一 定形状，而产品最后能保持形状不变的材料。
它具有质轻、绝缘、耐腐蚀、美观、制品形式多样化等优点。 其主要缺点是绝大多数塑料制品易燃烧，在长期使用过程中发 生老化现象。
目前我国进口的主要高分子材料几乎与国内生产总量相当。
高分子材料加工工艺学总论解析PPT学习教案
（2）合成纤维(synthetic fibre)即用石油、天然气、 煤及农副产品为原料，经一系列的化学反应，制 成高分子化合物，再经加工而制得的纤维。合成 纤维又可分为杂链纤维和碳链纤维两类。
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（三）塑料
1.塑料的定义： 塑料是以高分子化合物为主要成分在成 型设备中，受一定温度和压力的作用熔 融塑化．然后通过模塑制成一定形状， 冷却后在常温下能保持既定形状的材料 制品。
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2.塑料分类 （1）按化学结构和是否具有多次重复加工 性，可以将塑料分为热塑性塑料和热固性塑 料。 （2）按用途和性能分，又可将塑料分为通 用塑料和工程塑料（3)按制品分类：管、膜 、板材、片材、日用品、零部件等。
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30
如图0—5所示，此切线的斜率可计算如 下：
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5.回弹性
纤维在负荷作用下，所发生的形变包括三部分 ：普弹形变、高弹形变和塑性形变。这三种形 变往往是同时发生的。
表征纤维回弹性的方法一般分两种：一种叫 一次负荷回弹性，通常以回弹率或弹性功来表 示；另一种叫多次循环负荷回弹性，可从多次 循环负荷—延伸曲线加以研究。
纤维的循环负荷伸长曲线，可以较好地反映 纤维对负荷多次反复作用而发小形变的回弹 性质。
另一种反映纤维对多次变形作用的稳定度的 指标称为耐疲劳性、或称之为疲劳强度。测 定方法是用特制仪器反复折挠纤维，测定纤 维断裂时所能经受的反复折挠次数。
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7.张力—延伸性质和屈服点
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即为单体。
如H
OH的单体是
和HOOC(CH2)mCOOH。
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练习1、下列化合物中
a.
b.
c.
d.
e.
f.
(1)可发生加聚反应的一个化合物是 b d ，
加聚物的结构式为
。
(2)可发生缩聚反应的一个化合物是___a____，
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O
O
HO [ C(CH2)6C—OCH2CH2O ]n H
端基原
子团
端基原子
如何书写缩聚反应方程式？
A.缩聚物结构式要在方括号外侧写出链节余下的端基 原子或原子团（这与加聚物不同，而加聚物的端基不 确定，通常用横线“—”表示。）
B.书写缩聚反应方程式时，除单体物质的量与缩聚物 结构式的下角要一致外，也要注意生成小分子的物质 的量。由一种单体进行缩聚反应，生成小分子的物质 的量应为（n-1），由两种单体进行缩聚反应，生成小 分子的物质的量应为（2n-1）
成呢？
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（四）、根据缩合物找单体： 方法是：
在寻找单体是时，先看它的链节结构，分析它 是通过哪一类有机化学反应缩合的；然后根据缩合反 应中断键和成键的特点，逆向分析寻找单体。
缩聚物单体的推断方法常用“切割法”，如下图示：
C、通常为可逆反应，写可逆符号。
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(二)、缩聚反应类型
▪ 1、二元醇、二元酸缩聚
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第一章绪论
说明高分子合成材料的生产过程
(1)原料准备与精制过程
(2)催化剂(引发剂)配制过程
(3)聚合反应过程
(4)分离过程
(5)聚合物后处理过程
(6)回收过程
此外，三废处理和公用工程如供电、供气、供水等设备
第二章
石油化工原料路线，裂解制备烯烃芳烃等
石油化工包括开采、炼制、裂解等步骤
石油裂解生产烯烃：
原料：主要是液态油品和裂解副产物乙烷，C4馏分等，并含有乙烷、丙烷、丁烷的可液化天然气等。
装置：大规模装置多数是管式裂解炉。
为避免裂解管内结焦，须采用沸点较低的油品。
过程：液态烃在水蒸汽存在下，于750~820℃高温热裂解为低级烯烃、二烯烃。
另外还包括精制过程分离过程等等。
产品：产品成分复杂，包括氢、甲烷、乙炔、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、裂解汽油等。
主要产品：乙烯，收率25~26%；
丙烯，收率16~18%；
C4馏分，收率11~12%。
石油裂解生产芳烃:
原料：用全馏程石脑油(沸点＜220℃的直馏汽油)于管式炉中，820℃下裂解生产芳烃。
过程：在催化剂的作用下，包括以下四种主要反应：①环烷烃脱氢；②烷烃脱氢环化；③异构化；④加氢裂化。
产品：苯、甲苯、二甲苯等芳烃,混合芳烃收率为石脑油总量30~33％
由C4馏分制取丁二烯:
途径：(1) 由裂解气分离得到的C4馏分中抽取丁二烯;
(2) 用炼厂气或轻柴油裂解气C4馏分分离出来的丁烯为原料进行氧化脱氢制取丁二
烯。
还包括萃取精馏等过程
第三章自由基聚合工艺基础
1. 自由基聚合所用引发剂有哪些类型，说明各自特点。
有机过氧化物:过氧化物类引发剂具有氧化性，易使(甲基)丙烯酸酯类单体氧化而变色。
过氧化类引发剂易燃易爆，贮存和使用时的安全要求较高
偶氮化合物
对产品色泽要求较高时，应使用偶氮类引发剂。
偶氮类引发剂的毒性较大，作为医用材料时不易采用。
氧化-还原引发体系：适用于低温反应体系，在低温下引发效率仍然较高。
2：均相与非均相悬浮聚合中粒子形态的区别及形成过程，悬浮聚合的流程及后处理方法？均相聚合，产物为透明圆球状颗粒
非均相聚合生成颗粒不规则、不透明
流程：反应组分的准备，聚合，过滤水洗，干燥，包装是，成品
后处理：（1）. 回收未反应单体：气态单体减压即可；常压下液态单体则较长时间加热；单体也可与水共沸脱出。
（2）. 离心分离：经离心机脱水、洗涤后得到湿树脂颗粒。
用粉状无机物作为分散剂时，用稀酸洗涤去除。
（3）. 干燥：一般用气流式干燥塔，对于表面粗糙有空隙的产物，则用沸腾床干燥器或转筒式干燥器进一步干燥。
3说明乳液聚合生产中的化学组成、操作方式及特点。
乳液聚合的组成：单体、乳化剂、反应介质、引发剂、分子量调节剂、电解质、终止剂等；合成橡胶中还要加入防老剂、填充油等。
操作方式包括间歇操作、半连续操作、连续操作。
间歇操作工艺特点
a.聚合体系放热很不均匀，反应受冷却系统的限制；
b.生产共聚物时，较难控制组成；
c.多种因素对胶乳粒径分布加宽有影响。
半连续操作工艺特点
a.可用加料速度控制聚合速度和放热速度；
b.可控制共聚物组成和所得胶粒颗粒形态，使颗粒形态均一；
c.后添加单体的方式容易通过反应过程中易凝聚的阶段，生产高固含量胶乳；
d.后加单体的方式易产生支链。
连续操作工艺特点
a. 多釜串联连续操作，聚合全过程中各釜放热量稳定、易控制；
b. 单位体积反应釜生产能力高于间歇或半连续法，产品性能稳定；
c. 胶乳粒径和分子量分布窄；
d. 除第一聚合釜，部分单体可在其他聚合釜进料，可提高生产能力，减少“结垢”，提
高固含量。
4种子乳液聚合：
a.工业上采用种子乳液聚合方法为提高产品乳液中固体微粒粒径。
b. 在聚合物的胶乳粒子存在下，聚合过程中不生成新的胶乳粒子，而在原有粒子上增长，原有粒子好似“种子”一样进行聚合。
c. 物料配比和反应条件必须控制适当。
实用意义：聚氯乙烯糊用树脂
第四章
离子聚合反应及其工业应用
工业应用：聚异丁烯，低分子量聚异丁烯，丁基橡胶
催化:Ziegler-Natta催化剂；
氧化铬-载体催化剂(Phillips催化剂)；
过渡金属有机催化剂-载体催化剂。
配位聚合反应及其工业应用
高密度聚乙烯、聚丙烯
离子聚合或配位聚合工艺：原料制备，催化剂制备，聚合工艺过程
催化:Ziegler-Natta催化剂；
氧化铬-载体催化剂(Phillips催化剂)；
过渡金属有机催化剂-载体催化剂。
第五章
1.PET树脂生产主要反应条件。
混合釜：T=30~40℃t=45~60min
酯化釜I：T=250~260℃t=~ p=~×105Pa
酯化釜II：T=255~270℃t=1h45min p=~×105Pa
前缩聚釜：T=265~275℃t=1~ p=~
中缩聚釜：T=275~280℃t=50~60min p=~
后缩聚釜：T=280~285℃t=60~80min p=~
2典型线型缩聚物生产工艺：
熔融缩聚：原料配方设计，缩聚工艺（直接法，酯交换法），后处理。
产品如PET 反应温度高于单体和缩聚物的熔点，体系处于熔融状态，聚合体系中有单体、少量催化剂和聚合物；
对配比及单体纯度要求严格；
需要减压排除小分子。
溶液缩聚：选择确定并配置溶剂，缩聚工艺及后处理（均相，非均相）。
主要制备芳香族缩聚树脂
体系中包括单体、催化剂、溶剂和聚合物；
反应结束后需排除溶剂；
适于分子量高且难熔的耐热聚合物，如：聚酰亚胺、聚苯醚、芳香族聚酰胺等。
界面缩聚：
界面缩聚为不平衡缩聚反应；
单体活性大，聚合物在界面迅速生成(反应速率常数约104~105 L/；
对单体纯度与官能团摩尔比要求不严，反应主要与界面处的单体浓度有关。
固相缩聚
在原料和聚合物熔点以下进行的缩聚反应。
反应温度一般比单体熔点低15~30℃；
产物的分子量较高，分子量分布比熔融缩聚产物宽。
：。