聚合物合成工艺学部分复习题的参考答案

聚合物合成工艺学部分复习题的参考答案

一、针对工业上悬浮法聚合生产聚氯乙烯的的生产工艺，回答下列问题：

1、写出聚氯乙烯向单体转移终止的反应式。

2、简述悬浮法生产聚氯乙烯的工艺过程。

（1）准备：计量去离子水→聚合釜→开启搅拌→依次加悬浮剂溶液、水相阻聚剂硫化钠溶液、缓冲剂碳酸氢钠溶液。

（2）聚合：聚合釜内升至规定温度→加溶有引发剂的单体溶液→开始聚合（严格控温，温度波动≤±0.2℃，冷凝器用于单体蒸发冷凝回流排出聚合热）→釜压达规定值→结束反应→加链终止剂→贮液罐。

（3）分离单体：贮液罐→减压脱除大部分未反应单体→含 2－3％ VC 的 PVC 浆料→热交换器预热→单体剥离（汽提）塔顶，PVC 浆料与塔低通人的热的水蒸气做逆向流动，VC 与水蒸气一同逸出→ PVC 浆料（10－5 － 10－6 VC 质量分数）→塔底→热交换器冷却。（4）聚合物后处理：经冷却的 PVC 浆料→离心机，脱除盐水，得到含水 20－30％的滤饼→螺旋输

送机→气流干燥器，热风干燥→旋风分离器，除去湿的空气→沸腾床干燥器，挥发物 < 0.3%-0.4% →

滚筒筛，筛分除去大颗粒树脂→料斗→成品包装。

3、氯乙烯的沉淀悬浮聚合只到转化率 70％后才有明显的自动加速现象，为什么？

转化率 70％之前，体系内存在含 VC 27％的PVC 树脂颗粒（凝胶体）和单体液滴，聚合热由单体液滴的蒸发冷凝排除，同时由于凝胶体内 PVC 分子链堆砌疏松，能进行正常的链增长和向单体转移的链终止反应，自动加速现象尚不明显。

转化率达 70％时，体系内单体液滴已近乎消失，同时由于转化率的提高，凝胶体内 PVC 分子链堆砌较紧密，链终止反应受阻，而凝胶体内尚能进行正常的链增长，因此自动加速现象明显，转化率 80％后聚合反应速率逐渐降低。

二、针对工业上丁基橡胶的生产工艺，回到下列问题：

1、设计合成丁基橡胶的大致生产配方。

异丁烯/ 异戊二烯：质量比为97 : 3 ；

异丁烯的质量分数为25％－40％；

溶剂氯甲烷，质量分数为50％－70％；

引发剂AlCl3 ：0.2% - 0.3% (以单体量计算)；

共引发剂水：0.002%（以AlCl3 量计算）；

分子量调节剂：乙烯或丙烯。

2、写出合成丁基橡胶的反应式。

3、简述丁基橡胶的工业生产工艺过程。

准备：在引发剂罐中，用氯甲烷将引发剂稀释至一定浓度后，加入聚合釜；单体异丁烯、异戊二烯与一定比例氯甲烷混合均匀后，冷至－100℃；已冷却的单体溶液在管路中与已经冷至－100℃的分子量调节剂乙烯或丙烯混合，然后泵入聚合釜。

聚合：聚合温度控制在－100℃至－103℃，聚合终点控制异丁烯转化率为75% - 95% ，异戊二烯转化率为45% - 85% ；聚合物不饱和度> 1.5% ；釜内带有强力搅拌，反应热借助夹套中液态乙烯的蒸发而移除。

分离：含有大量未反应单体和溶剂的聚合物淤浆从反应釜顶部溢流出，在管路中与防老剂混合；进入一级闪蒸器，用热的水蒸气快速脱除未反应单体和溶剂；再进入二级闪蒸器，进一步脱除残留的未反应单体和溶剂；聚合物以细颗粒状态析出于水中；引发剂残渣溶解于水中。

聚合物后处理：聚合物的水悬浮混合物经振动筛除去部分自由水，再经挤压干燥器干燥，然后成型、包装成成品。

三、针对聚丁二烯橡胶（PBR）的合成工艺，回答下列问题：

1、所采用引发剂的基本组成有哪些？配制该引发剂时应注意什么？

（1）Ni －三元引发剂， Ni －三元引发剂的化学组成：

（2）注意

原料中微量的水和氧能与引发剂组分中的金属有机化合物剧烈反应，而使引发剂失活，因此原料中的水和氧在进入聚合釜之前必须除尽。

2、说明聚丁二烯橡胶合成工艺过程中出现的挂胶现象，并解释其危害、成因及应采取的措施。

挂胶：合成一段时间后，釜壁、釜底、搅拌桨叶、管道、泵等处沉积一层结实的胶膜，这

种现象称之。

危害：随胶膜的越结越厚，会导致严重传热不良，搅拌困难，产品质量下降，甚至堵塞管道。

成因：分子链上双键交联，产生不溶聚合物凝胶；引发剂活性低，物料釜内停留时间较长；釜壁粗糙；聚合温度较低；聚合物粘度大。

措施：选择溶解性好的溶剂；提高引发剂活性；釜壁抛光处理；控制转化率。

3、说明聚丁二烯橡胶生产过程中采用的跃升反应措施，并写出反应式。

聚合初期制备分子量较低的聚合物，后期加入跃升剂使聚合物分子量在较短时间内成倍增长，然后加终止剂，立即出料。这种方法可以一定程度上解决传热和挂胶的问题。