聚合物合成工艺综述
聚合物合成工艺
聚合物合成工艺专业：材料加工工程学号：1024230002姓名：焦翠萍聚合物合成工艺1高分子合成材料发展简史人类社会早期就开始了对天然高分子材料的利用，包括蚕丝、羊毛、皮革、棉花、木材及天然橡胶等。
19世纪前期，通过化学反应对天然高分子材料进行改性；19世纪40年代，美国人发明了天然橡胶的硫化；60年代末期以纤维素为原料获得了赛璐珞塑料；80年代末期用蛋白质-乳酪素为原料获得了乳酪素塑料。
它们被称为半合成材料。
20世纪是高分子材料合成工业不断发展壮大的时期。
1925-1935年，逐渐明确了有关高分子化合物的基本概念，诞生了“高分子化学”这一新兴学科。
反过来，它又有力地促进了高分子化合物的工业生产；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。
2 我国高分子材料合成工业发展和现状我们古代祖先早已经使用各种天然高分子材料，创造了灿烂的华夏文明。
19世纪末期才开始出现天然高分子加工工业。
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。
3 高分子合成材料成型加工工业简介高分子合成工业的产品形态可能是液态低聚物、坚韧的固态高聚物或弹性体。
它们必须经过成型加工才能够制成有用的材料及其制品。
塑料的原料是合成树脂和添加剂（包括稳定剂、润滑刑、着色剂、增塑剂、填料以及根据不同用途而加入的防静电剂、防霉剂、紫外线吸收剂等）。
塑料成型重要的有：注塑成型、挤塑成型、吹塑成型、模压成型等。
聚合物合成工艺设计
聚合物合成工艺设计在化学工业领域中，聚合物合成工艺设计是一个至关重要的环节。
聚合物是由重复单元组成的高分子化合物，其性质取决于其分子结构以及合成工艺。
设计一个高效稳定的聚合物合成工艺对于生产高质量聚合物材料至关重要。
首先，在聚合物合成工艺设计中，选择合适的单体是至关重要的。
单体的选择将直接影响到聚合物的分子结构以及最终的性能。
合适的单体应该具有反应活性高、纯度高、价格合理等特点。
此外，单体的选择还要考虑到所需的聚合物性能，例如硬度、耐热性等。
其次，对于聚合物的合成方法也是需要精心设计的。
常见的聚合物合成方法包括自由基聚合、离子聚合、缩聚等。
在选择合成方法时，需要考虑反应速率、反应条件、产物纯度等因素。
合成方法的选择将直接决定整个合成工艺的效率和产物质量。
除了单体选择和合成方法，溶剂系统的设计也是聚合物合成工艺中不可忽视的一环。
合适的溶剂系统可以提高反应速率、促进反应进行、调控产物的形貌等。
在设计溶剂系统时，需要考虑溶剂的溶解度、挥发性、环境友好性等因素，以确保最终产物的质量和产率。
此外，在聚合物合成工艺设计中，反应条件的控制也是至关重要的。
反应温度、压力、PH值等条件会直接影响到反应速率、产物纯度等方面。
因此，在设计合成工艺时，需要合理设置反应条件，并进行精确控制，以保证聚合物合成的顺利进行。
综上所述，聚合物合成工艺设计是一个复杂而关键的过程，需要考虑多个因素的综合影响。
通过合适的单体选择、合成方法设计、溶剂系统设计以及反应条件控制，可以实现高效稳定的聚合物合成工艺，并产生优质的聚合物材料。
只有在每一个环节都做到精益求精，才能保证整个合成工艺的成功和产物的优良性能。
1。
聚合物合成工艺学总结
一：各聚合原理的分子量控制1.自由基聚合：控制平均分子量的手段：（1）严格控制引发剂的用量，一般仅为千分之几；（2）严格控制反应温度和其他反应条件；（3）选择适当的分子量调节剂并严格控制其用量。
2.线性缩聚：①线型高分子量缩聚物生产过程中单体转化率的高低对产品的平均分子量产生重要影响。
②缩聚物生产过程中两种二元官能团单体的摩尔比应严格相等，而加入适量的一元官能团单体以控制产品的平均分子量；③缩聚反应生成的小分子化合物须及时用物理方法或化学方法除去，其残存量对聚合度产生明显影响。
3.阴离子：单体用量。
二：丁苯橡胶为什么不用悬浮聚合？答：由于合成橡胶在室温下为弹性体状态，容易粘结成块，因此一般不能用本体聚合和悬浮聚合方法进行生产。
三：破乳的方法答：1）加入电解质：少量增大稳定性，过量破乳2)改变pH 值：脂肪酸的生成使乳液失稳3) 冷冻破乳：水先析出结晶，4)机械破乳：粒子的碰撞5) 稀释破乳：临界胶束浓度五：酸法制酚醛树脂碱法制酚醛树脂六：比较悬浮聚合和乳液聚合、本体聚合的优缺点。
悬浮聚合的特点：优点：用水作为连续相，聚合反应热易除去；操作安全；反应体系粘度较低；温度易控制；分离较容易；产品纯度较乳液聚合的高。
缺点：分散体系不稳定，间歇法生产。
乳液聚合的特点：优点：聚合反应热清除较容易；反应体系粘度低；分散体系的稳定性优良，可连续操作；产品乳液可直接用作涂料、粘合剂、表面处理剂。
缺点：分离过程较复杂，产生大量废水，直接干燥能耗大；聚合物杂质含量较高。
本体聚合的特点：优点：无反应介质，工艺过程简单。
缺点：聚合反应热的散发困难，反应温度难以控制，一般先进行预聚合，排除部分反应热；反应后期粘度大，单体反应不易进行完全.溶液聚合的特点：优点：聚合温度易控制，聚合物分子量分布及结构状态易调节。
缺点：聚合速度慢，设备利用率低，增加了溶剂回收和纯化工序，成本较高，有一定的危险性，聚合物分子量较低，转化率不高。
七.离子聚合与配位聚合反应在工业上有哪些应用？聚合实施方法有哪些？为什么不能采用悬浮聚合和乳液聚合生产？①阳离子聚合反应工业应用：聚异丁烯：聚乙烯亚胺；聚甲醛。
聚合物合成原理和工艺
分子设计的关键：合成反应的机理、条件及实施方法，因 为合成反应的结果决定了分子的组成、接枝的效率及物性。 配位聚合 定向聚合的核心问题：催化剂体系的研究。
优点：制得的高聚物具有立构规整结构
Chapter 2
自由基聚合:
当前许多重要的高分子材料，如HPPE、PVC、PS、 PMMA、聚乙酸乙烯酯、聚丙烯腈、氯丁橡胶、丁苯橡 胶、丁腈橡胶及ABS树脂等都是采用自由基聚合反应而成。
要求单体的特性：单体必须是亲核性，易与质子（阳离子） 相结合而被引发。
由于阳离子聚合反应的活性中心是一个正离子，所以单体必须是亲核
性的电子给予体。 如：
①双键上带有强供电子取代基的α-烯烃；
②具有共轭效应基团的单体； ③含O、N杂原子的不饱和化合物或环状化二烯）等.
两种类型的PVC树脂其颗粒形态主要取决于分散剂、搅拌
强度，尤其是分散剂。
反应的关键控制：在反应期间，反应体系的两相分散和稳 定作用极为重要，悬浮剂的加入和搅拌是悬浮聚合中最主 要和不可缺少的条件。
可用下途径使分散体系得到稳定和保护：
（1）加入某种物质以形成珠滴的保护层（膜）；
（2）增大水相介质的粘度，使珠滴间发生凝聚时的阻力增 加； （3）调整水相-单体界面间的界面张力，加强单体液滴维持 自身原有形状的能力；
（4）减少水和粘稠状珠滴的密度差，即使珠滴易于分散悬
浮。
半沉降周期t1/2(min)来评价分散剂的细度或分散液的稳定性。
将分散液倒入100ml量筒内，使其体积恰好到100ml刻度，然后静置，观察 清液-浑浊液界面下移情况，当清液界面降到50ml刻度的时间即为t1/2。
悬浮聚合工艺控制因素 :单体纯度、水油比、聚合反应温 度、聚合反应时间、聚合反应压力、聚合装置（包括聚合 釜传热、粘釜及清釜）等对聚合过程及产品质量都有影响，
聚合物合成工艺学
自由基聚合工艺基础及其应用引发剂种类过氧化物：R-O-O-R，如BPO、DCP等；偶氮化合物：AIBN；氧化-还原引发剂：H2O2-Fe2+、S2O8--Fe2+引发剂的选择（1）聚合实施方法；（2）聚合操作方式；（3）反应温度；（4）分解活化能Ed；（5）半衰期t0.5。
影响聚合物分子量的因素聚合反应温度，引发剂浓度和单体浓度，链转移剂的种类和用量1.随着反应温度的升高，聚合物的平均分子量降低2.自由基聚合反应所得聚合链的动力学链长与单体浓度和引发剂浓度的关系3.链转移剂的影响控制平均分子量的手段：1 严格控制引发剂的用量；2 严格控制反应温度和其他反应条件；3 选择适当的分子量调节剂并严格控制其用量。
本体聚合工艺特点优点：无反应介质，工艺过程简单。
缺点：聚合反应热的散发困难，反应温度难以控制，一般先进行预聚合，排除部分反应热；反应后期粘度大，单体反应不易进行完全。
悬浮聚合的特点优点：用水作为连续相，聚合反应热易除去；操作安全；反应体系粘度较低；温度易控制；分离较容易；产品纯度较乳液聚合的高。
缺点：分散体系不稳定，间歇法生产。
溶液聚合工艺特点优点：反应易控制，易调节产品的分子量及其分布。
缺点：聚合速度较慢，反应器收率降低，产品分子量分布窄，需回收溶剂。
悬浮聚合的配方单体相：单体、引发剂、分子量调节剂、润滑剂、防粘釜剂、抗鱼眼剂等。
水相：去离子水、分散剂、助分散剂、PH调节剂等。
水相/单体相（质量比）=75/25～50/50分散剂的作用１保护胶的分散稳定作用２无机粉状分散剂的分散稳定作用悬浮聚合不能用来生产橡胶的原因由于合成橡胶在室温下为弹性体状态，容易结块，因此一般不能用本体聚合和悬浮聚合方法进行生产，如果用溶液聚合法则必须增加溶剂回收工序，提高成本。
所以用自由基反应生产合成橡胶时，乳液聚合法是目前唯一的工业生产方法。
PVC悬浮聚合生产工艺框图（1）原料单体：纯度＞99.98%；反应介质：去离子水；主分散剂：纤维素醚、聚乙烯醇、明胶助分散剂：表面活性剂；引发剂：多用复合引发剂。
2014聚合物合成工艺讲义PS
基本概念：熔融指数、等规度 分子量：平均20～30万。 分子量与熔融指数的关系。 牌号命名的依据。 比重：0.9～0.91，是常见树脂中最轻的。
应用：聚丙烯主要用于生产编制制品、薄膜制品、注 塑制品、纺织制品等，是人们生活当中应用最广泛的 一种塑料原料。
拉丝制品
薄膜制品
注塑制品
注塑制品（续）
纤维制品
管材制品
聚合原理及产品用途
聚丙烯是重要的合成材料之一，用途广泛
纤维
聚合原理及产品用途
聚丙烯是重要的合成材料之一，用途广泛
薄膜
聚合原理及产品用途
聚丙烯是重要的合成材料之一，用途广泛
保险杠
仪表板、防擦条
聚合原理及产品用途
聚丙烯是重要的合成材料之一，用途广泛
我国消化吸收环管工艺技术，自行设计了多套规模为7万t/a的 PP装置，包括武汉石化、荆门炼油总厂。
环管法大型装置： 上海石化 20万t/a；茂名石化 30万t/a；镇海炼化 20万t/a； 绍兴石化 30万t/a。 在建项目：
天津石化 45万t/a；抚顺石化 30万t/a；武汉石化 40万t/a。
2 釜式工艺 日本三井油化公司
丙烯 1963年，获Nobel化学奖
二、聚丙烯发展历程（续）
1957年，意大利的Montecatini公司建立了第一套 5000吨/年的聚丙烯装置。
1957年，美国赫格里斯(Herculess)建立一套9000吨/ 年聚丙烯的生产装置。
其他实现工业化生产的国家：西德(1958)、法国 (1960)、日本(1962) 。
9.2 聚丙烯 Polypropylene (PP)
9.2.1 概述
PP有等规、间规、无规三种立体异构物。 工业生产的PP要求等规PP含量在95%以上。称PP）是由丙烯聚合而成的一种热 塑性塑料