“聚合物合成原理及工艺学”
习题集
四川大学高分子科学与项目学院
第一章绪论
1.试述高分子合成工艺学的主要任务。
2.简述高分子材料的主要类型，主要品种以及发展方向。
3.用方块图表示高分子合成材料的生产过程，说明每一步骤的主要特点及意义。
4.如何评价生产工艺合理及先进性。
5.开发新产品或新工艺的步骤和需注意的问题有哪些？
第二章生产单体的原料路线
1.简述高分子合成材料的基本原料（即三烯、三苯、乙炔）的来源。
2.简述石油裂解制烯烃的工艺过程。
3.如何由石油原料制得芳烃？并写出其中的主要化学反应及工艺过程。
4.画出C4馏分中制取丁二烯的流程简图，并说明采用萃取精馏的目的。
5.简述从三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）、三苯（苯、甲苯、二甲苯），乙炔出发制备高分子材料的主要单体合成路线（可用方程式或图表表示，并注明基本工艺条件）。
6.如何由煤炭路线及石油化工路线生产氯乙烯单体？
7.简述苯乙烯的生产方法。
8.试述合成高分子材料所用单体的主要性能，在贮存、运输过程中以及在使用时应注意哪些问题？
9.论述乙烯产量与高分子合成工艺的关系。
第三章游离基本体聚合生产工艺
1.自由基聚合过程中反应速度和聚合物分子量与哪些因素有关？工艺过程中如何调节？
2.自由基聚合所用引发剂有哪些类型，它们各有什么特点？
3.引发剂的分解速率与哪些因素有关？引发剂的半衰期的含义是什么？生产中有何作用？
4.引发剂的选择主要根据哪些因素考虑？为什么？
5.举例说明在自由基聚合过程中，调节剂，阻聚剂，缓聚剂的作用。
6.为什么溶剂分子的Cs值比调节剂分子的Cs小的多，而对聚合物分子量的影响往往比调节剂大的多？
7.以乙烯的本体聚合为例，说明本体聚合的特点。
8.根据合成高压聚乙烯的工艺条件和工艺过程特点，组织高压聚乙烯的生产工艺流程，并划出流程示意图。
9. 高压聚乙烯分子结构特点是怎样形成的，对聚合物的加工及性能有何影响。
10. 乙烯高压聚合的影响因素有哪些？
11. 对比管式反应器及釜式反应器生产高压聚乙烯的生产工艺。
12.聚乙烯的主要用途有哪些、可以采用哪些方法改进它的性能，开发新用途。
13.比较高压聚乙烯及聚苯乙烯的生产工艺流程，改进聚苯乙烯的性能，可采用哪些方法？
14.试述聚苯乙烯和有机玻璃的优缺点及改性方向。
15.比较聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯本体聚合工艺的异同。
第四章游离基悬浮聚合生产工艺
1.说明悬浮聚合的工艺特点，生产中的主要问题及解决方法。
2.悬浮聚合中机械搅拌与分散剂有什么重要作用？它们对聚合物颗粒状态有什么影响？
3.悬浮聚合与本体聚合相比有哪些特点？
4.均相与非均相粒子状态有什么区别？它们是怎样形成的？
5.紧密型与疏松型颗粒的PVC有何差别？这些差别是如何形成的？
6.常用悬浮剂有哪些类型，各有什么特点？
7.为什么生产维尼纶的中间产品PVA不能用作悬浮剂？
8.如何改善粉状悬浮剂在水油两相界面的分布状况？
9.悬浮聚合中主要的物系组成及其作用？
10.试简述悬浮聚合过程中产生粘釜的原因，并提出可能防止粘釜的措施。
11.目前悬浮聚合工艺还存在什么问题？有何解决的办法？
12.试简述悬浮聚合过程中影响因素有哪些？
13.试分析我国目前生产PVC的典型配方及工艺条件与产品性能，颗粒状态有何关系？
14.简述PVC悬浮聚合工艺过程。
15.氯乙烯悬浮聚合过程的特点是什么？生产中怎样利用这些特点？
16.氯乙烯悬浮聚合中采用复合引发剂有什么好处？
17.苯乙烯悬浮聚合有两种工艺：即高温聚合和低温聚合，分析对比两种方法的配方及工艺过程。
18.苯乙烯及氯乙烯悬浮聚合法的生产工艺及粒子的形成过程有何差别？
19.简述气流干燥法和沸腾床干燥法的工作原理，比较它们的优劣。
第五章游离基乳液聚合生产工艺
1.试述乳液聚合的物系组成及其作用。
2.乳液聚合生产方法有哪些特点？
3.乳状液与悬浮液有什么不同？怎样破乳？
4.乳化剂的类型有哪些？各有什么特点？
5.乳液的粒子大小及分布对乳液性能有哪些影响？
6.胶束是怎样形成的？什么是胶束的增溶作用？
7.为什么说表面活性剂的CMC是乳化效率的重要指标？
8.表面活性剂的HLB与性质有何关系？
9.表面活性剂憎水基团种类与其性质有何关系？
10.试阐述乳液聚合反应机理及聚合过程三个阶段的特征。
11.乳液聚合机理及聚合速度与分子量公式在工业生产中有何意义？
12.比较高温丁苯橡胶和低温丁苯橡胶的配方及合成工艺特点。生产过
程中应注意哪些问题？
13.试述低温丁苯引发体系各组分的作用。
14.乳液聚合生产中调节剂的主要作用是什么？为什么要分批加调节剂？
15.根据丁苯生产的配方及工艺特点如何组织生产过程？试绘出工艺流程简图，并说明每一步骤的作用。
16.比较低温丁苯和高温丁苯在工业生产上的异同。
17.氯乙烯、丙烯酸酯乳液聚合与丁苯橡胶的乳液聚合有何区别？
18.极性单体乳液聚合与非极性单体有何不同？
19.试述种子乳液聚合的特点及实用意义。
20.有哪些高分子物是采用乳液聚合工艺来合成？说明它们的主要性能和用途。
第六章游离基溶液聚合生产工艺
1.自由基溶液聚合的特点有哪些？
2.自由基溶液聚合溶剂起什么作用？怎样选择溶剂？
3.在自由基溶液聚合中溶剂对分子量及分子结构有什么影响？
4.PAN溶液聚合一步法及二步法的主要区别何在？各有何优缺点？
5.简述溶液聚合法生产聚丙烯腈的主要组分及其作用。
6.为什么衣康酸要先配制成钠盐加入反应体系？
7.PAN二步法生产中为什么可以少加或不加第三单体？
8.试述腈纶纤维的合成工艺过程。画出工艺流程图。
9.简述聚丙烯腈的脱单体工艺。
10.试论述VAc溶液聚合中为什么选用甲醇作溶剂？为什么用量比单体少的多？反应温度为甲醇的沸腾温度有何好处？
11.试分析在VAc溶液聚合中，影响PVA分子量及分子结构的主要因素有哪些？
12.用方块图画出维纶纤维的合成工艺过程。
13.简述聚醋酸乙烯的醇解工艺及醇解度与产品性能和用途的关系。
14.试从聚合工艺和产品性能对自由基型聚合的四种实施方法进行比
较。
第七、八章配位聚合和离子聚合生产工艺
1.离子型聚合与自由基溶液聚合对溶剂的要求有何区别？
2.离子型催化聚合主要有哪几种类型？在工业化生产中常用哪几种类型的催化剂？
3.阴离子配位催化剂的主要组成有哪些？
4.高效催化剂同一般络合催化剂主要区别何在？
5.以丙烯定向聚合为例说明配位催化剂的组分对丙烯聚合过程和聚合性能的影响。
6.如何提高配位催化剂的效率？其理论依据何在？其意义何在？
7.何谓定向聚合，说明丙烯、丁二烯定向聚合的机理和意义。
8.目前哪些高分子物是采用离子型和配位阴离子型合成工艺来生产的？写出反应式并注明所用催化剂。
9.铝－钛催化剂的络合反应中，除生成三氯化钛外，还产生什么副产物？写出反应的基本方程式并说明之。
10.铝－钛催化剂为何能制得结构规整的聚烯烃，写出活性中心模型，并阐明反应机理。
11.铝－钛催化剂动力学公式中的活性中心数目对反应速度和分子量大小有何影响？
12.溶液法生产聚丙烯的配方及物系组成有哪些？
13.丙烯规整聚合过程中主要工艺因素有哪些？
14.溶液法生产聚丙烯五釜连续聚合的工艺流程存在什么问题？怎样解决？
15.液相本体聚合法生产聚丙烯与溶剂法比较有哪些差别？
16.比较顺丁橡胶与丁苯橡胶的合成工艺。
17.比较正、负离子聚合，配位阴离子聚合，自由基聚合的特征。
18.比较高压聚乙烯、本体法聚苯乙烯、悬浮聚氯乙烯以及聚丙烯的生产工艺过程。
第九章线型缩聚生产工艺
1．比较缩聚与加聚反应特征。
2．试述缩聚反应的分类及实施方法。
3．在生产中，熔融、溶液、界面缩聚对单体的纯度、单体克分子比要求不同，为什么？有何实际意义？
4．在熔融缩聚中，可采用什么措施，以加快反应速度和提高缩聚物分子量？
5．结合聚酯生产说明熔融缩聚的影响因素及其实施方法。
6．比较几种生产涤纶树脂的方法。
7．在熔融缩聚和界面缩聚中如何控制缩聚物的分子量？
8．比较熔融缩聚、溶液缩聚、界面缩聚的工业特点。
9．溶液法缩聚中主要的影响因素有哪些？（以吡啶法合成聚碳酸酯为例。）
10．写出下列缩聚物的合成反应式，并说明缩聚方法。
1)由对苯二甲酸和乙二醇经酯交换法合成涤纶。
2)由己内酰胺开环聚合合成尼龙－6。
3)由癸二胺和癸二酸经成盐合成尼龙－1010。
4)由双酚A和光气合成聚碳酸酯。
5)由顺丁烯二酸酐和二元胺经双马来酰亚胺合成聚酰亚胺。
6)由均苯四甲酸二酐，4，4’－二氨基二苯醚为原料合成均苯型聚酰
亚胺。
7)由对苯二甲酰氯和双酚A合成聚芳酯。
8)由双酚A和4，4’－二氯二苯基砜合成聚砜。
11．试述溶液聚合的分类，聚酰亚胺等耐热聚合物采用哪种方法合成？为什么？
12．为什么说界面缩聚受扩散控制？结合聚碳酸酯的生产详述其工艺特点及影响因素。
13．比较生产聚碳酸酯所采用的三种实施方法（熔融、溶液及界面缩聚）的优缺点。
14．乳液缩聚的基本特点是什么？它与界面缩聚和溶液缩聚的区别各在
什么地方？
15．试述乳液聚合的影响因素？
16．写出芳纶1313、芳纶1414和芳纶14的结构式，它们各由哪些重要原料合成？可用哪些实施方法？
17．固相缩聚和熔融缩聚在影响因素上有哪些异同？
18．试举例说明固相缩聚的实用性。
19．某聚酯化反应的平衡常数为3.3，欲制备平均聚合度为144的聚酯，允许反应体系残存的的分子量是多少？
20．在聚对苯二甲酸乙二醇酯的生产中，有哪些主要影响因素，你将采取哪些措施来保证制得平均聚合度在100以上的产物？
21．写出聚对苯二甲酸丁二酯生产的基本化学反应式，它的合成工艺和用途是否与PET完全一样，为什么？
第十章体型缩聚生产工艺
1.什么是体型缩聚反应，它和线型缩聚有何不同?
2.试述体型缩聚合成工艺特点。
3.试述体型缩聚反应类型及其主要品种，及该品种所需的主要原料。
4.为什么说凝胶点是体型缩聚工艺过程中的重要参数？
5.为什么体型缩聚产品的生产过程要分两步进行?
6.试述甲醛树脂的类型及其主要原料来源和缩聚物的主要用途。
7.阐述酚醛树脂的结构与合成工艺条件之间的关系。
8.异丙苯法生产苯酚的生产过程有哪些？
9.写出酚醛缩聚过程中的基本反应式。
10.试说明为什么不同催化剂体系中，酚醛树脂的形成以及树脂的性能有差
别？其中酚醛的克分子比应如何控制？
11.苯酚与醛在酸性介质和碱性介质中的反应有何差异？为什么？
12.酚醛树脂生产方法的特点是什么?
13.为什么热塑性酚醛树脂固化时要加固化剂，而热固性酚醛树脂固化时却
不加？
14.脲醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂在何种介质中就能固化？怎样提高它们树
脂溶液的贮存稳定性？
15.为什么都要对酚醛树脂、脲醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂进行醚化改性？
16.生产环氧树脂的影响因素有哪些？为什么生产低分子量环氧树脂时碱要
分两次加入？
17.对环氧树脂进行改性根据是什么？可使用哪些聚合物对其改性？
18.醇酸树脂通过什么有机化学反应获得？属哪类聚合物？
19.为什么工业上主要采用其改性树脂？如何进行改性？
20.不饱和聚酯的缩聚反应及固化反应有什么特点？
21.不饱和聚酯树脂有哪些原料合成？不用固化剂能否固化？固化时有无小
分子放出？
22.制备难燃不饱和聚酯将采用哪些措施？
23.简述不饱和树脂玻璃钢的制备工艺及其用途。
24.欲合成甲醛－苯酚－间苯二酚树脂，甲醛与混合酚类的克分子比为2.5：
1.7，苯酚与邻甲酚的克分子比为 1.1：0.6，按这一配方所合成的树脂
为什么结构？为什么？
第十一章逐步加成聚合生产工艺
1.试述加成缩聚反应的特点及其缩聚物的类型。
2.简述异氰酸酯的主要化学反应及其实用意义。
3.简述异氰酸酯合成路线、生产方法及主要品种和用途。
4.简要说明聚酯及聚醚多元醇的制法、使用特点、主要品种及用途。
5.试述聚氨酯泡沫塑料的组分及其作用。
6.试述聚氨酯的结构与原料类型，合成工艺条件、聚合物性能、用途之间
的关系。
7.简述聚氨酯的性能与结构的关系。
8.聚氨酯泡沫塑料的生产工艺有一步法及两步法两种，对比两种方法的特
点，并说明为什么一步法是目前的主要生产方法。
9.对比聚氨酯泡沫塑料与聚氨酯橡胶的合成反应有何异同？
10.试述聚氨酯泡沫塑料、橡胶、涂料合成工艺及其特点。
11.由聚氨酯橡胶结构与物性的关系出发考虑如何合成性能优异的聚氨酯橡
胶？
12.简述聚氨酯的特点及其在工业上的应用。
13.聚氨酯漆有几种类型？其固化过程有何异同？
14.简述聚氨酯黏合剂的类型及其用途。
15.聚氨酯可做成哪些合成材料，它的合成与成型利用了异氰酸酯的哪些反
应？
16.为什么聚氨酯纤维的弹性好？根据其结构与性能的关系进行阐述。
《高分子合成工艺》作业参考答案 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-丁二烯中加人防 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，储罐区严禁明火以减少 着火的危险。 （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：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馏、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： 对度高浓物应，在原料配方一定的情况下，当反时物的生成标产）重点在于目1（． 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中产生的低分子物的场合，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。 2、简述由最基本的原料（石油、天然气和煤炭）制造高分子材料的过程。 从高分子合成的六个步骤结合具体的例子描述。
习题集（348） 第一章绪论（37） 一、判断（10） 1、由于塑料包装物大多呈白色，它们造成的环境污染被称为白色污染。（） 2、连续聚合特点是聚合反应条件是稳定的，容易实现操作过程的全部自动化，机械化，便于小批量生产。（） 3、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管式、塔式和釜式聚合反应器。（） 4、本体聚合与熔融缩聚得到的高粘度熔体不含有反应介质，如果单体几乎全部转化为聚合物，通常不需要经过分离过程。如果要求生产高纯度聚合物，应当采用真空脱除单体法。（） 5、乳液聚合得到的浓乳液或溶液聚合得到的聚合物溶液如果直接用作涂料、粘合剂，也需要经过分离过程。（） 6、合成橡胶是用物理合成方法生产的高弹性体。经硫化加工可制成各种橡胶制品。（） 7、合成纤维通常由线型高分子量合成树脂经熔融纺丝或溶液纺丝制成。加有少量增光剂、防静电剂以及油剂等。（） 8、合成树脂生产中回收的溶剂。通常是经离心机过滤与聚合物分馏得到的。（） 9、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。（） 10、塑料具有取材容易，价格低廉，加工方便，质地轻巧等优点。（） 二、填空（10） 1、根据产量和使用情况合成橡胶可分为与两大类。 2、离子聚合及配位聚合实施方法主要有与两种方法。 3、在溶液聚合方法中，如果所得聚合物在反应温度下不溶于反应介质中而称为。 4、塑料的原料是合成树脂和。 5、塑料成型重要的有：注塑成型、挤塑成型、吹塑成型、等。 6、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。 7、高分子合成工业的基本原料为、天然气、煤炭等。 8、为使釜式聚合反应器中的传质、传热过程正常进行，聚合釜中必须安装。 9、自由基悬浮聚合得到固体珠状树脂在水中的分散体系。可能含有少量反应单体和分散剂。脱除未反应单体用的方法，对于沸点较高的单体则进行，使单体与水共沸以脱除。 10、离子聚合与配位聚合反应得到的如果是固体聚合物在有机溶剂中的淤浆液，但是通常含有较多的未反应单体和催化剂残渣。如果催化剂是低效的，则应当进行脱除。用破坏金属有机化合物，然后用水洗涤以溶解金属盐和卤化物。
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。 4. 简述高分子合成工业的三废来源、处理方法以及如何对废旧材料进行回收利用。 答: 高分子合成工业中:废气主要来自气态和易挥发单体和有机溶剂或单体合成过程中使用的气体;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;废渣主要来源于生产设备中的结垢聚合物和某些副产物.。 对于废气处理，应在生产过程中严格避免设备或操作不善而造成的泄露，并且加强监测仪表的精密度，以便极早察觉逸出废气并采取相应措施，使废气减少到容许浓度之下。对于三废的处理，首先在井陉工厂设计时应当考虑将其消除在生产过程中，不得已时则考虑它的利用，尽可能减少三废的排放量，例如工业上采用先进的不适用溶剂的聚合方法，或采用密闭循环系统。必须进行排放时，应当了解三废中所含各种物质的种类和数量，有针对性地回收利用和处理，最后再排放到综合废水处理场所。 废弃物的回收利用有以下三种途径： 1,、作为材料再生循环利用； 2、作为化学品循环利用； 3、作为能源回收利用
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。 转化率15～30%：明显低于其他单体本体聚合，f造成大量乙烯需要循环使用。—CH高，热容小，f提高1%，温度上升12~13℃，如果反应热不能与时移除，极易造成温度急剧上升，从而造成爆炸发生，故一般提高f困难，另外提高f，
（答案要注明各个要点的 评分标准） 一. 填空题（201. 自由基聚合过程典型的实施方法包括 本体聚合 、 溶液聚合 、 悬浮聚合 、 乳液聚合 。 2. 合成橡胶一般采用 溶液聚合 、 乳液聚合 工艺进行聚合。 3. 溶液丁苯胶的合成是按阴离子机理进行反应的。 4. 热塑型酚醛树脂采用 酸法 制备，热固型酚醛树脂应采用 碱法 制备。 5. 制备顺丁胶采用的催化剂（引发剂）为 镍系 ；制备乳聚丁苯胶采用的催化剂（引发剂）为 过硫酸钾 。 6. 两步法合成聚氨酯：首先合成两端为-NCO 预聚物；然后与 二元醇、二元胺 进行扩链反应。 7. 乳液聚合主要组分包括单体、水、引发剂、乳化剂。 8. 双酚A 型环氧树脂的单体分别为和。（写出结构式） C CH 3CH 3OH HO CH 2CH O CH 2Cl 二. 判断并改错（20分，每题2分）（判断对错1分，改正1分） 1. 利用齐格勒-纳塔催化剂可合成LDPE 。（ 错，LDPE →HDPE ） 2. 悬浮聚合突出特点是聚合速度快，同时产物分子量大。（错，悬浮聚合→乳液聚合 ） 3. PVC 的空隙率主要影响材料的强度。（错，强度→ 对增塑剂的吸收 ） 4. 溶液聚合中溶剂极性将影响离子链的增长速度。（ 正确 ） 5. 线型缩聚影响分子量主要因素为官能团转化率、小分子含量及保持熔融状态。 （错，去掉保持熔融状态 ） 6. 聚氨酯具有很高的强度，其中一个原因是分子链上的-C=O 可与另一分子上的C 形成氢键。（C → 另一分子N 上的H ） 7. 乙烯高压聚合，当压力升高，反应过程在均相中进行时，容易产生凝胶物。 （错，容易→不会） 8. 在制备溶液丁苯胶过程中，常加入一定量的四氢呋喃，目的是为了增大苯乙烯在分子链中的嵌段含量。（ 错，嵌段含量→无规含量 ） 9. 高顺式聚丁二烯橡胶所用催化剂是镍系齐格勒-纳塔催化剂。（ 正确 ） 10. 二元胺-二元酸聚酰胺的熔点随主链上的C 原子数目的升高逐渐降低。 （错，逐渐降低→呈锯齿形变化 ） 三. 选择题（20分，每题2分） 1. （ A ）可作为自由基悬浮聚合的引发剂。 A. BPO ； B. K 2S 2O 8； C.K 2S 2O 8-FeSO 4； D. TiCl 3-AlCl 3； 2. 为解决本体聚合过程中反应热导出的问题，一般采用的手段是：（ C ） A. 降低反应温度； B. 加大引发剂用量； C. 分段聚合； D. 共聚其他单体； 3. 离子聚合过程，反应温度将影响（ C ）。
聚合物合成工艺学课后习题全解 1. 何谓三大合成材料？简要说明他们的特点。 答:（1）用合成的高分子化合物或称做合成的高聚物为挤出制造的有机材料，统称为合成材料。其中以塑料、合成纤维、合成橡胶塑料、塑料合成纤维、合成橡胶称为三大合成材料。 （2）特点： 塑料是以合成树脂为基本成分，具有质轻、绝缘、耐腐蚀、美观、制品形式多样化等。塑料大多是有机材料，因此其主要的缺点是绝大多数塑料制品都可以燃烧，在长期使用过程中由于光线、空气中氧的作用以及环境条件和热的影响，其制品的性能逐渐变坏，甚至损坏到不能使用，即发生老化现象。 合成橡胶是用化学的合成方法产生的高弹性体。经硫化加工可制成各种橡胶制品。某些种类合成橡胶的橡胶具有较天然橡胶为优良的耐热、耐磨、耐老化、耐腐蚀或耐油等性能。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。 合成纤维成纤维与天然纤维相比较，具有强度高、耐摩擦、不被虫蛀、耐化学腐蚀等优点。缺点是不易着色，未经过处理时易产生静电荷，多数合成纤维吸湿性差。 2. 合成高分子化合物的聚合反应主要包括哪两大类？ 答：合成高分子化合物的聚合反应主要包括连锁聚合反应和逐步聚合反应两大类。 3. 单体储存时应注意什么问题，并说明原因？ 答：单体储存时应达到防止单体自聚、着火和爆炸的目的。 （1）防止单体自聚，为了防止单体自聚，在单体中添加少量的阻聚剂。 （2）防止着火，为了防止着火事故发生，单体储罐要远离反应装置，储罐区严禁明火以减少着火的危险。 （3）防止爆炸，防止爆炸事故的发生，首先要防止单体泄露，因单体泄露后与空气接触产生易爆炸的混合物或过氧化物；储存气态单体或经压缩冷却后液化的单体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。 4. 聚合物反应产物的特点是什么？ 答：①聚合物的相对分子量具有多分散性。 ②聚合物的形态有坚韧的固体、粉状、粒状和高粘度的溶液。 ③聚合物不能用一般产品精制的方法如蒸馏、重结晶和萃取等方法进行精制和提纯。 5. 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选择适当的聚合方法。 6. 生产单体的原料路线有几条？试比较它们的优缺点？ 答：工业上生产的高聚物主要是加聚高聚物和缩聚高聚物。当前主要有两条路线。 （1）石油化工路线（石油资源有限））石油化工路线（石油资源有限）石油经开采得油田气和原油。原油经炼制得到石脑油、煤油和柴油等馏分和炼厂气。
“聚合物合成原理及工艺学” 习题集 四川大学高分子科学与工程学院 第一章绪论 1.试述高分子合成工艺学的主要任务。 2.简述高分子材料的主要类型，主要品种以及发展方向。 3.用方块图表示高分子合成材料的生产过程，说明每一步骤的主要特点及 意义。 4.如何评价生产工艺合理及先进性。 5.开发新产品或新工艺的步骤和需注意的问题有哪些？ 第二章生产单体的原料路线 1.简述高分子合成材料的基本原料（即三烯、三苯、乙炔）的来源。 2.简述石油裂解制烯烃的工艺过程。 3.如何由石油原料制得芳烃？并写出其中的主要化学反应及工艺过程。 4.画出C4馏分中制取丁二烯的流程简图，并说明采用萃取精馏的目的。 5.简述从三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）、三苯（苯、甲苯、二甲苯），乙炔出发制备高分子材料的主要单体合成路线（可用方程式或图表表示，并注明基本工艺条件）。 6.如何由煤炭路线及石油化工路线生产氯乙烯单体？ 7.简述苯乙烯的生产方法。 8.试述合成高分子材料所用单体的主要性能，在贮存、运输过程中以及在使用时应注意哪些问题？
9.论述乙烯产量与高分子合成工艺的关系 第三章游离基本体聚合生产工艺 1.自由基聚合过程中反应速度和聚合物分子量与哪些因素有关？工艺过程中如何调节？ 2.自由基聚合所用引发剂有哪些类型，它们各有什么特点？ 3.引发剂的分解速率与哪些因素有关？引发剂的半衰期的含义是什么？生产中有何作用？ 4.引发剂的选择主要根据哪些因素考虑？为什么？ 5.举例说明在自由基聚合过程中，调节剂，阻聚剂，缓聚剂的作用。 6.为什么溶剂分子的Cs值比调节剂分子的Cs小的多，而对聚合物分子量的 影响往往比调节剂大的多？ 7.以乙烯的本体聚合为例，说明本体聚合的特点。 8.根据合成高压聚乙烯的工艺条件和工艺过程特点，组织高压聚乙烯的生产 工艺流程，并划出流程示意图。 9.高压聚乙烯分子结构特点是怎样形成的，对聚合物的加工及性能有何影响。 10.乙烯高压聚合的影响因素有哪些？ 11.对比管式反应器及釜式反应器生产高压聚乙烯的生产工艺。 12.聚乙烯的主要用途有哪些、可以采用哪些方法改进它的性能，开发新用 途。 13.比较高压聚乙烯及聚苯乙烯的生产工艺流程，改进聚苯乙烯的性能，可采用哪些方法？ 14.试述聚苯乙烯和有机玻璃的优缺点及改性方向。 15.比较聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯本体聚合工艺的异同
高聚物合成工艺学试卷两套和答案 第一套 一. 解释或说明以下基本概念（20分，每题2分） 悬浮聚合；单体在水中，悬浮剂存在下由自由基引发剂引发进行的聚合反应 的制备；采用自由基引发剂，在高温高压下合成的 乳液聚合特点；分子量和聚合速度同时提高 熔融缩聚；在单体和聚合物熔点以上进行的聚合过程 高顺式聚丁二烯；顺式含量打印94%的聚丁二烯 界面缩聚；在两不相容的溶剂界面进行的缩聚反应 双酚A型环氧树脂；由双酚A作为单体组分之一而得到的氧树脂；甲苯二异氰酸酯 氨基树脂；由尿素或三聚氰胺等与甲醛反应得到的树脂 溶液丁苯胶：采用溶液法合成的丁苯胶 二. 填空题（20分，每空1分） 1. 自由基聚合可以采用四种工艺过程，乳液、悬浮、 溶液、本体。 2. 乳聚丁苯橡胶一般分为两种低温、高温。 3. 乳液丁苯胶的合成是按自由基机理进行反 应的。 4. 酚醛树脂是由苯酚与甲醛反应制备 的。 5. 制备采用的催化剂（引发剂）是 43 ；制备采用的催化剂（引 发剂）是33 。
6. 聚氨酯是由异氰酸酯与多元醇反应制备的。反应类 型为聚加成反应。 7. 悬浮聚合主要组分包括悬浮剂、单体、引发 剂、水。 8. 不饱和聚酯树脂的单体分别为不饱和酸酐和二元 醇。 三. 选择题（20分，每题2分） 1. 乳液丁苯胶可选用（ C. ）作为引发剂。 A. ； B. K2S2O8； C. K2S2O84； D. 33； 2. 本体聚合常采用分段聚合工艺，其目的是（ B. ） A. 降低反应温度； B. 导出反应热； C. 提高转化率； D. 简化工艺； 3. 离子聚合过程，一般选择（D ）工艺。 A. 悬浮聚合； B. 乳液聚合； C. 本体和悬浮； D. 本体和溶液； 4. 聚醚型聚氨酯与聚酯型聚氨酯相比具有（C ）。 A. 耐热性好、机械强度高； B.耐热性好、柔韧性好； C. 低温性好、柔韧性好； D. 低温性好、机械强度高； 5. 特点是支链量（多），机械强度（低），可应用于薄膜。 A. 少，低； B. 少，高； C. 多，低； D. 多，高；
第一章绪论 4. 20世纪50年代，谁发现了可用于高密度聚乙烯和立构规整聚丙烯的合成催化剂？这些催化剂的基本成分是什么？ 5. 21世纪高分子科学与工程学科的重要发展方向是什么？ 6. 简要说明聚合物合成的生产步骤。 第二章合成聚合物的原料路线 4. 石脑油的裂解-催化重整可以获得哪些重要芳烃原材料？其中的加 氢工艺是为了除去哪些有害物质？ 5. 什么是C4馏分？如何通过C4馏分制备1,3-丁二烯？ 10. 从动、植物体内获得的原料路线有哪些？你认为哪些原料路线具有很好的前景。 第三章自由基本体聚合过程及合成工艺 17. 用过氧化二苯甲酰作引发剂，苯乙烯在60℃进行本体聚合，试计算正常引发反应、向引发剂转移反应、向单体转移反应三部分在聚合度倒数中各占多少百分比？对聚合度各有什么影响，计算时选用下列数据：[I]=0.04mol/L，f＝0.8，k d＝2.0×10-6s-1，k p＝176L/mol·s，k t＝3.6×107 L/mol·s，ρ(60℃)=0.887g/mL，C I=0.05，C M=0.85×10-4。 18. 为了改进聚氯乙烯的性能，常将氯乙烯（M1）与醋酸乙烯(M2)共聚 得到以氯乙烯为主的氯醋共聚物。已知在60℃下上述共聚体系的r1=1.68, r2=0.23,试具体说明要合成含氯乙烯质量分数为80％的组成均匀的氯醋共聚物应采用何种聚合工艺？ 第四章自由基溶液聚合过程及合成工艺 9. 苯乙烯在60℃以过氧化二叔丁基为引发剂，苯为溶剂进行自由基溶液聚合。当苯乙烯的浓度为1mol/L,引发剂浓度为0.0lmol/L时，引发剂分解和形成聚合物的初速率分别为4×1011mol/(L·s)和1.5×
1、为什么要对聚合物进行后处理? 经过分离过程制得的聚合物，含有一定的水分和未脱除的少量溶剂，需要经过脱水和干燥。 2. 合成树脂的后处理过程 潮湿的粉状树脂 稳定剂干燥的粉状树脂 干燥方法：气流干燥和沸腾干燥 3.聚合方法的选择：聚合方法的选择取决于聚合物性质；相同性能的产品，产品质量好，设备投资少，生产成本低的方法将得到发展。其它方法则逐渐被淘汰。 4.高分子合成工业的三废来源、处理方法以及如何对废旧材料进行回收利用 答:废气主要来自气态和易挥发单体和有机溶剂或单体合成过程中使用的气体；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；废渣主要来源于生产设备中的结垢聚合物和某些副产物。对于废气处理，应在生产过程中严格避免设备或操作不善而造成的泄露，并且加强监测仪表的精密度，以便极早察觉逸出废气并采取相应措施，使废气减少到容许浓度之下。对于三废的处理，首先在井陉工厂设计时应当考虑将其消除在生产过程中，不得已时则考虑它的利用，尽可能减少三废的排放量，例如工业上采用先进的不适用溶剂的聚合方法，或采用密闭循环系统。必须进行排放时，应当了解三废中所含各种物质的种类和数量，有针对性地回收利用和处理，最后再排放到综合废水处理场所。废弃物的回收利用有以下三种途径： 1、作为材料再生循环利用； 2、作为化学品循环利用； 3、作为能源回收利用 5.生产单体的原料路线有那些？ 答：石油路线：石油行高温裂解，得到的裂解气经分离得到乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯等。产生的液体经加氢后催化重整使之转化为芳烃，经萃取分离可得到苯、甲苯、二甲苯等芳烃化合物。然后可将它们直接用作单体或进一步经化学加工以生产出一系列单体。煤炭路线：煤炭经炼焦生成煤气、氨、煤焦油和焦炭。由煤焦油经分离可得到苯，甲苯、苯酚等。焦炭与石灰石在电炉中高温反应得到电石，电石与水反应生成乙炔，由乙炔可以合成一系列乙烯基单体或其他有机化工原料。其他原料路线：主要以农副产品或木材工业副产品为基本原料，直接用作单体或经化学加工为单体。 6.成纤聚合物的结构和性质特征： 答：①、聚合物长链必须是线形的，支链应尽可能少，无交联.因为线型大分子能沿纤维的纵方向发生取向，可提高纤维的强度。②、聚合物应具有适当高的分子量,且分子量分布要窄。③、聚合物分子结构应规整，易于结晶，最好能形成部分结晶的结构。④、聚合物大分子中含有极性基团，可增加分子间作用力,提高纤维的物理和机械性能。⑤、结晶性聚合物的熔点和软化点应比允许的使用温度高很多,而非结晶性聚合物其玻璃化温度比使用温度高。⑥、聚合物要有一定的热稳定性，易于加工成纤，并具有实用价值。 7.什么是生物基高聚物？什么是可生物降解高聚物？两者之间有什么区别和联系？答：生物基高聚物：以生物产品为原料制成的高聚物称为生物基高聚物。 生物降解聚合物：能够被细菌、真菌、藻类等微生物分解、破坏的高聚物。 8.可生物降解高聚物在结构上有什么特点？答：①直链、②柔软的链结构、③脂肪族高分子、④宽分子量分布的聚合物、低分子量的低聚物、⑤非晶态聚合物低熔点高分子比、⑥酯键、肽键、⑦亲水高分子、⑧表面粗糙 9.研究可生物降解高聚物的意义何在？答：完全生物降解材料能被微生物完全分解，对环境有积极的作用。 10.具有下述两条件之一的聚合物具有水溶性：a、主链上含有亲水性优良的短链醚键或仲胺键，而形成的聚合物为无定形结构；b、主链为C-C键，但沿主链分布众多的亲水基团。 11.聚电解质：离子型的水溶性聚合物 12.憎水缔合聚合物：憎水缔合聚合物:水溶性聚合物分子中如果含有少量憎水长碳链(C6~18)构成的单体链段，则具有憎水缔合的现象,与一般水溶性聚合物的溶液性质有所不同,因此叫憎水缔合聚合物. 13.吸水性树脂：具有交联结构的水溶性聚合物,失去了水溶性,但具有吸水性和保水性。 14.水凝胶:吸水能力较小的吸水性树脂,吸水量为干树脂百分之数十份。 15高吸水性树脂：吸水量达数10倍以上的称为高吸水性树脂。 16.比较乳液丁苯和溶液丁苯的异同点。 答：1溶聚丁苯橡胶和乳聚丁苯橡胶两种生产方法的原料和配置基本相同，主要原料都是丁二烯和苯乙烯，但是乳液聚合过程中需要几十种助剂，而溶聚丁苯橡胶只需烷基锂作催化剂，和少量几样助剂，溶液配置简单操作方便。而且溶聚无规丁苯橡胶的分子量小，可以填充大量的炭黑和油墨。同时不需要塑炼，低温性能良好，永久变形小，不需要使用，增塑剂，比较容易包锟，在添加原料以后，很容易形成带状，胶片十分光滑，收缩度小，加工过程也比较安全，比起乳聚丁苯橡胶的混炼容量大多了。2溶液聚合转化率理论上可达百分百，反应周期约为乳液聚合周期的一半；乳液聚合转化率一般在70%左右，反应周期约七个小时。3溶聚需要大量的溶剂，使用的催化剂也是不同的，主要产生的橡胶根据催化剂的不同分为几种。分为醇烯系溶液共聚丁苯橡胶和锂系溶液共聚丁苯像胶。锂系溶聚丁苯橡胶可分为两种类型：嵌段型、无规型。这里一般是指：无规型溶聚丁苯橡胶。在生产装置上，需要增添一些设备，主要用于溶剂精制和回收，对水、电、气的需求加大。4乳聚丁苯橡胶的生产过程中，排污量远高于溶聚丁苯橡胶，在生产过程中所产生的污染。5采用溶液聚合法生产丁苯橡胶用到的生产装置应变能力强，适应性强，可迅速转产，改产，可与SBS等共用一套生产装置。6溶液聚合的生产过程较灵活，可以通过控制分子量、分布情况、支化度、苯乙烯含量及嵌段程度来生产各种产品，橡胶烃含量可高达98%。7溶聚丁苯橡胶硫化速度快，加工性能好，胶质纯，硫化剂和促进剂的用量减少，溶聚丁苯橡胶的加工省时、省力、省能。 17.有机硅聚合物：如何提高有机硅聚合物的分子量。 答：提高线型聚合物分子量的合成方法-催化重排 如欲制取分子量较高的线型聚合物(硅橡胶),必须采用高纯度的二氯硅烷单体,实际上这种高纯度单体很难制得.工业上通常由二氯硅烷先转化成环状的四聚体,即八甲基环四硅氧烷,再在酸性或碱性条件下发生催化重排(开环聚合),可获得分子量高达40-80万的线型聚合物. 18.聚乙烯的合成与生产工艺：LDPE生产工艺，气相本体法聚合工艺条件的控制。答：（1）生产工艺控制原料准备：主要是乙烯单体、分子量调节剂的选择与准备。（2）分子量的控制根据PE的分子量的大小可选择相应的分子量调节剂即链转移剂。（3）添加剂：添加剂的种类和用量根据PE的牌号和用途来定。为了便于计量及与PE混合均匀常将添加剂配成浓度为12.0%的白油溶液或分散液。（4）催化剂的配制实际上是聚乙烯引发剂,工业上称催化剂 2 气相本体聚合 1.压力一般在122～303MPa之间；2.温度的确定主要取决于引发剂的类型，反应温度一般在130℃～350℃范围之间；3.反应时间：一般在15s～2min范围内，主要取决于反应器类型和产品的不同牌号。 19聚氯乙烯的合成与生产工艺：悬浮聚合生产工艺条件的控制。 答：1、反应组分的选择和配比：悬浮聚合的反应组分主要包括以下几种：单体、水、引发剂、分散剂、反应助剂。 （1）单体：纯度>99.98% （2）水：去离子水（3）分散剂：分散剂种类的选择直接影响到颗粒的形态，生产过程中的分散效果和产品的性能。 2、助分散剂作用：进一步降低单体表面和单体-水相界面的张力，使聚合物颗粒疏松度进一步增强，另外催化剂、助分散剂的电荷作用，可增强液滴的稳定性，助分散剂实际是一些表面活性剂，一般亲油力>亲水力。 3、分散剂的配比：随分散剂的种类不同，配比略有不同。 4、主分散剂：为水量的0.1%左右 5、助分散剂：为水量的0.001%～0.01% 6、引发剂：油溶性自由基引发剂 7、聚合助剂VCM聚合过程中，为了进一步提高聚合物的性能和改善聚合条件，往往还要加入若干聚合用的助剂。（1）抗氧剂（2）水相阻聚剂（3）防粘釜剂（4）链转移剂（5）抗“鱼眼”剂（6）链终止剂 2、聚合条件的控制（温度、搅拌速度、时间） （1）温度聚合温度的确定主要是根据单体、引发剂和产品的性能来确定。一般聚合温度高于引发剂的分解温度，低于单体和水的沸点温度，一般46～60℃范围内。（2）时间悬浮聚合是间歇式反应，出料是一釜接一釜的进行的，工业上称聚合时间为“干锅”时间，聚合时间由转化率来决定 粘釜产生的原因 a、釜壁由于腐蚀或机械损伤，形成凹凸不平的缺陷，聚合物尤其是少量单体在水相中形成的粒性低聚体在此沉积，与金属釜壁产生范德华力，形成物理吸附。 b、粘附作用，粘稠的聚合物被搅拌力飞溅到釜壁。 防釜措施根据以上原因可采取相应措施如下： a、使聚合釜内壁钝化，最有效的方法，对内壁进行防粘涂布处理。防粘涂层面法方面能利用的文献很多，防粘技术是工厂的商业秘密。 b、加入水相阻聚剂 20.酚醛树脂的合成与生产工艺：碱法酚醛树脂的合成工艺 答：1、合成原理：过量甲醛与苯酚 [mol比为（1.1～1.5）：1] 在碱性条件下进行缩聚就能生成热固性酚醛树脂。其反应可分为三个阶段，每个阶段都可以从树脂的外形及其溶解性来区分。（1）甲阶树脂（A 阶树脂）：苯酚在碱NaOH作用下，生成酚钠，由于酚氧离子的离域化作用，而使邻位、对位离子化，然后甲醛与之发生亲电加成反应。2）乙阶树脂（B阶树脂）：甲阶树脂在 100～130℃加热，进一步反应产生部分交联，即可转变为乙阶酚醛树脂（或B阶树脂），也称半熔树脂，为固体,在丙酮中不溶解，只能溶胀，热塑性较差。3）丙阶树脂（C 阶树脂；在固化成型时形成）在材料成型加工过程中，乙阶材料进一步被加热约120～170°C生成网状结构，这时候苯酚的三个官能团位置全部发生了作用，达到了理想的分子结构，这种树脂已完全硬化失去热塑性，也不溶（或溶胀）于任何溶剂。
1.简答高分子材料体系构成。按循环次数分为哪几类？并举例说明。（6分） 答：高分子材料：macromolecular material，以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。 高分子材料按来源分类 高分子材料按来源分为天然高分子材料和合成高分子材料。 天然高分子是存在于动物、植物及生物体内的高分子物质，可分为天然纤维、天然树脂、天然橡胶、动物胶等。合成高分子材料主要是指塑料、合成橡胶和合成纤维三大合成材料，此外还包括胶黏剂、涂料以及各种功能性高分子材料。合成高分子材料具有天然高分子材料所没有的或较为优越的性能--较小的密度、较高的力学、耐磨性、耐腐蚀性、电绝缘性等。 高分子材料按应用分类 高分子材料按特性分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等。 ①橡胶是一类线型柔性高分子聚合物。其分子链间次价力小，分子链柔性好，在外力作用下可产生较大形变，除去外力后能迅速恢复原状。有天然橡胶和合成橡胶两种。 ②纤维分为天然纤维和化学纤维。前者指蚕丝、棉、麻、毛等。后者是以天然高分子或合成高分子为原料，经过纺丝和后处理制得。纤维的次价力大、形变能力小、模量高，一般为结晶聚合物。 ③塑料是以合成树脂或化学改性的天然高分子为主要成分，再加入填料、增塑剂和其他添加剂制得。其分子间次价力、模量和形变量等介于橡胶和纤维之间。通常按合成树脂的特性分为热固性塑料和热塑性塑料;按用途又分为通用塑料和工程塑料。 ④高分子胶粘剂是以合成天然高分子化合物为主体制成的胶粘材料。分为天然和合成胶粘剂两种。应用较多的是合成胶粘剂。 ⑤高分子涂料是以聚合物为主要成膜物质，添加溶剂和各种添加剂制得。根据成膜物质不同，分为油脂涂料、天然树脂涂料和合成树脂涂料。 ⑥高分子基复合材料是以高分子化合物为基体，添加各种增强材料制得的一种复合材料。它综合了原有材料的性能特点，并可根据需要进行材料设计。高分子复合材料也称为高分子改性，改性分为分子改性和共混改性。 ⑦功能高分子材料。功能高分子材料除具有聚合物的一般力学性能、绝缘性能和热性能外，还具有物质、能量和信息的转换、磁性、传递和储存等特殊功能。已实用的有高分子信息转换材料、高分子透明材料、高分子模拟酶、生物降解高分子材料、高分子形状记忆材料和医用、药用高分子材料等。 高聚物根据其机械性能和使用状态可分为上述几类。但是各类高聚物之间并无严格的界限，同一高聚物，采用不同的合成方法和成型工艺，可以制成塑料，也可制成纤维，比如尼龙就是如此。而聚
1．粘釜产生原因、危害及防止措施。 粘釜原因：物理因素：吸附作用；化学因素：粘附作用。 危害：（1）传热系数下降；（2）产生“鱼眼”，使产品质量严重下降；（3）需要清釜，非生产时间加长。 防止措施：（1）釜内金属钝化；（2）添加水相阻聚剂，终止水相中的自由基，例如在明胶为分散剂的体系中加入醇溶黑、亚硝基R盐、甲基蓝或硫化钠等；（3）釜内壁涂极性有机物，防让金属表面发生引发聚合或大分子活性链接触釜壁就被终止聚合而钝化；（4）采用分子中有机成分高的引发剂，如过氧化十二酰. 清釜；（5）提高装料系数，满釜操作。 减少粘釜的方法：目前先进的方法是聚合配方中加入防粘釜剂防粘釜剂的种类很多，（而且生产工厂技术保密，主要是苯胺染料、蒽醌染料等的混合溶液或这些染料与某些有计酸的络合物，一般用量极少，产生明星的作用）此时产生的少量粘釜物用高压水枪冲洗即可（水压>21mpa）达到清釜目的。 2.高分子合成材料的生产过程 答: 1）原料准备与精制过程特点:单体溶剂等可能含有杂质,会影响到聚合物的原子量,进而影响聚合物的性能,须除去杂质意义:为制备良好的聚合物做准备 2）催化剂配制过程特点:催化剂或引发剂的用量在反应中起到至关重要的作用,需仔细调制. 意义:控制反应速率,引发反应 3）聚合反应过程特点:单体反应生成聚合物,调节聚合物的分子量等,制取所需产品意义:控制反应进程,调节聚合物分子量 4）分离过程特点:聚合物众位反应的单体需回收,溶剂,催化剂须除去意义:提纯产品,提高原料利用率 5）聚合物后处理过程特点:聚合物中含有水等;需干燥. 意义:产品易于贮存与运输6）回收过程特点:回收未反应单体与溶剂意义:提高原料利用率,降低成本,防止污染环境 3. 生产单体的原料路线有几条？试比较它们的优缺点？ 答：工业上生产的高聚物主要是加聚高聚物和缩聚高聚物。当前主要有两条路线。（1）石油化工路线（石油资源有限））石油化工路线（石油资源有限）石油经开采得油田气和原油。原油经炼制得到石脑油、煤油和柴油等馏分和炼厂气。以此为原料进行高温热裂解可得到裂解气和裂解轻油。裂解气经分离精制可得到乙烯、丙烯、丁烯和丁二烯等。裂解轻油和煤油经重整得到的重整油，经加氢催化重整使之转化为芳烃，经抽提（萃取分离）得到苯、甲苯、二甲苯和萘等芳烃化合物。（2）煤炭路线（资源有限，耗能大））煤炭路线（资源有限，耗能大）煤矿经开采得到煤炭，煤炭经炼焦得煤气、氨、煤焦油和焦炭。煤焦油经分离精制得到苯、甲苯、二甲苯、萘和苯酚等。焦炭与石灰石在高温炉中高温加热得到电石（CaC2），电石与 H2O 反应得到乙炔。炔可以合成氯乙烯、醋酸乙烯和丙烯腈等单体或其他有机原料。（3）其他原料路线）主要是以农副产品或木材工业副产品为基本原料，直接用作单体或经化学加工为单体。本路线原料不足、成本较高，但它也是充分利用自然资源，变废为宝的基础上小量生产某些单体，其出发点是可取的。 4.高压聚乙烯分子结构特点是怎么样形成的,对聚合物的加工性能有何影响? 答:乙烯在高温下按自由基聚合反应的机理进行聚合。高温状况下,PE分子间的距离缩短,且易与自由基碰撞反应,很容易发生本分子链转移,支链过多。 影响：这种PE加工流动性好,.可以采取中空吹塑,注塑,挤出成型等加工方法,具有良好的光学性能,强度,柔顺性,封合性,无毒无味,良好的电绝缘性 5.悬浮聚合与本体聚合相比有那些特点? 答:1) 以水为分散介质,价廉,不需回收,安全,易分离.2）悬浮聚合体粘度低,温度易控制,3）颗粒形态较大,可以制成不同粒径的粒子4）需要一定的机械搅拌和分散剂5）产品不如本体聚合纯净 6)悬浮聚合的操作方式为间歇,本体为连续 6.简述聚氯乙烯PVC悬浮聚合工艺过程 答:1、准备工作:首先将去离子水,分散剂及除引发剂以外的各种助剂,经计量后加于聚反应釜中,然后加剂量的氯乙烯单体, 2、聚合:升温至规定的温度.加入引发剂溶液或分散液,聚合反应随时开
作业： 1.什么是功能高分子材料？ 2.什么是离子交换树脂？它的基本特性是什么？ 3.按合成方法分类，离子交换树脂可分为缩聚型和加聚型，请问什么是缩聚型离子交换树脂和加聚型离子交换树脂？并各举一实例。 4.按孔结构分类，离子交换树脂可分为凝胶型离子交换树脂和大孔型离子交换树脂。请问什么是凝胶型离子交换树脂和大孔型离子交换树脂？该两类离子交换树脂的优缺点各是什么？ 5.我国的前石油化学工业部在1977年7月1日制定了《离子交换树脂产品分类，命名及型号》的部颁标准。该标准根据离子交换树脂功能基的性质，将其分为七类，请问有哪7类，并举例对应的功能基。 6.离子交换树脂是如何命名的？ 7.请分别举例一种苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂、丙烯酸系弱碱性阴离子交换树脂、苯乙烯系弱碱性阴离子交换树脂，用化学结构式表示。 8.苯乙烯系离子交换树脂是如何合成的？有何优点？其反应物料中除苯乙烯外还有二乙烯基苯、引发剂和分散剂，请问常用的引发剂有哪些？常用的分散剂有哪些？并说明分散剂有何作用？二乙烯基的加入，对所合成得到的苯乙烯系离子交换剂共聚物珠体有何作用？ 9.利用苯乙烯、二乙烯基苯为主原料，请分别用化学反应方程式来表述制备苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂和苯乙烯系强碱性阴离子交换树脂的过程。 10.请分别写出从苯乙烯出发制备苯乙烯系弱酸性阳离子交换的化学反应方程式、从丙烯酸甲酯和二乙烯基苯出发制备丙烯酸系弱酸性阴离子交换树脂的化学反应方程式？ 11.在丙烯酸甲酯与二乙烯基苯的自由基共聚中，二乙烯基苯的竟聚率比丙烯酸甲酯的大很多，因此形成的共聚物的交联结构很不均匀。为了克服交联结构的不均匀性，常采用互贯聚合或使用第二交联剂的方法，请问常用的第二交联剂有哪些（用分子结构式表示）？ 12.离子交换树脂的粒度可以用粒径、有效粒径和均一系数来表征，请问什么是有效粒径和均一系数？ 13.离子交换树脂的密度可以用四种密度来表示，请问哪四种密度，其定义各是什么？ 14.什么是离子交换树脂的交换容量？依据测定条件可得到哪些交换容量？ 15.离子交换树脂的机械强度的表示方法有哪些？ 16.什么是离子交换树脂的耐压强度？ 17.什么是离子交换树脂的比表面积、孔容、孔度、孔径？它们的测试方法分别有哪些？ 18.离子交换树脂的孔径分布测定方法有哪些？ 19.请阐述离子交换树脂的作用原理，并写出常用的离子交换反应方程式。 20.离子交换树脂的主要应用有哪些？ 21.请论述强酸性H-Na离子交换软化和脱碱系统的作用原理，并写出化学反应方程式。 22.使用离子交换树脂作为酸碱催化剂有哪些优缺点？ 23.什么是吸附树脂？按其化学结构可分为哪几类？ 24.吸附树脂的内部结构如何？ 25.吸附树脂的合成方法有悬浮聚合和后交联法等，后交联中又有自身后交联法和双官能交联剂后交联法。请问常用的双官能团交联剂有哪些？并写出其化学结构式。欲得到高比表面积的吸附树脂宜采用哪种合成方法？ 26.什么是吸附树脂的吸附等温线？ 27.吸附树脂具有吸附选择性，但具有一些普遍存在原则，具体有哪些？ 28.吸附树脂的主要应用有哪些？
第一次作业 1.何谓三大合成材料？简要说明他们的特点。 答：（1）用合成的高分子化合物或称作合成的高聚物为基础制造的有机材料，统称为合成材料。其中以塑料、合成纤维、合成橡胶称为三大合成材料。 （2）特点：①塑料是以合成树脂为基本成分，具有质轻、绝缘、耐腐蚀、美观、制品形式多样化等。其主要的缺点是绝大多数塑料制品都可以燃烧，在长期使用过程中由于光线、空气中氧的作用以及环境条件和热的影响，其制品的性能逐渐变坏，甚至损坏到不能使用，即发生老化现象。 ②合成橡胶是用化学的合成方法产生的高弹性体。经硫化加工可制成各种橡胶制品。某些种类的橡胶具有较天然橡胶为优良的耐热、耐磨、耐老化、耐腐蚀或耐油等性能。 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。合成纤维与天然纤维相比较，具有强度高、耐摩擦、不被虫蛀、耐化学腐蚀等优点。缺点是不易着色，未经过处理时易产生静电荷，多数合成纤维吸湿性差。 2.合成高分子化合物的聚合反应主要包括哪两大类？ 答：合成高分子化合物的聚合反应主要包括不饱和单体和二烯烃类单体的加成聚合反应和活性单体的逐步聚合反应两大类。 3.单体储存时应注意什么问题，并说明原因？ 答：（1）单体储存时应达到防止单体自聚、着火和爆炸的目的。 （2）①为了防止单体自聚，在单体中添加少量的阻聚剂。②为了防止着火事故发生，单体贮罐要远离反应装置，贮罐区严禁明火以减少着火的危险。③为防止爆炸事故的发生，首先要防止单体泄露，因单体泄露后与空气接触产生易爆炸的混合物或过氧化物；贮存气态单体或经压缩冷却后液化的单体的贮罐应是耐压容器；高沸点的单体贮罐应用氮气保护，防止空气进入。 4.聚合物反应产物的特点是什么？ 答：①聚合物的相对分子量具有多分散性。 ②聚合物的形态为坚韧的固体物、粉状、粒状和高粘度的熔体或溶液。 ③聚合物不能用一般产品精制方法如蒸馏、结晶和萃取等方法进行精制提纯。 5.选择聚合方法的原则是什么？ 答：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选择适当的聚合方法。 第二次作业 6.生产单体的原料路线有几条？试比较它们的优缺点？ 答：工业上生产的高聚物主要是加聚型高聚物和缩聚（逐步聚合型）高聚物。当前主要有两条路线； （1）石油化工路线（石油资源有限） 原油经炼制得到汽油、石脑油、煤油和柴油等馏分和炼厂气。以此为原料进行高温热裂解可得到裂解气和裂解轻油。裂解气经分离得到乙烯、丙烯、丁烯和丁二烯等。裂解轻油和煤油经重整得到的重整油，经加氢催化重整使之转化为芳烃，经萃取分离得到苯、甲苯、二甲苯等芳烃化合物。 （2）煤炭路线（资源有限，耗能大） 煤炭经炼焦得煤气、氨、煤焦油和焦炭。煤焦油经分离精制得到苯、甲苯、和苯酚等。 焦炭与石灰石在电炉中高温反应得到电石（CaC2），电石与H2O反应得到乙炔，由乙炔可以合成氯乙烯、醋酸乙烯和丙烯腈等乙烯基单体或其他有机原料。 （3）其他原料路线（原料不足、成本较高）