《高分子合成工艺》复习宝典.docx.pdf
《《高分子合成工艺》复习宝典.docx.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《高分子合成工艺》复习宝典.docx.pdf(12页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、高分子合成工艺作业及思考题参考答案 作业: 第一章 1、单体储存过程中应注意什么问题,储存设备应考虑哪些问题,为什么? 答:单体储存过程应该注意: (1)为了防止单体自聚,在单体中添加少量的阻聚剂,如在1, 3- 丁二烯屮加人防老剂对 叔丁基邻苯二酚。 (2)为防止着火事故的发生,单体储罐要远离反应装置,储罐 危险。 (3)防止爆炸事故的发生,首先要防止单体泄漏,因单体泄漏后与空气接触产生易爆炸的混合物或 过氧化物。 储存气态单体(乙烯)或经压缩冷却后液化的单体(丙烯、氯乙烯、丁二烯等)的储罐应是耐压的储 罐;高沸点的单体储罐应用氮气保护,防止空气进入。 2、引发剂储存是应注意什么问题? 答:
2、多数引发剂受热后有分解和爆炸的危险,干燥纯粹的过氧化物最易分解。因此,工业上过氧化物 引发剂采用小包装,储存在阴暗、低温条件下,防火、防撞击。 3、聚合反应产物的特点是什么? 答:聚合物的分子量具有多分散性;聚合物的形态有坚韧的固体、粉状、粒状和高粘度的溶液;聚合 物不能用一般产品精制的方法如蒸缰、重结晶和萃取等方法进行精制和提纯。 4、选择聚合方法的原则是什么? 答:聚合方法的选择原则是根据产品的用途所要求的产品形态和产品成本选择适当的聚合方法。 自由基聚合可以采用本体、溶液、乳液和悬浮聚合等方法;离子聚合只能采用本体和溶液聚合。 聚合操作可以是连续法或者间歇法;聚合反应器有不同的类别、排热
3、方式和搅拌装置等。 5、如何选用聚合反应器? 答:根据聚合反应器的操作特性、聚合反应及聚合过程的特征、聚合反应器操作特性和经济效益等聚 合反应的特性以及过程控制的重点,按下列原则选择聚合反应器: (1)重点在于目标产物的生成时,在原料配方一定的情况下,当反应物浓度高对于目标聚合物生成 有利时,可选用管式聚合反应器或间歇操作的釜式聚合反应器,当反应物浓度低对目标聚合物生成有 利时,可选用连续操作的釜式聚合反应器或多级串联釜式聚合反应器 (2)重点在于确保反应时间的场合可选用塔式或管式聚合反应器 (3)重点在于除去聚合热的场合可以选用搅拌釜式聚合反应器 (4)重点在于除去平衡过程屮产生的低分子物的
4、场合,可选用搅拌釜式聚合反应器,薄膜型聚合反 应器或表面更新型聚合反应器 (5)对于高粘度体系,应尽量选择相应的特殊型式的聚合反应器。 6、 常见的聚合反应器有哪些?简述釜式聚合反应器结构。 答:常见的聚合反应器有:釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、流化床式反应器、特殊形式聚合 区严禁明火以减少着火的 反应器。 釜式反应器包括:容器部分、换热装置、搅拌装置、密封装置、其它结构 7、 高分子合成工艺路线选择原则? 答:高分子合成工艺路线的选择原则为:满足产品的性能指标要求;生产的可靠性;技术上的先进 性;经济上的合理性;生产装置大型化;清洁生产、注重可持续发展。 第二章 1、生产单体的原料路线
5、有几条?比较它们的优缺点? 答:石油化工路线、煤炭路线和其它( 农副产品 ) 路线。 对原料来源要求:来源丰富、成本低、生产工艺简单、环境污染小、各种原料能综合利用、经济合 理,可以从着几方面简单分析。 第三章 1、 什么是本体聚合?其主要组分是什么?本体聚合有什么特点? 答:不加其它介质,只有单体本身、引发剂或催化剂在热、光、辐射作用下进行的聚合称为本体聚 合,其主要组分是单体和引发剂( 催化剂 ) 。 优点:工艺过程简单,通常本体聚合的转化率很高,所需回收的单体很少,可省去分离回收工序;聚 合体系简单:只需单体和引发剂;产品因为无杂质引入,品质纯净,绝缘性能和透明性好;因无溶剂 回收和洗涤
6、产物的过程,废水少,有利于环境保护。 缺点:烯桂聚合为放热反应,无传热介质、反应热难于消除;体系粘度大,分子扩散困难,所形成的 合物的分子量分布加宽,产品易产生气泡;存在自加速效应。 2、 甲基丙烯酸甲酯浇铸本体聚合工艺中,为什么要分两段进行? 答:血1A在聚合过程中,当单体转化率达到20%左右时,粘度上升很快,聚合速率显著提高,以致发 生局部过热,甚至产生爆聚,这种现象称为“凝胶效应。在MMA转化成聚合物的反应过程屮,反应 物的体积有着显著的收缩。采用两段聚合可以: (1)缩短聚合时间,提高生产率,保证产品质量; (2)使一部分单体进行聚合,减少在模型屮聚合时的收缩率; (3)增加粘度,从而
7、减小模内漏浆现象; (4)克服溶解于单体屮的氧分子的阻聚效应。 3、 乙烯气相本体自由基聚合的聚合热很高,为生产正常进行,工艺上需采取哪些措 施? 答:乙烯气相本体聚合时聚合强烈放热,一般转化率提高1%,反应物料温度提高12?13比。 如果聚合 热不及时排出,温度会迅速升高,而乙烯在350弋以上不稳定,会发生爆炸性分解。因此乙烯聚合应 防止局部过热,控制低的转化率( 通常在20%?30%),大量的乙烯必须循环使用,以保证传热。同时, 聚合釜屮采用高速搅拌,保证釜内物料与引发剂充分混合,不产生局部过热。 4、乙烯高压聚合产生长支链和短支链的原因是什么? 答:活性链向英它聚合物大分子链转移,生成新
8、的游离基。 如果乙烯与这种新的活性游离基继续结合, 便形成大分子内的长链支化。 活性增长链屮氢原子为同- 链所夺収(即游离基在分子内部转移),如果乙烯分子与这种活性的游离 基继续结合即发生分子内的短链支化。 第四章 1、何谓悬浮聚合?悬浮聚合的种类有哪两种?与本体聚合相比较其优缺点是什么? 答:悬浮聚合是通过强烈的机械搅拌作用使不溶于水的单体或者多种单体的混合物成为液滴状分散于 悬浮介质中进行聚合反应的方法,分为均相和非均相悬浮聚合。 特点:体系粘度低, 聚合热容易经水介质与夹套换热,散热和温度控制比本体聚合容易得多;悬浮聚合 一般采用间歇分批方式进行。这主要是悬浮聚合屮,随着聚合反应的进行,
9、产生的聚合物易粘附于聚 合器壁上,从而影响树脂质量的均一性和设备的使用性能,使悬浮聚合的连续化难于实现;产品分子 量比溶液聚合高,比本体聚合分布窄;后处理工序比本体聚合复杂,生产成本高。 2、悬浮剂的种类及其悬浮机理 答:悬浮剂主要是一些溶于水的高分子物质和一些难溶于水的微粉末无机化合物, 水溶性高分子化合物包括天然高分子化合物和合成高分子化合物两类,属于非离子型的表面活 性极弱的物质, 溶于水后, 一部分分散于水相屮, 一部分被吸附于单体液滴的表面,从以下三个 方面起到保护作用:降低体系的表面张力、形成珠滴保护层、增加介质水的粘度。 无机化合物以机械的隔离作用阻止单体液滴相互碰撞和聚集。当固
10、体粉未被水润湿并均匀分散悬浮于 水相中吋,它们就象组成一个间歇尺寸一定的“筛网”,当单体液滴的尺寸小于这个“筛网”的尺寸 时,液滴可以在粉未Z间作曲折运动,碰撞合并成尺寸较大的液滴。大于“筛网”尺寸的液滴则不能 穿过,故能防止发生聚集现象。 3、简述悬浮聚合中工艺条件(水油比,温度,时间,聚合装置等)的控制并简要说明 原因。 答:水与单体用量之比为水油比,水油比大,传热效果好,聚合物颗粒粒度均一,相对分子量分布窄, 生产易控制,但设备利用率低。水油比小,不利于传热,生产较难控制。 聚合温度影响聚合速率,也彫响聚合物的分子量。聚合温度越高,聚合速率越快。较高温度下反 应可缩短悬浮聚合的危险期,减
11、少聚合物粒子凝聚结块向。但随温度升高,放热峰提前出现,放热剧 烈,在这种情况下防止爆聚极为重要。反应温度对聚合物分子量有 - 定彫响,如链引发速率大于增长 速率,或因链增长活性增加导致链转移活性增加时,聚合物分子量下降。 从延长反应时I可来增加转化率,将使生产周期延长,降低聚合设备的利用率,是不经济的。 通常在达到90%转化率以上时就终止反应。 悬浮聚合一般为问歇生产,故大多数在聚合釜屮进行。釜的传热和搅拌、粘釜和清釜均对聚合有 影响。 4、简述影响 PVC 树脂颗粒形态和大小以及粒度分布的主要原因。 答:影响PVC树脂颗粒形态和粒度分布的因素主要是悬浮剂的种类和机械搅拌,其次是单体纯度、聚
12、合用水和聚合物的后处理等。 1)悬浮剂种类:悬浮剂明胶对单体的保护作用太强,对树脂的压迫力太大,容易形成紧密型树 脂。PVA对单体的保护作用适屮,形成疏松型树脂。PVA的分子量越大,PVC树脂的颗粒越小。 PVA的分子量分布越宽,PVC树脂的粒度分布也越宽。 2)机械搅拌:一般而言,机械搅拌速度越快,树脂颗粒越小,搅拌速度均匀,树脂颗粒分布较 窄。 3)其它因素:单体或水中含有氯离子、氯化物等对PVC树脂有一定的溶解能力,会导致形成紧密 型树脂。 第五章 1、 什么是乳液聚合?其主要组分和各组分的作用是什么?乳液聚合有什么特点? 答:乳液聚合是由单体和水在乳化剂作用下配制成的乳液屮进行的聚合。
13、主要组分有油溶性单体、水 溶性引发剂、水溶性乳化剂和介质水。 乳化剂在乳液聚合屮的作用可以概括为: 降低界面张力,便于油相单体和聚合物胶乳乳化和分散得很细;增溶作用,使油溶性单体溶解在 液滴之屮,形成乳液体系;形成保护胶膜,便乳液体系稳定。 乳液聚合的特点:以水为反应介质,粘度低,成本低,同时,分散体系稳定性优良,反应平稳安 全,便于管道输送,容易实现连续化操作。产品可直接作涂料和粘合剂,减少了引起火灾和污染环境 的可能;聚合速度快同时分子量高;可以利用各种单体进行聚合和共聚合,有利于乳液聚合物的改性 和新产品的开发;需得到固形物时,后处理复杂,成本高,聚合物产品屮杂质含量高。 2、 什么是乳
14、化剂?乳化剂的作用是什么?乳化剂有哪几类?它们使用的场合有什么 不同?用哪些指标来表征乳化剂的性能? 答:工业上乳液聚合采用的乳化剂全部是表面活性剂。 乳化剂在乳液聚合屮的作用可以概括为:降低界面张力,便于油相单体和聚合物胶乳乳化和分散 得很细;增溶作用,使油溶性单体溶解在液滴之中,形成乳液体系;形成保护胶膜,便乳液体系稳 定。 按照乳化剂溶于水时,其亲水基是否电离可分成:离子型和非离子型乳化剂。 临界胶朿浓度CMC和亲水亲油平衡值HLB。 3、乳液聚合中,乳化剂并不参与反应,但是对聚合反应速率和聚合物分子量 有很大影响,为什么? 答:对于在合理的乳化剂浓度范围内进行的正常乳液聚合来说,E越大
15、,胶朿数目心越多,按胶 朿机理生成的乳胶粒数目也就越多,即Np就越大,Dp就越小。当自由基生成速率一定时,Np越大, 自由基在乳胶粒屮的平均寿命就越长,自由基就有充足的时间进行链增长,故可达到很大的分子量 血;同时,NP大,说明反应活性中心数目多,故Rp也越大。 4、什么是种子乳液聚合? 答:种子乳液聚合是指在乳液聚合体系屮如果已经有乳胶粒子存在,当物料配比和反应条件控制适当 吋,新加入的单体原则上仅在已生成的微粒上聚合,而不生成新的乳胶粒, 即 仅增大原来微粒的体积, 而不增加乳胶粒的数目, 这种乳液聚合称做种子乳液聚合。简言 之,原來的乳胶粒好似种子, 以原來的 乳胶粒作为种子,再加单体继
16、续聚合,称做种子乳液聚合。 第六章 1、 什么是溶液聚合?简述溶液聚合的优缺点。 答:将单体溶解于溶剂屮进行聚合的方法称为溶液聚合。 优点:溶剂作为传热介质使体系具有较低的粘度,便于聚合热的消散和温度控制,局部过热的危 险减小。同时溶剂的回流和局部沸腾也有利于温度的控制;易于控制产品的分子量,并减少交联作 用;便于除去聚合体系中残留的催化剂,调节剂以及残余单体;可不经干燥直接用作油漆,涂料,粘 合剂和纺丝液。 缺点:反应速度缓慢,聚合度不高;设备利用率低;溶剂回收既费时又增加成本,并造成环境污染。 2、 什么是均相溶液聚合?什么是非均相溶液聚合? 答:生成的聚合物溶于溶剂屮的溶液聚合为均相溶液
17、聚合。生成的聚合物不溶于溶剂屮的溶液聚合为 非均相溶液聚合。 3、 溶液聚合中溶剂的作用?选择溶剂的原则是什么? 答:溶剂作用: (1)诱导分解。使引发效率降低,引发速率增高。 (2)链转移作用 (3)溶剂对聚合物分子形态的彫响:降低分子量、减少聚合物的支化、交联。 溶剂的选择: (1)对于聚合反应无阻聚或缓聚作用。 (2)链转移常数不能很大,否则不能得到所要求的平均分子量和高分子量的聚合物。 (3)根据应用要求决定采用均相溶液聚合还是非均相溶液聚合。 (4)溶剂的毒性,安全及生产成本等因素。 第七章 1、溶液丁苯聚合中如何控制产品的无规度?并说明每种方法的原理。 (1)添加极性物质一无规试剂
18、法 添加少量极性物质如瞇类、硫醸、叔胺和磷的化合物等溶解到丁苯的共聚体系屮,通过这 些极性物质与活性增长中心的离子对络合,可以改变两种单体聚合吋的相对活性,使苯乙烯聚 合活性提高,在反应初期就能与丁二烯共聚得到无规共聚物,并使反应速度加快。 (2)控制加料速度法 利用锂系引发体系活性聚合的特点,控制加料速度,使其低于聚合反应速度。这样,当加入的少 量丁二烯被聚合后,反应活性较差的苯乙烯也得到完全聚合。当加人体系中的两种单体都消耗完之 后,再追加少量单体,使反应继续下去,以此保证苯乙烯能够较为均匀地分布在大分子链上,最终形 成无规共聚物。 (3)控制单体浓度比率恒定法 人为地控制丁二烯和苯乙烯单
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高分子合成工艺 高分子 合成 工艺 复习 宝典 docx
链接地址:https://www.31doc.com/p-5623200.html