高聚物合成工艺学-第三版解析
聚合物合成工艺学思考题及 其答案
第一章1.简述高分子化合物的生产过程。
答：(1)原料准备与精制过程; 包括单体、溶剂、去离子水等原料的贮存、洗涤、精制、干燥、调整浓度等过程和设备。
(2)催化剂(引发剂)配制过程; 包括聚合用催化剂、引发剂和助剂的制造、溶解、贮存。
调整浓度等过程与设备。
(3)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物料输送过程与设备.(4)分离过程；包括未反应单体的回收、脱出溶剂、催化剂，脱出低聚物等过程与设备。
(5)聚合物后处理过程；包括聚合物的输送、干燥、造粒、均匀化、贮存、包装等过程与设备。
(6)回收过程；主要是未反应单体和溶剂的回收与精制过程及设备。
2 简述连续生产和间歇生产工艺的特点答：间歇生产是聚合物在聚合反应器中分批生产的，经历了进料、反应、出料、清理的操作。
优点是反应条件易控制，升温、恒温可精确控制，物料在聚合反应器中停留的时间相同，便于改变工艺条件，所以灵活性大，适于小批量生产，容易改变品种和牌号。
缺点是反应器不能充分利用，不适于大规模生产。
连续生产是单体和引发剂或催化剂等连续进入聚合反应器，反应得到的聚合物则连续不断的流出聚合反应器的生产。
优点是聚合反应条件稳定，容易实现操作过程的全部自动化、机械化，所得产品质量规格稳定，设备密闭，减少污染。
适合大规模生产，因此劳动生产率高，成本较低。
缺点是不宜经常改变产品牌号，不便于小批量生产某牌号产品。
3. 合成橡胶和合成树脂生产中主要差别是哪两个过程，试比较它们在这两个生产工程上的主要差别是什么？答:合成树脂与合成橡胶在生产上的主要差别为分离工程和后处理工程。
分离工程的主要差别：合成树脂的分离通常是加入第二种非溶剂中，沉淀析出；合成橡胶是高粘度溶液，不能加非溶剂分离，一般为将高粘度橡胶溶液喷入沸腾的热水中，以胶粒的形式析出。
后处理工程的主要差别：合成树脂的干燥，主要是气流干燥机沸腾干燥；而合成橡胶易粘结成团，不能用气流干燥或沸腾干燥的方法进行干燥，而采用箱式干燥机或挤压膨胀干燥剂进行干燥。
(完整word版)高聚物合成工艺课后题答案
1生产单体的原料路线有哪几种？试比较它们的优缺点？答:①石油路线：目前最主要的单体原料路线②煤炭路线：乙炔，电石生产需大量电能，经济上不合理，由于我国历史原因和资源情况，乙炔仍是高分子合成的工业的重要原料。
③可再生资源路线，原料不充足，成本高，但充分利用自然资源，变废为宝的基础上，小量生产某些单体出发点还是可取的。
2、如何有C4馏分制取1，3丁二烯？①用C4馏分分离出来的丁烯进行氧化脱氢制取②将裂解气分离得到的C4馏分用PM下进行萃取蒸馏抽提制取。
第三章本体聚合1、简述高压聚乙烯工艺流程答：精制的乙烯进入一次压缩（一级）；来自低压分离的循环乙烯与相对分子量调节剂混合后，进入一次压缩机入口，压缩至250MPa，然后与来自高压分离器循环乙烯混合后进行二级压缩；冷却单体进入聚合反应器，引发剂溶液用高压泵送入进料口或直接进入气相聚合；然后高压分离、低压分离挤出切粒，未反应单体分离循环使用。
2、高压PE有哪两种主要工艺路线？各有什么特点？管式反应器进行、反应釜中进行两条主要工艺路线管式反应器反应中：物料在管内呈柱塞状流动，无返混现象，反应温度沿反应管长度而变化，得高压聚乙烯分子量分布较宽，耐高压。
无搅拌系统，长链分枝少。
生产能力取决于反应管参数。
釜式反应器：物料可充分混合，反应温度均匀，还可分区操作。
耐高压不如管式，反应能力可在较大范围内变化，反应易控制。
PE分布窄，长链分枝多。
3、高压PE合成反应条件比较苛刻，具体条件如何？为什么采用这样的工艺条件？反应温度设在150℃~330℃，原因有二：①乙烯无任何取代基，分子结构对称，纯乙烯在350℃以上爆炸性分解，从安全角度，避免因某些特殊不可预知的因素造成温度上升，引发事故，故使T＜330℃②PE 熔点为130℃，当T＜130℃时造成大量PE凝固，堵塞管道，同样造成反应难以进行，造成事故，故最低温度不低于130℃，一般温度大于150℃。
反应在低压下进行，原因：乙烯常压下位气体，分子间距离远，不易反应，压缩后，分子间距离显著缩短，极大增加了自由基与单体分子之间碰撞几率，易反应，在100~300MPa下，C2H4接近液态烃，近似不可压缩状态，其次T上升，需压力也增加，才能使PE与单体形成均相状态，保持反应顺利进行。
高聚物合成工艺学PPT精品课程课件全册课件汇总
浓度过高；c.干燥过程中聚合物残存的单体逸入大气中。
高分子合成工厂中污染水质的废水，主要来源于聚合物分离和 洗涤操作排放的废水和清洗设备产生的废水。
XX XX系
1.3 三废处理与安全 1.3.2 安全
高分子合成工厂中最易发生的安全事故是引发剂、催化剂、
早期，天然桐油，经适当处理制成油漆。
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)，以后又相 继制成人造纤维。（80年代末期用蛋白质-乳酪素为原料获得了 乳酪素塑料，又叫做半合成材料。） 1883年，法国人发明了用乙酸酐与纤维素制人造丝(粘胶纤维)。
XX XX系
XX XX系
1.1.2. 高分子材料生产主要过程
XX XX系
1.1.3 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、润滑剂、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）。
易燃单体、有机溶剂引起的燃烧与爆炸事故。可燃气体、液体 的蒸气或有机固体与空气混合时，当达到一定的浓度范围，遇
火花就会引起激烈爆炸。例如乙烯的爆炸极限是2.7％(下限)和
34.0％(上限) 。 高分子合成工业所用的化学品、单体、溶剂、聚合用助剂、 加工助剂等，有些已知为剧毒品、致癌物质、具腐蚀性、可长 期积累中毒等。
1.2 高分子合成材料的种类
1.2.3 合成纤维 线型结构的高分子量合成树脂，经过适当方法纺丝得到的
纤维称为合成纤维。
基于“五化”培养目标的高聚物合成工艺学课程的教学探讨
［收稿时间］2019-10-10［基金项目］辽宁省高分子材料与工程应用型转型示范专业（辽教函［2017］779号），辽宁省高分子材料与工程应用型转变试点专业（辽教发［2015］168号），教育部2014年度普通高等学校本科重点建设专业“高分子材料与工程人才培养模式改革试点专业”（gm201412）。
［作者简介］王晓蓉（1985-），女，山东威海人，博士，副教授，研究方向：功能高分子的设计制备与模拟计算。
［摘要］辽宁石油化工大学作为一所具有鲜明石油化工特色的研究应用型大学，基于学校传统优势特色，大力发展高分子材料与工程专业。
学校明确提出该专业学生毕业5年左右应具备“知识应用化、知识创新化、素养全面化、事业合作化、终身学习化”之“五化”能力，并基于此目标采用五大措施来进行高聚物合成工艺学课程的教学改革与建设，分别为：利用“双模式”展现知识应用化、通过“双结合”实现知识创新化、调动思维发展素养全面化、开展讨论协作培养事业合作化、实施双语PPT 课件塑造终身学习化。
这些举措将促进学校高分子专业的快速发展。
［关键词］高聚物合成工艺学；培养目标；高分子材料与工程专业［中图分类号］G642；TB30-4［文献标识码］A ［文章编号］2095-3437（2020）11-0017-03University Education根据国家“十三五”新兴产业发展规划（2016-2020），高分子材料已被纳入新兴产业的重要组成部分。
辽宁省是我国重要的石油化工基地，拥有大型高分子相关化工企业十余家（如抚顺石化公司、大连石化公司、辽阳石化公司、锦西石化公司、锦州石化公司、大连西太平洋石油化工有限公司、辽河石化公司、沈阳蜡化、盘锦乙烯和恒力石化，以及抚顺帝旺达塑胶有限公司、辽宁颐通管业、沈阳金德管业、辽阳康达塑胶等塑料加工企业），其主营业务收入占全省规模以上工业的近1/4；同时，根据辽宁省发展规划，抚顺拟成为省内最大的炼化一体化和精细化工基地。
高聚物合成工艺学-第三版解析
化学与化学工程系
1.2 高分子合成材料的种类
1.2.1 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。 优点：质轻、绝缘、耐腐蚀、美观、制品形式多样化等 缺点：易燃，老化现象 分类：热塑性塑料、热固性塑料 根据生产量与使用情况可以分为：通用塑料、工程材料
单体贮存注意：
1. 防止单体与空气接触产生爆炸、产生过氧化物。
2. 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。贮罐应当防止阳光照射并采取隔热措施；高沸点的单体贮罐 应用氮气保护；还应当远离反应装置，以减少着火危险。
3. 防止有毒易燃的单体泄漏出贮罐、管道和泵等输送设备。
高聚物合成工艺学
主讲：向德轩 dexuanxiang@
第一章 绪 论
第一节 高分子合成工业概述
天然高聚物
蚕丝、羊毛、皮革、棉花、木材及天然橡胶。
合成高聚物
塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料、粘合剂、 离子交换树脂等材料。
三大合成材料：塑料、合成纤维、合成橡胶
化学与化学工程系
1.1.1 发展简史
化学与化学工程系
1.4 废旧高分子材料的回收利用
“在人类历史上,几乎没有什么科学技术象高分子科学这样对 人类社会做出如此巨大的贡献.”
制 约 因 素： 高分子制品废弃后对环境的污染
解 决 途 径： （1）延长使用寿命：减少废弃 （2）回收利用：低性能应用；降解 （3）自然降解：自然分解回归自然
化学与化学工程系
生物降解塑料不足
加入天然高分子物质后，会影响塑料的物理机械性能。 全生物降解高分子材料制造困难，价格昂贵。 一定要接触土壤，在一定温湿度条件下才能加快降解。
高聚物合成工艺学重点难点
第一章绪论§1.1 高分子合成工业概述工艺学：研究将原料加工成产品的过程的科学，属技术科学，高聚物合成工艺学研究内容包括原料特点、生产原理、生产流程、操作条件、设备的构造和材料。
1. 分类：天然、半合成、合成天然橡胶经硫化制备橡胶制品，蛋白质改性产品乳酪素，纤维改性产品赛璐珞2. 高聚物的用途：皮革制品、纤维及其制品、纸张、橡胶制品、塑料制品、涂料、粘合剂、离子交换树脂、生物医学制品等。
3. 石油化工包括石油开采、石油炼制、基本有机合成、高分子合成、高分子材料成型加工，其中高分子合成工业起着承前启后的作用，以燕化为例阐述我国高分子化工的发展。
1959年开始顺丁橡胶的研究，主要是催化剂的研究，Ni, Co.Ni, Ti, Co，70年开始建设，是我国首个具有知识产权的大规模的化工装置。
§1.2高分子化合物的生产过程高分子合成工业的基本任务：将简单的有机化合物（单体），经聚合反应使之成为高分子化合物。
官能团：能够发生聚合反应的活性基团或原子。
单体：含有二或二以上官能团的能够发生聚合反应的有机化合物。
（请举例）因规模大、工艺复杂，故以线性加成聚合反应为主讲解高聚物生产过程。
高聚物的合成工艺过程包括：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、三废处理过程。
一、原料准备与精制过程原料：单体、溶剂，主要是去离子水的贮存、洗涤、精制、干燥、调整浓度等过程和设备，方法：精馏1. 杂质的危害：1) 阻聚和链转移作用，降低分子量；2) 使催化剂中毒和分解，降低催化剂的催化作用；3) 缩聚过程中单官能物的封端作用，降低分子量；4)使聚合物产生色泽，降低产品质量，因此，要求单体纯度在99％以上。
2. 单体的贮存由于单体往往是易燃、易爆、有毒、自聚的有机化合物，因此在贮存过程中应注意如下问题：1) 防止与空气接触；2) 使贮罐不会产生过高压力；3) 防止泄漏；4)加阻聚剂；5) 贮罐远离反应装置；6) 最好使用耐压容器二、催化剂（引发剂）配制过程（聚合用催化剂、引发剂和助剂的制造、溶解、贮存、调整浓度等过程与设备。
高聚物合成工艺学总结
名词解释浊点：非离子表面活性剂被加热到一定温度，溶液由透明变为浑浊，出现此现象时的温度称为浊点，乳液聚合在浊点以下进行均缩聚：一种单体参加的缩聚反应共缩聚：均缩聚体系和混缩聚体系加入其它单体进行缩聚三相点:离子型乳化剂在一定温度下会同时存在乳化剂真溶液、胶束和固体乳化剂三相态，此温度点称三相点。
乳液聚合在三相点以上进行。
离子聚合：乙烯基单体，二烯烃单体以及一些杂环化合物在某些离子的作用下进行的聚合反应称之为离子聚合反应。
（单体在阳离子或阴离子作用下，活化为带正电荷或带负电荷的活性离子，再与单体连锁聚合形成高聚物的化学反应，统称为离子型聚合反应）配位聚合:是烯烃单体的碳-碳双键与引发剂活性中心的过渡元素原子的空轨道配位，然后发生位移使单体分子插入到金属-碳之间进行链增长的一类聚合反应。
混缩聚(异缩聚物)：两种单体参加的缩聚反应逐步加成聚合反应：某些单体分子的官能团可以按逐步反应的机理相互加成而获得聚合物，但又不析出小分子副产物，这种反应称为逐步加成聚合反应。
扩链反应：预聚物通过末端活性基因的反应使分子相互连结而增大分子量的过程均相本体聚合：指生成的聚合物溶于单体（如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯）。
非均相本体聚合：指生成的聚合物不溶解在单体中，沉淀出来成为新的一相（如氯乙烯）。
HLB值：亲水亲油平衡值用来衡量乳化剂分子中亲水部分和亲油部分对其性质所做贡献大小的物理量。
HLB值越大表明亲水性越大；反之亲油性越大。
"临界胶束浓度"（CMC）：表面活性剂分子形成胶束时的最低浓度.从结构而言,疏水基团越大，则CMC值越小。
在烃基带有极性基团时，CMC值增大。
萃取精馏：是用来分离恒沸点混合物或组分挥发度相近的液体混合物的特殊精馏方法。
基本原理是，液体的混合物中加入较难挥发的第三组分溶剂，以增大液体混合物中各组分的挥发度的差异，使挥发度相对地变大的祖坟可以由精馏塔顶馏出，挥发度相对地变小的组分则与加入的溶剂在塔底流出。
高聚物合成工艺课后题答案
高聚物合成工艺课后题答案1生产单体的原料路线有哪几种？试比较它们的优缺点？答:①石油路线：目前最主要的单体原料路线②煤炭路线：乙炔，电石生产需大量电能，经济上不合理，由于我国历史原因和资源情况，乙炔仍是高分子合成的工业的重要原料。
③可再生资源路线，原料不充足，成本高，但充分利用自然资源，变废为宝的基础上，小量生产某些单体出发点还是可取的。
2、如何有C4馏分制取1，3丁二烯？①用C4馏分分离出来的丁烯进行氧化脱氢制取②将裂解气分离得到的C4馏分用PM下进行萃取蒸馏抽提制取。
第三章本体聚合1、简述高压聚乙烯工艺流程答：精制的乙烯进入一次压缩（一级）；来自低压分离的循环乙烯与相对分子量调节剂混合后，进入一次压缩机入口，压缩至250MPa，然后与来自高压分离器循环乙烯混合后进行二级压缩；冷却单体进入聚合反应器，引发剂溶液用高压泵送入进料口或直接进入气相聚合；然后高压分离、低压分离挤出切粒，未反应单体分离循环使用。
2、高压PE有哪两种主要工艺路线？各有什么特点？管式反应器进行、反应釜中进行两条主要工艺路线管式反应器反应中：物料在管内呈柱塞状流动，无返混现象，反应温度沿反应管长度而变化，得高压聚乙烯分子量分布较宽，耐高压。
无搅拌系统，长链分枝少。
生产能力取决于反应管参数。
釜式反应器：物料可充分混合，反应温度均匀，还可分区操作。
耐高压不如管式，反应能力可在较大范围内变化，反应易控制。
PE分布窄，长链分枝多。
3、高压PE合成反应条件比较苛刻，具体条件如何？为什么采用这样的工艺条件？反应温度设在150℃~330℃，原因有二：①乙烯无任何取代基，分子结构对称，纯乙烯在350℃以上爆炸性分解，从安全角度，避免因某些特殊不可预知的因素造成温度上升，引发事故，故使T＜330℃②PE 熔点为130℃，当T＜130℃时造成大量PE凝固，堵塞管道，同样造成反应难以进行，造成事故，故最低温度不低于130℃，一般温度大于150℃。
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化学与化学工程系
我国高分子材料合成工业发展趋势
单体污染大气的途径大致有以下方面：a.生产装置密闭性不够 而造成泄漏；b.清釜操作中或生产间歇中聚合釜内残存的单体 浓度过高；c.干燥过程中聚合物残存的单体逸入大气中。 高分子合成工厂中污染水质的废水，主要来源于聚合物分离和 洗涤操作排放的废水和清洗设备产生的废水。
化学与化学工程系
1.3 三废处理与安全 1.3.2 安全
化学与化学工程系
1.2 高分子合成材料的种类
1.2.2 合成橡胶
合成橡胶是用比学合成方法生产的高弹ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ体。经硫化加工 可制成各种橡胶制品。 优点：耐热、耐磨、耐老化、耐腐蚀或耐油等性能 缺点：发生老化现象 分类：通用合成橡胶：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：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
化学与化学工程系
1.1.3 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、润滑剂、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）。
早期，天然桐油，经适当处理制成油漆。 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)，以后又相 继制成人造纤维。（80年代末期用蛋白质-乳酪素为原料获得了 乳酪素塑料，又叫做半合成材料。）
1883年，法国人发明了用乙酸酐与纤维素制人造丝(粘胶纤维)。
化学与化学工程系
20世纪是高分子材料合成工业不断发展壮大的时期
1910年，美国正式工业化生产酚醛树脂，随后相继合成出丁苯 橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、尼龙-66、聚酯纤维、高压聚乙烯 和聚氯乙烯，产量和品种在世界大战中得到快速发展。
1920年，H. Staudinger提出了“高分子化合物的概念，建立了 大分子链的学术观点并系统研究了加聚反应。
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。
目前，高分子材料已经涉及国民经济的方方面面，与人 们生活息息相关。
化学与化学工程系
我国高分子材料合成工业现状
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。 1949年，我国主要合成树脂产量约200t，合成橡胶也约200t。
1931年，W. H. Carothers提出高聚物溶解与合成的理论，同时 广泛研究了缩聚反应。 Flory也系统研究了高分子链行为和高 分子溶液理论。
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，它又有力地促进高 分子化合物的工业生产。
化学与化学工程系
合成纤维品种：聚酯纤维(涤纶纤维)、 聚丙烯腈纤维(腈纶纤 维)、 聚酰胺纤维(绵纶纤维或尼龙纤维) 温、耐腐蚀或耐辐射 的特种纤维如 聚芳酰胺纤维、酰亚胺纤维等。
化学与化学工程系
1.3 三废处理与安全 1.3.1 三废处理
废气主要来自气态和易挥发单体积有机溶剂或单体合成过程中 使用的气体。 粉尘则主要来自聚合后树脂干燥过程。
(1) 扩大产能及装置大型化 (2) 产品结构调整 (3) 加强高分子材料科学与工艺学的理论基础研究 (4) 催化剂的重大作用 (5) 合成、加工与应用的一体化 (6) 计算机、信息技术迅速推广应用 (7) 发展清洁生产，注重可持续发展 (8) 增强技术创新能力，培养高素质人才
化学与化学工程系
1.1.2. 高分子材料生产主要过程
等。
化学与化学工程系
1.2 高分子合成材料的种类
1.2.3 合成纤维
线型结构的高分子量合成树脂，经过适当方法纺丝得到的 纤维称为合成纤维。
优点：与天然纤维相比较强度高、耐摩擦、防蛀、耐腐蚀等。 缺点：不易着色，未经处理时易产生静电，多数合成纤维的吸 湿性差，因此制成的衣物易污染，不吸汗，透气性差。
塑料成型方法：注塑成型、挤塑成型、吹塑成型、模压成型等。 除模塑制品外，还有薄膜、人造革、泡沫塑料等。
化学与化学工程系
1.2 高分子合成材料的种类
1.2.1 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。 优点：质轻、绝缘、耐腐蚀、美观、制品形式多样化等 缺点：易燃，老化现象 分类：热塑性塑料、热固性塑料 根据生产量与使用情况可以分为：通用塑料、工程材料
石油工业的发展为高分子合成材料的兴起提供了基础
20世纪40年代初，由于第二次世界大战所需橡胶数量巨 大，大力发展合成橡胶，奠定了石油化学工业的基础。
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。
高分子合成工厂中最易发生的安全事故是引发剂、催化剂、 易燃单体、有机溶剂引起的燃烧与爆炸事故。可燃气体、液体 的蒸气或有机固体与空气混合时，当达到一定的浓度范围，遇 火花就会引起激烈爆炸。例如乙烯的爆炸极限是2.7％(下限)和 34.0％(上限) 。
高聚物合成工艺学
主讲：向德轩 dexuanxiang@
第一章 绪 论
第一节 高分子合成工业概述
天然高聚物
蚕丝、羊毛、皮革、棉花、木材及天然橡胶。
合成高聚物
塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料、粘合剂、 离子交换树脂等材料。
三大合成材料：塑料、合成纤维、合成橡胶
化学与化学工程系
1.1.1 发展简史