聚合物基础知识
【采油PPT课件】聚合物驱油基础知识
60
0
200
400
600
800
1000
1200
聚合物用量（PV.mg/L）
喇南一区中心井含水与聚合物用量关系
40
产 油
30 (104t)
年产油 比例 累积产油
33.8
26.74 24.4
31.15
33.07
34.50
40
年 产 油 比 30 例
（％）
20
10 2.38
0 0
19.3 18.33
11.67 8.42
喇南一区油层注聚前后流度变化
试验 区块
一区葡 I1-2
流动 系数
872
注聚前
吸水厚 流度 度(m) (k/μ)
14.8 58.7
流动 系数
注聚后
吸水厚 度（m）
流度 (k/μ)
k/μ下 降幅度 （%）
144
14.8
9.7
82.2
油井生产压差放大，产液指数下降
生产
10.0 8.0
6.07
6.75
7.08
压差
6.0 4.0 3
3.77 3
生产压差放大4.26MPa
2.0 0
150
300
450
600
750
产液 指数
4.0 3.5 3.37 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0
0
3.76 2.6
150
产液指数下降幅 度62.7%
1.49
1.38
1.4
300
450
600
喇南一区生产压差、产液指数变化曲线
粘7 度
6
5
4
3 20
聚氨酯基础知识
聚氨酯是由多异氰酸酯和聚醚多元醇或聚酯多元醇或/及小分子多元醇、多元胺或水等扩链剂或交联剂等原料制成的聚合物。
通过改变原材料种类及组成，可以大幅度地改变产品形态及其性能，得到从柔软到坚硬的各种产品。
聚氨酯材料可在较宽的硬度范围具有较高的弹性及强度、优异的耐磨性、耐油性、耐疲劳性及抗震动性，具有优异的综合性能。
聚氨酯制品形态有软质、半硬质及硬质泡沫塑料、弹性体、油漆涂料、胶粘剂、密封胶、合成革涂层树脂、弹性纤维等，广泛应用于现代工业和日常生活的许多领域。
异氰酸酯，Isocyanate异氰酸酯是含有活性NCO基团一类化合物，包括单异氰酸酯和二异氰酸酯以及多异氰酸酯等。
单异氰酸酯是有机合成的重要中间体，可制成一系列杀虫剂、除草剂，也用于改进塑料、织物、皮革等的防水性。
TI，对甲苯磺酰异氰酸酯，一种很常用的密封胶的脱水剂和吸水剂。
二异氰酸酯和多异氰酸酯用于合成聚氨酯泡沫、橡胶、弹性体、涂料和胶粘剂等材料。
目前应用最广、产量最大的是：甲苯二异氰酸酯（Toluene Diisocyanate，简称TDI）；二苯基甲烷二异氰酸酯（Methylenediphenyl Diisocyanate，简称MDI）。
这两类异氰酸酯及其衍生物，由于分子中苯环和NCO相邻，其制品时间长了会有一定黄变效应。
非黄变的异氰酸酯，如HDI、IPDI、HMDI、XDI等TDI工业常用的TDI是2,4-TDI和2,6-TDI两种异构体的混合物，3种常用的牌号：TDI-80/20，TDI-100和TDI-65/35。
前面的数字表示组成中2，4-TDI 的含量。
分子量：174，NCO含量为48.3%，无色透明液体，易挥发刺激性气体，剧毒，对人体毒害较大，运输、处置、储存都需要采取预防措施，确保安全。
MDI分子量：250，NCO含量33.6%。
一般有2,4′-MDI和4,4′-MDI两种异构体。
产品分类：纯ＭＤＩ、聚合ＭＤＩ、液化ＭＤＩ、改性ＭＤＩ等纯MDI纯MDI，全为4,4′-MDI，常温下为白色到微黄色晶体，５度以下密封储藏，保质期为三个月。
聚合物反应工程基础知识总结
聚合物反应工程基础知识总结第一章（填空、选择、简答）1.聚合物反应和聚合物生产的特点：①反应机理多样，动力学关系复杂，重现性差，微量杂质影响大。
②除了要考虑转化率外，还要考虑聚合度及其分布，共聚物组成及其分布和序列分布，聚合物结构和性能等。
③要考虑反应时候的聚合物流动、混合、传热、传质等问题。
④要考虑反应器放大的问题。
2.本课程研究内容：1)聚合物反应器的最佳设计。
2)进行聚合反应操作的最佳设计和控制。
第二章（所有题型）化学反应器：完成化学反应的专门容器或设备。
1、反应器分类：1)按物料相态分类（这个老师重点上没说）2)按结构型式分类类型优点缺点举例釜式反应器优点：结构简单，加工方便，传质、传热效率高，适应性强，操作弹性大，连续操作时温度、浓度易控制，产品质量均一，适于多品种、小批量生产。
要求达到高转化率时，反应器容积大顺丁橡胶，丁苯橡胶，聚氯乙烯管式反应器结构简单、加工方便，耐高压，传热面大，热交换效率高，容易实现自动控制对慢速反应管子要求长且压降大高压聚乙烯的生产，石脑油的裂解，轻油裂解生产乙烯塔式反应器挡板型: 适于快速和中速反应过程，结构复杂固体填充式: 结构简单，耐腐蚀，适于快速和瞬间反应过程不同塔不同，书上没说，具体见老师ppt吧o(╯□╰)o苯乙烯的本体聚合，已内酰胺的缩聚流化床反应器传热好，温度均匀，易控制催化剂的磨损大，床内返混大，高转化率难丙烯氨氧化制丙烯腈，萘氧化制苯酐，聚烯烃的生产3)按操作方式分类间歇反应器：在反应之前将原料一次性加入反应器中，直到反应达到规定的转化率，即得反应物，通常带有搅拌器的釜式反应器。
优点是：操作弹性大，主要用于小批量生产。
连续操作反应器：反应物连续加入反应器产物连续引出反应器，属于稳态过程，可以采用釜式、管式和塔式反应器。
优点是：适宜于大规模的工业生产，生产能力较强，产品质量稳定易于实现自动化操作。
半连续操作反应器：预先将部分反应物在反应前一次加入反应器，其余的反应物在反应过程中连续或断连续加入，或者在反应过程中将某种产物连续地从反应器中取出，属于非稳态过程。
GPC基础知识指南
分子结构与物理性质
• 分子量的影响，定性关系
性质/工艺参数
冲击强度 融化粘度 加工温度 脆性 拉伸能力 (纤维) 融流
随MW增加
分子结构与物理性质
• 分子量的影响
– Mn 与流动性质有关 – Mw 与强度性质有关，例如张力及抗冲击力 – Mz 与延伸及柔韧性有关 – MZ+1 与挤出膨胀（die swell）有关
• 聚合物的分子结构
– 与物理性质之间的关系
• 用色谱进行聚合物性质的测定
– 聚合物的GPC及梯度HPLC分析
• 探讨聚合物色谱
– 样品制备 – 色谱柱的选择 – 分离模式
内容概要
聚合物的分子结构
• 大分子的性质
– 分子量 – 化学组成(Chemical Composition) – 化学结构(Chemical Structure) – 组装结构(Architecture)
及温度
– 例如聚苯乙烯在THF及甲苯中的分子体积不同
• BOCOF 理论
用GPC仪器可得到什么
• 分子量的分布图
– 是从一组GPC柱中，按照分子量的大小不同流出的 聚合物“信封”
• 通过计算，得到各种平均分子量
两种聚合物的差别有多大？
从谱图上基本看不出 这两个聚合物的差异，但 是他们的Mw有19％的差 异 ， 而 其 Mn 也 有 10.5% 的差异
不同类型聚合物色谱的应用
• IPC（HPLC）用来测量聚合物的混合物及共聚 物化学组成分布（CCD）
• SEC（GPC或GFC）用来测量分子量统计数据 （平均分子量）及分子量分布（MWD）
– 主要任务是测定分子量分布 – GPC还提供聚合物组装结构（支化度等）的信息
聚合物流变学基础知识
四章聚合物流变学基础1.与低分子物相比，聚合物的黏性流动有何特点？答：绝大多数低分子物具有牛顿流体的性质，即其粘性仅与流体分子的结构和温度有关，与切应力和切变速率无关。
比如水、甘油等。
高分子稀溶液也是。
而大部分聚合物熔体属于非牛顿流体中的假塑性流体，随剪切力增加而变稀。
与低分子物相比，聚合物的粘性流动（流变行为，主要是指聚合物熔体，而不包括聚合物溶液）具有如下特征：（1）聚合物熔体流动时，外力作用发生粘性流动，同时表现出可逆的弹性形变。
（2）聚合物的流动并不是高分子链之间的简单滑移，而是运动单元依次跃迁的结果。
（3）它的流变行为强烈地依赖于聚合物本身的结构、分子量及其分布、温度、压力、时间、作用力的性质和大小等外界条件的影响。
（4）绝大数高分子成型加工都是粘流态下加工的，如挤出，注射，吹塑等。
（5）弹性形变及其后的松驰影响制品的外观，尺寸稳定性。
2.什么是牛顿型流体和非牛顿型流体？使用流变方程和流动曲线说明非牛顿型流体的类型。
答：牛顿粘性定律：某些液体流动时切应力τ与切变率D之比为液体的粘度。
遵循牛顿粘性定律的液体称为牛顿流体,凡是流体运动时其切变率D与切应力τ不成线性关系的流体称为非牛顿流体。
η=K(dvx/dy)n= Kγn-1式中，K为稠度系数，N•S”／m ；为流体特性指数，无因次，表示与牛顿流体偏离的程度。
由方程式可见：①当n=1时，η=K，即K 具有粘度的因次．此时流体为牛顿流体；②当η<1时，为假塑性或剪切变稀流体；③当η>l时，为膨胀塑性或剪切增稠流体；④当剪切应力高于流动前的剪切屈服应力的流体叫宾哈流体3.何为表观黏度？试述大部分聚合物熔体为假塑性流体的理由。
答：表观黏度为非牛顿流体剪切应力，即剪切速率曲线上的任一点所对应的剪切应力除以剪切速率。
因为大部分的聚合物是热塑性塑料而热塑性塑料的剪切速率在10-104S-1。
流动曲线是非线性的，剪切速率的增加比剪切应力增加的快，并且不存在屈服应力，流体特征是黏度随剪切速率或剪切应力的增大而降低。
EMS聚合物及尼龙材料基础知识
EMS聚合物的发展历程
起源
EMS聚合物起源于20世纪60年代，由德国 Emser公司开发成功。
发展
经过几十年的发展，EMS聚合物在生产工艺、性能 和应用领域等方面得到了不断改进和提高。
现状
目前，EMS聚合物已经成为一种广泛应用于 汽车、工业和医疗等领域的材料，市场需求 持续增长。
02 EMS聚合物的基本结构与 性能
尼龙材料的基本性能
机械性能
01
尼龙具有良好的强度、硬度和耐磨性，使其适用于各种需要承
受重负荷的场合。
热性能
02
尼龙具有优良的耐热性和耐低温性，可在较宽的温度范围内保
持稳定的性能。
化学稳定性
03
尼龙对大多数酸、碱和溶剂具有较好的耐受性，使其在各种化
学环境中都能保持稳定。
尼龙材料与其他材料的比较
与金属的比较
EMS聚合物具有优良的抗冲击性 和耐疲劳性，以及较高的强度和 刚性。这些特性使其适用于需要 承受重负荷和冲击的领域。
热性能
EMS聚合物具有较高的热变形温 度和良好的耐热性，使其能够在 较高温度下保持稳定。
化学稳定性
EMS聚合物对大多数酸、碱和盐 等化学物质具有较好的耐受性， 适用于各种化学环境。
EMS聚合物与其他聚合物的比较
具有良好的弹性和耐疲劳性、优异的 耐化学药品性和耐油性、低温柔韧性 、良好的加工性能和低成本等特点。
EMS聚合物的主要用途
01
02
03
汽车零部件
用于制造汽车密封件、减 震器、管路等。
工业制品
用于制造各种工业用橡胶 制品，如输送带、密封圈、 软管等。
医疗用品
由于其无毒、无味、无刺 激的特性，可用于制造医 疗用品，如导管、手套等。
聚丙烯基础知识
第一章 聚丙烯的结构和性质第一节 聚丙烯的结构一、分子结构由丙烯聚合的高分子化合物，聚合反应中链增长的方式，即下一个单体连接到分子链上的形式决定了分子链的形状和甲基的空间排列，决定其立构规整度，进而决定其结晶结构、结晶度、密度及相关的物理机械性能。
1．等规聚丙烯（iPP ）、间规聚丙烯（sPP ）和无规聚丙烯（aPP ）聚丙烯立构中心的空间构型有D 型和L 型两种：如果此立构中心D 型或L 型单独相连，就构成iPP ：如果立构中心D 型和L 型交替连接，就构成sPP ：如果立构中心D 型和L 型无规则地连接，甲基无规则地分布在主链平面两侧，就构成了aPP ：D ： CH 3C CH2 H L ： H CCH2 CH 3 CH 3 C CH2 HH C CH2 CH 3 CH 3 C CH2 H CH 3CCH2 H 或 H C CH2 CH 3 HCCH2 CH 3 H C CH2 CH 3 CH 3 C CH2 H CH 3CCH2 H H C CH2 CH 3等规聚丙烯是高结晶的高立体定向性的热塑性树脂，结晶度60%~70%，等规度>90%，吸水率0.01%~0.03%，有高强度、高刚度、高耐磨性、高介电性，其缺点是不耐低温冲击，不耐气候，静电高。
间规聚丙烯结晶点较低（与等规聚丙烯相比），为20%~30%，密度低（0.7~0.8g/cm 3），熔点低（125~148℃），分子量分布较窄（M w /M v =1.7~2.6），弯曲模量低，冲击强度高，最为优异的是透明性、热密封性和耐辐射性，但加工性较差（以茂金属催化剂聚合可得间规度大于80%的间规聚丙烯）。
无规聚丙烯分子量小，一般为3000至几万，结构不规整，缺乏内聚力，在室温下是非结晶、微带粒性的蜡状固体。
2．无规共聚物、抗冲共聚物和多元共聚物丙烯-乙烯无规共聚物：使丙烯和乙烯的混合物聚合，所得聚合物的主链上无规则地分布着丙烯和乙烯链段，乙烯含量一般为1%~4%（质量分数），乙烯抑制丙烯结晶，使无规共聚物结晶度下降，熔点、玻璃化温度、脆化点降低，结晶速度变慢，材料变软，透明度提高，韧性、耐寒性、冲击强度均较均聚物提高，主要用于高抗冲击性和韧性制品。
全面,详细的PU基本知识
聚氨酯基本常识一、聚氨酯基础知识聚氨酯树脂制成的产品有泡沫塑料、弹性体、涂料、胶粘剂、纤维、合成皮革、铺面材料等到品种。
广泛用于机电、船舶、航空、车辆、土木建筑、轻工业以及纺织等领域。
（一）PU制品的基本组成：生产聚氨酯（PU）制品，其所用的原材料按性质、功能来分，可分为如下几个组份：组份一：异氰酸酯（盐）类—此类原料是PU树脂主要原料之一。
其官能团为：—NCO（即为异氰酸酯基），此类原料中一般在其分子结构中有两个或两个以上的—NCO基。
常用的原料有：MDI、PAPI、TDI三种。
特殊的：HDI（1，6—己二异氰酸酯），IPDI（异佛尔酮二异氰酸酯），H12MDI（二环己基甲烷二异氰酸酯），HTDI （甲基环己基二异氰酸酯）。
XDI（苯二亚甲基二异氰酸酯），NDI（萘—1，5—二异氰酸酯）。
改性的异氰酸酯类：是指过量的异氰酸酯与含活泼氢类化合物反应，生成末端是—NCO的预聚物。
如液化MDI（碳化二亚胺改性MDI），鞋底原液B料（聚酯多元醇改性MDI），弹性体所用的预聚物等。
组份二：活泼氢类——此类原料是PU树脂主要原料之一。
一般在其分子结构中有两个或两个以上的羟基（—OH）或胺基（—NH2）等。
常用的有：聚酯多元醇，聚醚多元醇，二元醇（EG，BDO，1，6—HDO，PG等），MOCA，TMP，HQEE，水等组份三：溶剂类—此类原料量大，在合成中不参与反应。
常用的有：DMF，MEK，TOL，ETAC，CY，二甲苯，汽油，水等。
组份四：助剂类—此类原料量少，但对制品的品质影响很大，同时其种类很多，根据其作用来分有：催化剂：有机锡类（DBTDL，辛酸亚锡），叔胺类（三亚乙基三胺，三乙醇胺，三乙胺等）表面活性剂：改善制品内部或表面性质。
如硅油匀泡剂（DC—193，DC—5043），DS—80，OT—70等。
抗氧化剂：防止制品在制作过程中，被空气氧化发生颜色变化。
常用的是BHT，I—1010等。
着色剂：分无机和有机颜料，常将颜料与多元醇研磨成糊状物——色浆或色膏，有红、黄、绿、蓝、黑五种颜色。
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强 度
C
B
A
• 高分子的强度与分 子量密切相关
聚合度
第一章 涂料
A 点是初具强度的最低聚合度，A 点以上强度随分子链迅速增加 B 点是临界点，强度增加逐 渐减 慢
A B
尼龙 纤维素 乙烯基 聚合物 40 60 100 150 250 400
C 点以后强度不再明显增加
不同高分子初具强度的聚合 度和临界点的聚合度不同，如
MZ
mi M i
2 N M i i
3 N M i i
第一章 涂料 •
⑶ 平均相对分子质量Fra bibliotek① 数均相对分子质量Mn (number –average molecular weight)。
固体聚合物具有一定的力学强度,可抽丝、能制膜。
第一章 涂料
• 分子量多大才算是高分子？ 其实，并无明确界限，一般
- - - - - < 1000 < - - - - - - - - - - - - < 10000 < - - - - -
低分子
过渡区（齐聚物）
高聚物
一般高分子的分子量在 104 ～106 范围 超高分子量的聚合物 的分子量高达106 以上
mi M i mi
Ni M
2 i
Ni M i
③粘均相对分子质量Mv(viscosity–average molecular weight)
Mv mM ∑ =( m ∑
i i α i 1/α
)
N M ∑ =( NM ∑
i i
α +1 i 1/α
)
i
④Z均相对分子质量
MZ
2 m M i i
•
•
n——重复单元的数目；
Xn——结构单元的数目,即平均聚合度。
第一章 涂料
聚合物的基本特征
1.相对分子质量方面的特征——分子量大
分子量大是高分子的根本性质 高分子的许多特殊性质都与分子量大有关，如： 高分子的溶液性质： 难溶，甚至不溶，溶解过程往往要经过溶胀阶段 溶液粘度比同浓度的小分子高得多 分子之间的作用力大,只有液态和固态,不能汽化
第一章 涂料 聚合物的结构式：[ 重复单元的结构 ]n 聚乙烯的结构式为
( 重复单元的结构 ) n
[ CH2 CH2 ]n
聚氯乙烯的结构式为
[ CH2 CH ]n Cl
聚苯乙烯的结构式为
[ CH2 CH ]n
聚丁二烯的结构式为
[ CH2 CH CH CH2 ] n
第一章 涂料 聚醋酸乙烯酯的结构式为
◆参考书目 第一章 涂料 • 1. 涂料工艺编委会编，涂料工艺．（上，下），北京：化学工 业出版社，1997.12 • 2. 倪玉德主编，涂料制造技术，北京：化学工业出版社材料科 学与工程出版中心，2003 • 3. 马庆麟主编，涂料工业手册，北京：化学工业出版社，2001 • 4. 东北林学院 主编，胶粘剂与涂料，北京：中国林业出版社， 1981.9 • 5. 姜英涛编著，涂料基础，北京：化学工业出版社，2004 • 6. 李兰亭 编，胶粘剂与涂料，北京：中国林业出版社，1992.2 • 7. 徐秉恺等编著，涂料使用手册，南京：江苏科学技术出版社， 2000.04 • 8. (美) D.Satas, Arthur A. Tracton编；赵风清, 肖纪君等译， 涂料涂装工艺应用手册，北京：中国石化出版社，2003 • 9. 张跃军，王新龙编著，胶粘剂新产品与新技术，南京：江苏 科学技术出版社，2003.03 • 10. 程时远， 李盛彪， 黄世强编著，胶粘剂，北京：化学工业 出版社精细化工出版中心，2001 • 11. 宋小平[等] 编著，胶粘剂制造技术，北京：科学技术文献 出版社，2002
聚氯乙烯 5～15 聚苯乙烯 10～30
尼龙-66 1.2～1.8
2.相对分子质量具有多分散性
什么是分子量的多分散性（Polydispersity） ？ 高分子不是由单一分子量的化合物所组成
第一章 涂料 ② 质均相对分子质量Mm(weight –average molecular weight)
Mm
第一章 涂料 一、 聚合物的基本概念 ⒈ 重复单元(structural repeating unit)和链节
CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH Cl Cl Cl Cl
CH2 CH Cl
聚合物大分子中以共价键相互连接的、 重复结构单元: 重复出现的、小而简单的结构单位。 链节: “重复单元”似大分子链的一个环节。
高分子的加工性能与分子量有关
分子量过大, 聚合物熔体粘度过高, 难以成型加工 达到一定分子量，保证使用强度后，不必追求过高 的分子量
第一章 涂料
常用的聚合物的分子量（万）
塑料
聚乙烯
分子量
6～30
纤维
涤纶
维呢纶
分子量
1.8～2.3
6～7.5
橡胶
分子量
天然橡胶 20～40
丁苯橡胶 15～20 顺丁烯胶 25～30
[ CH2 CH ]n OCOCH3
聚甲基丙烯酸甲酯的结构式为
CH3 [ CH2 C ]n COOCH3
聚乙烯-醋酸乙烯共聚物的结构式为
[ CH2 CH2 ]n [ CH2 CH ]m OCOCH3
第一章 涂料 ⒉ 结构单元(constitutional unit)和单体单元 涤纶树脂大分子的结构式为
OCH2CH2O
结构单元
O C
结构单元 重复单元
O C
n
结构单元：重复单元中包括的最小的不能再分的结构单位。 • • 单体单元：结构单元的结构与单体的结构除电子结构改变 外, 化学组成相同。
•
该结构单元也可称为单体单元。
第一章 涂料 • ⒊ 平均聚合度(average degree of polymerizition)
•
•
平均聚合度: 一个大分子中“结构单元”的(平均)数目。
记作Xn 。 对于聚氯乙烯一类大分Xn = n 对于尼龙、涤纶一类大分子 Xn = 2n 聚合物的数均相对分子质量Mn可由下式计算
•
• •
•
• • 式中
Mn = M0.n= Xn.M
M0——重复单元的相对分子质量； M——结构单元的相对分子质量的平均值；
第一章 涂料
聚合物
• • • • 一、聚合物的基本概念 重复单元和链节 结构单元和单体单元 平均聚合度
二、聚合物的基本特征 相对分子质量方面的特征 结构方面的特征 聚集态特征
•
• • • •
三、聚合物的分类
按聚合物的性能和用途 按合成聚合物的聚合反应类型 按聚合物大分子结构形态
按聚合物主链结构的化学组成 四、聚合物的命名 一般命名法 系统命名法