第一章绪论

箭叶式圆盘涡轮
一种以径流为主的搅拌器，但其浆叶剖面为抛物面， 因而轴向有上下两股斜向循环流，适用于气体分散、吸收、 传质、混合、固液悬浮等操作。 适合于中低粘度的物料搅拌。 适合于中低粘度的物料搅拌。
框、 锚 式 搅 拌 器
此类搅拌器为慢速型搅拌器，适用于中高粘度液体的 混和、传热或反应等过程。
螺 杆 式 搅 拌 器
3、聚合方法的选择原则 、 反应原理 产品形态 产品用途 生产成本 环境影响 聚合方法： 聚合方法： 本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合、 熔融缩聚、界面缩聚、固相聚合、等等。
4、间歇聚合和连续工艺 、 （1）间歇聚合 ） 聚合物在聚合反应器中分批生产的，当反应达到要求的转 化率时，将聚合物从聚合反应器中卸出，工艺流程：
2、工艺和设备要求： 、工艺和设备要求： 工艺要求： 工艺要求：采用高度自动化控制，确保反应工艺条件的均 一稳定。因为反应条件的波动将影响产品的结构和分子量及其 分布。 集散控制技术（ ）：即 集散控制技术（DCS）： Distributed control system，含义 ）： 是分散控制集中管理。DCS 是计算机技术、数字通讯技术和现 代控制技术结合的产物，是信息时代的控制技术。通常 DCS 控 制系统的体系结构分为三层：现场控制级、集中操作监视级、 综合信息管理级。DCS 是面向整体，面向系统的控制技术，目 标是整个系统的最优化控制，包括现场实时控制的最优化和综 合信息管理的最优化。 设备要求： 设备要求：要求聚合生产设备能安全生产、经济耐用、设 计合理、方便操作、不含“环保协约”规定的有害物质、不污 染聚合产品。一般使用不锈钢、搪玻璃、不锈钢/碳钢复合材 料反应釜。
(四) 分离过程 四 包括未反应单体的分离、脱除溶剂、催化剂、低聚物、 包括 机械杂质等过程与设备。
8、20 世纪 80 年代的功能高分子合成 、 功能高分子： 功能高分子： 对物质、能量和信息具有传输、转换或贮存作用的高分子 及其复合材料称为功能高分子。 功能能高分子分类： 功能能高分子分类： 按照材料的功能或用途所属的学科领域，可以将功能高分 子材料分为化学、物理和生命功能高分子材料三大类。 化学功能高分子： 离子交换树脂；
聚合物合成工艺学
课时： 课时：48 学分： 学分：3 课程性质： 课程性质：限选 考试类别： 考试类别：考查 教材： 教材： 《高聚物合成工艺》，王久芬主编，北京，国防工业出版 社，2005年7月，第一版。 参考书： 参考书： 1. 赵德仁主编，《高聚物合成工艺学》，化学工业出版社， 第二版，1997。 2. 李克友等编，《高分子合成原理及工艺学》，科学出版 社，2001。
第一节 高分子合成工业发展简况
1、19 世纪以前对天然高分子材料的直接利用和加工利用 、 食品淀粉、蛋白质的加工利用； 棉、麻、丝、毛、皮、木、竹的加工利用； 天然橡胶、生漆、天然油脂的加工利用。 2、19 世纪对天然高分子化合物的化学改性 、 1839年，美国人发明了天然橡胶的硫化； 1855年，英国人由硝酸处理纤维素制得塑料 (赛璐珞)； 1883年，法国人发明了用乙酸酐与纤维素制人造丝 (粘胶纤维)。
进料 → 反应 → 出料 → 清理 优点： 优点：便于改变工艺条件，灵活性大，容易改变品种和 牌号，方便小批量生产。 缺点： 缺点：不易实现操作过程的全部自动化，不同批次产品 的规格难以控制严格一致；反应器单位容积单位时间内的生 产能力受到影响，不适于大规模生产。
（2）连续聚合 ） 反应原材料连续进入聚合反应器，反应得到的聚合物连 续不断地流出聚合反应器。 连续进料 → 反应 → 连续出料 优点： 优点：容易实现操作过程的全部自动化，聚合反应条件稳 定，产品的质量规格稳定；设备密闭，污染少，损耗少，生产 效率高，成本较低。 缺点： 缺点：不宜经常改变产品牌号，不方便小品种生产。
5、20 世纪 50 年代配位聚合的发现及重要合成高分子材料 低压高密度聚乙烯、聚丙烯、顺丁橡胶、聚甲醛等。 6、20 世纪 60 年代的主要合成高分子材料 芳香族聚酰胺、聚酰亚胺 (PI) 、聚苯醚（PPO）、聚对苯 、聚苯醚（PPO）、聚对苯 二甲酸丁二醇酯（PBT）； 二甲酸丁二醇酯（PBT）； 异戊橡胶、乙丙橡胶。 7、20 世纪 70 年度高分子合成工业的高效化、自动化、大型化 年度高分子合成工业的高效化、自动化、 230 吨 PVC 悬浮聚合釜； 年产 30 万吨 PE 和 PP 生产装置， 1972年，北京燕山石 1972年，北京燕山石 化总厂引进年产 30 万吨乙烯装置， 1976 年建成投产。1976 年建成投产。1976 年－1978年，又引进 年－1978年，又引进 4 套年产 30 万吨乙烯及其配套装置，分 别建在大庆石化总厂、齐鲁石化公司、南京扬子石化公司和 上海金山石化总厂。
二、聚合物的生产过程 原料准备与精制过程 催化剂(引发剂)配制过程
聚合反应过程
分离过程
聚合物后处理过程
回收过程
(一) 原料准备与精制过程 一
※ 包括单体、溶剂等原料的贮存、洗涤、干燥、调整浓度等过程 包括
与设备。 讨论：单体贮存的注意事项有哪些？ ※ 讨论：单体贮存的注意事项有哪些？ a. 防止单体与空气接触，以免产生过氧化物，甚至爆炸。 b. 提供可靠的措施，保证在任何情况下贮罐不会产生过高的 压力，以免贮罐爆破。贮存气体状态单体的贮罐应当是耐压容器。 贮罐还应当远离反应装置，以减少着火危险。 c. 严格防止有毒易燃的单体及溶剂从贮罐、管道和泵等设备 任意环节中泄漏。 d. 防止单体贮存中发生自聚现象，必要时应当添加阻聚剂。
3、20 世纪初合成高分子树脂的工业化 酚醛树脂、丁钠橡胶、醇酸树脂、脲醛树脂、聚醋酸乙 烯酯、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯等。 4、20 世纪 30－40 年代三大合成高分子材料工业的形成 30－ 合成塑料：聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚偏氯乙烯、聚苯乙烯、 合成塑料： 聚对苯二甲酸乙二醇酯、高压聚乙烯、ABS 聚对苯二甲酸乙二醇酯、高压聚乙烯、ABS 树脂、聚氨酯、 聚四氟乙烯、中压高密度聚乙烯； 合成纤维：尼龙－66、尼龙－、聚氯乙烯纤维、聚丙烯腈 合成纤维：尼龙－66、尼龙－6 纤维、聚氨酯纤维、涤纶纤维、维尼纶纤维； 合成橡胶：氯丁橡胶、丁基橡胶、丁苯橡胶。 合成橡胶：
（三）聚合反应过程 包括聚合和以聚合釜为中心的有关热交换设备及反应 包括 物料输送过程与设备。 聚合反应过程中涉及到的几个重要方面： 1、聚合产物的形态 、 坚韧块状固体； 很细的粉状固体； 具有不同粒径分布的粒状固体； 粘性半固体； 粘稠状液体； 高粘度溶液； 粘度很小的聚合物乳液，等等。 应根据聚合产物形 态的不同设计相应 的分离及后处理的 工艺和设备。
(二) 引发剂的配制过程 二 包括聚合用引发剂和助引发剂的制造、溶解、贮存、调整浓 ※ 包括 度等过程与设备。 常用的引发剂： ※ 常用的引发剂：过氧化物和偶氮化合物，过硫酸盐，烷基金 属化合物 (如烷基铝，烷基锌等) ，金属卤化物 ( TiCl4，TiCl3等) 以及路易士酸 (BF3、SnCl4，FeCl3等) 。 ※ 讨论：引发剂的危险性及使用注意事项 讨论： 多数引发剂受热后有分解爆炸的危险，干燥纯粹的过氧化 物易分解。因此工业上过氧化物采用小包装，低温贮存，防火， 防撞击。液态过氧化物配成溶液、避光、低温贮存。 常用的烷基金属引发剂很危险，遇空气易燃烧或遇水爆炸， 金属卤化物易水解生成腐蚀气体。如烷基铝应配制成 15％－ 20％ 的加氢汽油或苯或甲苯溶液，并充氮保护。
5、聚合反应器 、 进行聚合反应的设备叫做聚合反应器。 根据聚合反应器的形状主要分为： 釜式聚合反应器 管式反应器 塔式反应器 螺旋挤出机式反应器 板框式反应器等。 釜式反应器是最重要、使用最普遍的反应器。 釜式反应器
不锈钢聚合釜 构造： 构造：锅体、 锅盖、搅拌器 搅拌器、夹套、 搅拌器 支承、传动装置、轴 封装置、溢油槽、电 加热棒、测温装置、 测压表等。
物理功能高分子： 光活性高分子、导电高分子； 生物功能高分子： 高分子药物、医用高分子材料 。
9、高分子合成理论的发展方向 、 （1）与无机化学、配位化学、有机化学等的融合与渗透，吸 取这些学科领域的研究成果开发新的引发/催化体系，这是合 成化学的核心，是高分子合成化学与聚合方法原始创新发展的 关键。对于传统的工业化单体，需要利用新型引发/催化体系 和相应聚合方法，研究开发合成新的微观结构的聚合物新材料。 （2）与有机合成化学和高分子化学紧密结合，将有机合成化 学的先进技术“嫁接”到高分子合成化学中，研发高分子合成 的新方法，实现高分子合成的可设计化、定向化和控制化，这 里包括通过非共价键的分子间作用力结合来“合成”超分子体 系。 （3） 在大分子工程方面，不仅要达到控制聚合物的分子量与 分子量分布，而且要开发设计合成多种拓扑结构的聚合物链 （如超支化聚合物、星型多臂嵌段共聚物、树枝状聚合物、浓 密刷型聚合物等）的新合成技术。
第二节 高分子化合物的生产过程 一、高分子合成工业及其与相关工业部门的联系 高分子合成工业： 高分子合成工业 将石油炼制（煤化工）、基本有机合成工业生产的单体， 经过聚合反应合成高分子化合物，从而为高分子合成材料成型 工业提供基本原料。 基本原料： 基本原料 石油、天然气、煤炭等为原材料。 生产部门： 生产部门 包括石油（煤）开采、石油炼制（煤化工）、基本有机合 成、高分子合成、高分子合成材料成型等工业部门，这些工业 部门之间相互关联，关系密切。
第一章 绪 论
第一节 高分子工业和高分子科学发展简史 第二节 高分子化合物的生产过程 第三节 高分子合成工业的三废处理与安全生产
第一章 绪 论
高分子合成工业是国家的重要经济支柱之一 ！！
例1. 生产 1 kt 天然橡胶，要 300 万株橡胶树，占地约 3 万亩， 而且需 5000-6000 人。而生产 1 kt 合成橡胶，厂房占地仅 l0 亩 左右，仅需几十人。现代化的合成橡胶生产装置一条生产线年 产量可高达 5-8 万 t 。年产 100 万 t 天然橡胶可节约 1000 万亩 土地，节约种植劳动力 500 万人。 例2. 一个年产 10 万 t 合成纤维工厂相当于 200 多万亩棉田的产 量，也相当于 2000 万多头绵羊的年产毛量，我国如能年产 100 万 t 合成纤维，可节约 2000 多万亩土地，可养活 3000-4000 万 人口。 2009年1-7月份国内的塑料制品累计总产量在 2388万吨；2009年 1-6月全国规模以上纺织企业累计生产化学纤维 1200万吨 ；2009年 前4个月国内合成橡胶产量达到 106 万吨 。