高分子合成工艺学内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）
第一章绪论
高分子合成材料：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
高分子合成工业的任务：将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。
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）。
塑料成型方法：注塑成型、挤塑成型、吹塑成型、模压成型等。
合成橡胶：高弹性体，制造橡胶制品时加入的添加物通常称为配合剂（硫化剂、硫化促进剂、助促进剂、防老剂、软化剂、增强剂、填充剂、着色剂等）。
自由基聚合方法：本体聚合、乳液聚合、悬浮聚合、溶液聚合
离子聚合及配位聚合实施方法主要有本体聚合、溶液聚合两种方法。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淤浆聚合。
1、简述高分子化合物的生产过程。
(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、调整浓度等过程相设备。
(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、脱除溶剂、催化剂，脱除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。
此外三废处理和公用工程如供电、供气、供水等设备。
2、比较连续生产和间歇生产工艺的特点。
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。
间歇聚合的特点
a.不易实现操作过程的全部自动化，每一批产品的规格难以控制严格一致。
b.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。
c.优点：反应条件易控制，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。
连续聚合:单体和引发剂（催化剂）等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。目前只有悬浮聚合方法尚未实现大规模连续生产。连续聚合特点：
a.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，所得产品的质量规格稳定。
b.设备密闭，减少污染，适合大规模生产，劳动生产率高，成本较低。
c.缺点：不宜经常改变产品牌号，所以不便小批量生产。
3、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用。
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
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。
对于三废的处理：
首先在进行工厂设计时应当考虑将其消除在生产过程中，不得已则考虑它的利用，尽可能减少三废的排放量；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，有针对性的进行回收利用和处理，最后再排放到综合废水处理场所。
解决废旧塑料途径：
作为材料再生循环利用（再生）
（2）作为化学品循环利用（解聚成单体或裂解成燃油）
（3）作为能源回收利用（燃料）
第二章生产单体的原料路线
1、生产单体的原料路线有哪些（教材P24-25）
单体原料来源路线为：石油化工路线、煤炭路线和其它原料路线，
2.石油化工路线可以得到哪些重要的单体和原料简述石油化工路线裂解生产乙烯单体的过程，并由乙烯单体可以得到哪些聚合物产品（教材P24-25、P26、
P31）
原油经石油炼制得到汽油、石脑油、煤油、柴油等馏分和炼厂气，然后用它们做原料进行高温裂解分离得乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯等。
原油+水蒸气-----裂解------分离-------乙烯
第三章自由基聚合工艺
主要用于乙烯基单体和二烯烃类单体的聚合或共聚。所得线型高分子量聚合物分子结构的规整性较差，无定形聚合物。
自由基聚合实施方法所用原材料及产品形态
四种聚合方法的工艺特点
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。
乙烯基单体和二烯单体合成树脂四种聚合方法
合成橡胶由于易结块乳液聚合方法
自由基聚合引发剂
(1)过氧化物类：通式为 R-O-O-H 或 R-O-O-R
过氧化二苯甲酰(BPO)
过氧化二酰基和过氧化碳酸酯等化合物在分解时除产生自由基外，还放出CO2气体。
无机过氧类引发剂
过硫酸盐，如过硫酸钾 K2S2O8 和过硫酸铵 (NH4)2S2O8等，能溶于水，多用于乳液聚合和水溶液聚合
偶氮化合物
偶氮化合物通式：
偶氮二异丁腈(AIBN)
氧化还原引发体系
在还原剂存在下，过氧化氢、过酸盐和有机过氧化物的分解活化能显着降低。低温或常温条件下进行自由基聚合时，常采用过氧化物-还原剂的混合物作为引发体系。
氧化-还原体系产生自由基的过程是单电子转移过程，即一个电子由一个离子或由一个分子转移到另一个离子或分子上去，因而生成自由基。
引发剂的选择
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
链转移反应
本体聚合生产工艺
(1)本体聚合（又称块状聚合）：在不用其它反应介质情况下，单体中加有少量或不加引发剂发生聚合的方法。
(2)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）。
(3)根据单体的相态还可分为气相、液相和固相本体聚合。采用本体聚合生产聚合物：高压法聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯，及一部分聚氯乙烯。
液态单体需要预聚合，除反应热
1. 本体聚合工业生产举例
高压法聚乙烯、聚苯乙烯、PMMA、聚氯乙烯。
预聚合的原因：聚合反应是放热的反应，本体聚合无其他介质存在，放热比较大，散热困难。进行预聚合以达到适当的转化率。
几种单体的本体聚合流程
合釜串联，分段聚合的连续操作方式。
(3)本体连续聚合反应器
a. 管式反应器多为空管或管内加有固定式混合器
b. 塔式反应器：相当于放大的管式反应器，无搅拌装置
悬浮聚合生产工艺
悬浮聚合是将单体在强烈机械搅拌及分散剂的作用下分散、悬浮于水相当中，同时经引发剂引发聚合的方法。
合成橡胶在常温下有粘性，容易结块，不宜用悬浮聚合方法。
悬浮聚合过程中影响颗粒大小及其分布的因素：
(1)反应器几何形状因素
(2)操作条件因素
3)材料数据因素
聚合反应发生在各个单体液珠内，一个单体小液滴即相似于一个孤立的本体聚合体系。
分散剂的作用在于防止粘结成大粒子
水溶性高分子分散剂（保护胶）
.包括蛋白质、明胶、淀粉等天然高分子，甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素等纤维素衍生物，以及聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸等合成高分子化合物。用量为高分子保护胶的作用在于两液滴之间形成了高分子薄膜层，从而阻止了两液滴凝结。
. 保护胶被液滴表面吸附而产生定向排列，产生空间位阻作用。
(3)无机粉状分散剂
机固体粉末分散剂包括：高分散性碱土金属的磷酸盐、碳酸盐以及硅酸盐等。如高岭土、硫酸钙、磷酸钙、碳酸镁等
分散稳定作用是存在于水相中的粉状物在单体液滴表面形成隔离层，从而防止了液滴的凝结。
(2) 聚合工艺
a. 操作方式：采用间歇法操作。
b. 反应器：聚合反应釜，聚氯乙烯生产的最大容积为200m3
c. 悬浮聚合过程
溶液聚合生产工艺
(1)溶液聚合是将单体和引发剂溶于适当溶剂（水或有机溶剂）进行聚合的方法。
(2)根据聚合物溶解于溶剂的情况分为：均相溶液聚合和非均相溶液聚合(又称为沉淀聚合)。如丙烯晴在二甲基甲酰胺的溶液聚合为均相溶液聚合,而其在水溶液中的聚合为非均相聚合
(3) 生产的产品：聚丙烯腈、聚醋酸乙烯酯、丙烯酸酯类共聚物等。
溶液聚合流程图
a. 溶剂对引发剂分解速度的影响：
自由基引发剂的分解速度与周围介质的性质有关
水：对引发剂的分解速度基本无影响
有机溶剂：因溶剂种类和引发剂种类的不同而有不同程度的影响。过氧化物，偶氮二异丁腈
某些有机极性溶剂对有机过氧化物有诱导分解作用，加速聚合反应速度。
偶氮二异丁腈：不显现诱导分解作用，应用最为广泛
Cs = ktr / kp
Cs≥……分子量调节剂
(2)溶剂的选择应注意的问题
a. 考虑单体在所选择的溶剂中的溶解性
b. 溶剂的活性
c. 溶剂对聚合物溶解性能和对凝胶效应的影响
d. 溶液聚合选择溶剂时应考虑溶剂的Cs值
e. 溶剂的毒性、安全性和生产成本
(1)引发剂
A. 根据溶液聚合所用溶剂、反应条件和引发剂半衰期选择引发剂。
b. 偶氮化合物引发剂的分解不受溶剂的影响，应用较广泛。过氧化物的分解速度受极性溶剂的影响，而且分解产生的氧化物，可能进一步参加反应生成交联结构，因而可能产生凝胶。
c. 引发剂的用量通常为单体量—2％。
2)操作方式：半连续操作，便于控制聚合反应温度和速度
3)反应器：釜式反应器
4)聚合过程：先加溶剂于反应釜中加热至反应温度，再将溶有引发剂的单体按一定速度连续加入反应釜中。
乳液聚合生产工艺
乳液聚合是单体和水在乳化剂作用下形成的乳状液中进行聚合反应的一种聚合物生产方法。反应体系主要由单体、水、乳化剂、引发剂和其它助剂所组成。
乳液聚合生产的合成树脂有：聚氯乙烯及其共聚物、聚醋酸乙烯及其共聚物、聚丙烯酸酯类共聚物等。
乳液聚合生产的合成橡胶：丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶等。
表面活性剂和乳化剂
HLB值：亲水亲油平衡值 (Hydrophile-Lipophile Balance)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。
表面活性剂分子形成胶束时的最低浓度称“临界胶束浓度”(CMC)
乳化剂：使不溶于水的液滴与水形成稳定分散体系-乳化液的物质
破乳——使乳液中的胶乳微粒聚集凝结成团粒而沉降析出
乳液聚合的组分：单体、乳化剂、反应介质、引发剂、分子量调节剂、电解质、终止剂等。合成橡胶中还要加入防老剂、填充油等。
(4)引发剂：乳液聚合过程一般使用水溶性引发剂
1.简述四种自由基聚合生产工艺的定义以及它们的特点和优缺点。（教材P37-38、P48、P51、P56、P60）
2.举例说明自由基聚合引发剂的分类，在高聚物生产中如何选择合适的引发剂。（教材P38-41、P44-45）
3.在聚合生产工艺中如何控制产品的分子量，举例说明常用的分子量调节剂。（教材P46-47）
4. 自由基本体聚合生产用到的聚合反应器的类型和特点。（教材P49-50）
5.自由基悬浮聚合生产中的分散剂种类并举例，以及它们的作用机理。（教材P53-54）
6.简述自由基悬浮聚合生产工艺。（教材P55-56）
7.自由基溶液聚合生产中溶剂对聚合反应的影响。（教材P57-58）
8. 自由基乳液聚合中乳化剂的分类并举例说明，并简述不同乳化剂的稳定性作用原理。（教材P62-66）
9.自由基乳液聚合生产中常用的破乳方法有哪些。（教材P67）
10.简述自由基乳液聚合生产工艺。（教材P72、74、75、78、79）
第四章
定义：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(ionic polymerization)。
2) 阳离子聚合单体与引发剂或催化剂
工业生产主要单体有：异丁烯、乙烯、环醚、甲醛、异戊二烯等。
●引发剂或催化剂：
共性：阳离子聚合所用的催化剂为“亲电试剂”。
作用：提供氢质子或碳阳离子与单体作用完成链引发过程。
链转移与终止：可以向单体或溶剂进行链转移
溶剂：提高溶剂的溶剂化作用，有利于形成松散离子对，增加聚合速率和聚合度。
常用的溶剂：卤代烷（CCl4、CHCl3、C2H4Cl2）
烃（C6H6、C7H8、C3H8、C6H14）
硝基化合物（C6H5NO2、CH3NO2）
不能用醚、酮、胺等容易与阳离子反应的溶剂。
●温度：降低聚合温度，可以抑制向单体的转移反应，有利于增长反应，聚合度增大。
3)阴离子聚合反应
●单体种类：单烯烃类、共轭双烯烃类、丙烯酸酯类、环氧化物、环硫化物、内酯等吸电子取代基。
●阴离子聚合通常在极性溶剂中如四氢呋喃、乙二醇甲醚、吡啶等进行。这种情况下，对应阳离子的影响可减少。
(2) 阴离子聚合引发剂
a. 碱金属及其烷基化合物：K、Na、Li、和C2H5Na、C4H9Li等。
b. 碱土金属烷基化合物：R2Ca、R2Sr等。
c. 碱金属氢氧化物：KOH、NaOH等
d. 碱金属烷氧基化合物：RONa、ROLi等
e. Lewis碱及弱碱性化合物：NH3、NR3、ROR等。
链终止反应：无杂质的聚合体系中苯乙烯、丁二烯等单体极难发生终止反应，活性链寿命很长。
原因：活性链带有相同电荷，不能偶合，也不能歧化；即使活性中心向单体转移或异构化产生终止也难于发生。
定义：配位聚合反应是烯烃单体的碳-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。
格勒-纳塔(Ziegler-Natta)催化剂
(1)主催化剂
a. 周期表中第IV族到第VIII族的过渡元素钛、钒、铬等的卤化物(或烷氧化物)，常用的主催化剂有TiCl4、TiCl3、VCl3、ZrCl3等，其中以TiCl3最常用。
(2)助催化剂：主要是IA—IIIA族的金属烷基化合物或氢化物，最有效的是金属离子半径小、带正电的金属有机化合物如Be、Mg、Al等金属的烷基化合物，其中以AlEt3最常用。它们具有配位能力强，易生成稳定的双金属活性中心。
配位聚合反应工业应用
合成树脂：高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯以及其共聚物；
合成橡胶：顺式聚丁二烯(顺丁橡胶)顺式聚异戊二烯(合成天然橡胶)以及乙烯-丙烯-二烯烃三元共聚物(乙丙橡胶)
记忆口诀
机理特征
自由基：慢快速。
阴离子：快慢无无
阳离子：快快易难
引发剂：自油水，阴碱，阳酸
1.离子聚合生产工艺特点
(1)对溶剂要求
a.从离子对的稳定和引发剂考虑，使用弱极性溶剂和低温条件
b.H2O和杂质对引发剂和影响大，所以溶剂纯度要求高
(2)溶剂的选择
a. 溶剂的极性大小、溶剂化能力。
b. 对聚合增长链活性中心不发生链终止或链转移等反应。
c. 不影响引发剂活性，杂质少。
d. 考虑不同溶剂对聚合反应速度、聚合物结构发生的影响。
e. 具有适当的熔点和沸点，在聚合温度下保持流动状态。
f. 对单体、引发剂(催化剂)和聚合物的溶解能力。
g. 成本、毒性、污染等因素。
(3)反应温度：影响聚合速度、产率、聚合度、结构规整度以及副反应等。
a. 阳离子聚合
阳离子聚合制备高分子量产品时应在低温下反应。
b. 阴离子聚合：活性中心较稳定，可在室温或更高温度下进行
(4)产品分子量及分布
a. 链终止方式：仅可能发生单分子链终止，或活性中心转移链终止。
b. 如有较多杂质，产物分子量低
c. 高纯度时，则产品分子量增长程度相同，分子量分布窄。阴离子聚合可生产分散指数接近的单分散产品。
2. 配位聚合生产工艺特点
(1)催化剂
Ziegler-Natta催化剂、氧化铬-载体 (phillips)催化剂、过渡金属有机化合物-载体催化剂
(3) 反应温度：聚乙烯80-150oC，聚丙烯65-80oC
(4)氢对链增长速度的影响：在一些催化剂体系，氢压力增加则聚合速度加快，最后达一极限值。原因是在高浓度单体和分子氢条件下，可创造新的活性中心从而提高反应速度。
离子与配位聚合生产工艺过程
(1)原料准备
a.单体：纯度要求>99%(甚至%)，原料单体必须进行精制
b.溶剂
●离子聚合用弱和非极性溶剂如仲胺、芳烃、卤化烃等
●配位聚合溶剂则主要是脂肪烃
●溶剂必须进行精制以脱除水分和有害杂质
(2)催化剂制备
a. 催化剂在配制过程中应严格控制。种类、用量和配制条件包括加料次序、温度以及放置温度与时间等对活性都有影响
b. 活化处理：某些载体固相催化体系CrO3-Al2O3-SiO2(Phillips催化剂)，需经活化处理（条件：400-800℃，干燥空气中进行）。
c. 陈化处理：使二元以上催化剂的各组分相互反应，转变为具有活性的催化剂。
(3)聚合工艺过程
a. 操作方式：分为间歇操作和连续操作
水的存在会破坏离子与配位聚合催化剂，因此一般采用本体和溶液聚合方法。(4) 聚合装置：用于淤浆法和溶液法的环式反应器、釜式反应器；用于气相本体法的沸腾床反应器，装有搅拌装置的流动床反应器，装有搅拌装置和隔板的卧式反应器等。
(5) 后处理
a. 脱单体
b. 脱灰
第5章缩合聚合生产工艺
第一节合成高分子化合物的基本方法 一、教材分析和教学策略 1、新旧教材对比： 教材的要求与过渡教材不一样，如要求学生书写缩聚物结构式要在方括号外侧写出链节余下的端基原子和原子团，而加聚物的端基不确定，通常用横线表示。 2、本节的内容体系、地位和作用 本节首先，用乙烯聚合反应说明加成聚合反应，用乙二酸与乙二醇生成聚酯说明缩合聚合反应，不介绍具体的反应条件，只介绍加聚与缩聚反应的一般特点，并借此提出单体、链节（即重复结构单元）、聚合度等概念，能识别加聚反应与缩聚反应的单体。利用“学与问”“思考与交流”等栏目，初步学会由简单的单体写出聚合反应方程式、聚合物结构式或由简单的聚合物奠定基础。 本节是在分别以学科知识逻辑体系为主线（按有机化合物分类、命名、分子结构特点、主要化学性质来编写）和以科学方法逻辑发展为主线（先介绍研究有机化合物的一般步骤和方法，再介绍有机合成，最后介绍合成高分子化合物的基本方法），不断深入认识有机化合物后，进一步了解合成有机高分子化合物的基本方法。明显可以看出来是《有机化学基础》第三章第四节“有机合成”基础上的延伸。学习本讲之后，将有助于学生理解和掌握高分子材料的制取及性质。
3、教学策略分析 1）开展学生的探究活动： “由一种单体进行缩聚反应，生成小分子物质的量应为（n-1）；由两种单体进行缩聚反应，生成小分子物质的量应为（2n-1）”；由聚合物的分子式判断单体。 2）紧密联系前面学过的烯烃和二烯烃的加聚反应、加成反应、酯化反应、酯的水解、蛋白质的水解等知识，提高运用所学知识解决简单问题的能力，同时特别注意官能团、结构、性质三位一体的实质。 3）运用多煤体生动直观地表现高分子化合物合成的基本方法。 二、教学设计方案 （一）教学目标： 1、知识和技能 ①能举例说明合成高分子的组成与结构特点，能依据简单合成高分子的结构分析其链节和单体。 ②能说明加聚反应和缩聚反应的特点 2、过程与方法 了解高分子化合物合成的基本方法。 3、情感、态度与价值观 使学生感受到，掌握了有机高分子化合物的合成原理，人类是可以通过有机合成不断合成原自然界不存在的物质，从而为不断提高人类生活水平提供物质基础。 （二）教学重点： 通过具体实例说明加成聚合反应和缩合聚合反应的特点，能用常见的单体写出简单的聚合反应方程式和聚合物的结构式，或从简单的聚合物结构式分析出单体。 （三）教学难点： 理解加聚反应过程中化学键的断裂与结合，用单体写出聚合反应方程式和聚合物结构式；从聚合物结构式分析出单体。
第一章绪论 思考题 1. 举例说明单体、单体单元、结构单元、重复单元、链节等名词的含义，以及它们之间的相互关系和区别。 答：合成聚合物的原料称做单体，如加聚中的乙烯、氯乙烯、苯乙烯，缩聚中的己二胺和己二酸、乙二醇和对苯二甲酸等。 在聚合过程中，单体往往转变成结构单元的形式，进入大分子链，高分子由许多结构单元重复键接而成。在烯类加聚物中，单体单元、结构单元、重复单元相同，与单体的元素组成也相同，但电子结构却有变化。在缩聚物中，不采用单体单元术语，因为缩聚时部分原子缩合成低分子副产物析出，结构单元的元素组成不再与单体相同。如果用2种单体缩聚成缩聚物，则由2种结构单元构成重复单元。 聚合物是指由许多简单的结构单元通过共价键重复键接而成的分子量高达104-106的同系物的混合物。 聚合度是衡量聚合物分子大小的指标。以重复单元数为基准，即聚合物大分子链上所含重复单元数目的平均值，以DP表示；以结构单元数为基准，即聚合物大分子链上所含结构单元数目的平均值，以 X表 n 示。 2. 举例说明低聚物、齐聚物、聚合物、高聚物、高分子、大分子诸名词的的含义，以及它们之间的关系和区别。答：合成高分子多半是由许多结构单元重复键接而成的聚合物。聚合物（polymer）可以看作是高分子（macromolecule）的同义词，也曾使用large or big molecule
的术语。从另一角度考虑，大分子可以看作1条大分子链，而聚合物则是许多大分子的聚集体。根据分子量或聚合度大小的不同，聚合物中又有低聚物和高聚物之分，但两者并无严格的界限，一般低聚物的分子量在几千以下，而高聚物的分子量总要在万以上。多数场合，聚合物就代表高聚物，不再标明“高”字。齐聚物指聚合度只有几~几十的聚合物，属于低聚物的范畴。低聚物的含义更广泛一些。 3. 写出聚氯乙烯、聚苯乙烯、涤纶、尼龙-66、聚丁二烯和天然橡胶的结构式（重复单元）。选择其常用 分子量，计算聚合度。 聚合物结构式（重复单元） 聚氯乙烯-[-CH2CHCl-]- n 聚苯乙烯-[-CH2CH(C6H5)-]n 涤纶-[-OCH2CH2O?OCC6H4CO-]n 尼龙66（聚酰胺-66）-[-NH(CH2)6NH?CO(CH2)4CO-]n 聚丁二烯-[-CH2CH=CHCH2 -]n 天然橡胶-[CH2CH=C(CH3)CH2-]n 聚合物分子量/ 万结构单元 分子量/万 DP=n 特征 塑料 聚氯乙烯聚苯乙烯5~15 10~30 62.5 104 800~2400 960~2900 (962~2885) 足够的聚合度，才能 达到一定强度，弱极 性要求较高聚合度。
高分子合成技术专业简介 专业代码570204 专业名称高分子合成技术 基本修业年限三年 培养目标 本专业培养德、智、体、美全面发展，具有良好职业道德和人文素养，掌握塑料、橡胶、纤维等材料合成技术的基本知识，具备高分子合成工艺操作及控制、原材料及高分子性能测试、聚合反应设备的操作及维护等能力，从事高聚物生产技术、管理、检测等工作的高素质技术技能人才。 就业面向 主要面向塑料、橡胶、纤维等高分子材料生产等行业，在生产运行、产品质量监控测试及生产技术管理等岗位群，从事各类高分子合成的配方设计、反应过程控制、工艺条件制定，高分子合成原材料的分析检验和高分子合成产品的性能测试，高分子合成技术工艺操作、设备管理、维护与保养，高分子新产品的研发、技术改造和企业管理等工作。 主要职业能力 1.具备对新知识、新技能的学习能力和创新创业能力； 2.具备基本的化工识图、制图及用CAD 绘图的能力； 3.具备高分子合成实验操作的能力； 4.具备对高分子合成常用设备进行操作及维护保养，依据生产操作规程进行独立操作的能力； 5.具备进行产品质量控制和分析，处理生产中常见故障的能力； 6.具备设计高聚物生产工艺路线以及设计或选择生产设备的能力； 7.具备对新产品、新工艺试验研究的初步能力；
8.具备生产和技术管理的能力； 9.具备安全生产和环境保护的能力。 核心课程与实习实训 1.核心课程 高分子化学、高分子物理、高聚物合成工艺、聚合反应过程及设备、高分子合成助剂、化工安全与环保、产品质量控制和分析等。 2.实习实训 在校内进行化工单元操作、常见故障处理、高分子合成等实训。在塑料、橡胶、纤维等高分子材料生产企业进行实习。 职业资格证书举例 化工总控工塑料注塑工塑料挤出工 衔接中职专业举例 化学工艺精细化工 接续本科专业举例 化学工程与工艺高分子材料与工程
高分子化学及合成技术试题库选择题 《高分子化学及合成技术》试题库 一、选择题（每题2分）共150题 1.高分子界的始祖为( )。 ①施陶丁格(Hermann Staudinger) ②弗洛里（Paul J. Flory) ③齐格勒(Karl Ziegler) ④纳塔（Giulio Natta) 2.定向聚合理论的创立者是( )。 ①施陶丁格(Hermann Staudinger) ②弗洛里(Paul J.Flory) ③齐格勒(Karl Ziegler) ④纳塔（Giulio Natta) 3. 人类合成的第一种聚合物为 ( ) 。 ①环氧树脂②氨基树脂③酚醛树脂④蜜胺树脂 4. 三大合成材料是指 ( ) 。 ①涂料②塑料③合成橡胶④纤维 5. 高分子科学的分支领域为 ( ) 。 ①高分子化学②高分子物理③高分子材料④高分子工程 6. 高分子科学的基础学科为 ( ) 。 ①高分子化学②高分子物理③高分子材料④高分子工程 7. 高分子科学与高分子工业的衔接点为 ( ) 。 ①高分子化学②高分子物理③高分子材料④高分子工程 8. 高分子科学与材料科学的交叉学科为 ( ) 。 ①高分子化学②高分子物理③高分子材料④高分子工程 9. 下列材料中属于功能高分子材料的是 ( ) 。 ①尿不湿②塑料饮料瓶③汽车轮胎④光刻胶 10. 高分子材料性能的主宰者是 ( ) 。 ①聚合物②高聚物③低聚物④齐聚物 11. 聚合物或聚合体包括的物质有 ( ) 。 ①化合物②高聚物③低聚物④齐聚物 12. 提出官能团等活性理论的科学家是 ( ) 。 1 高分子化学及合成技术试题库选择题 ①施陶丁格 (Hermann Staudinger) ②弗洛里 (Paul J. Flory) ④纳塔 (Karl Ziegler) (Giulio Natta) ③齐格勒13. 因对导电聚合物的发现和发展而获得 2000 年度诺贝尔化学奖的科学家是( ) 。 ①德热纳 (Pierre-Gilles de Gennes) ②黑格 (Alan J. Hegger) ③白川英树 (Hideki Shirakawa) ④马克迪尔米德 (Alan G. MacDiarmid) 14. 将研究简单体系中有序现象的方法推广到高分子、液晶等复杂体系的科学家( ) 。
自由基聚合方法：本体聚合、乳液聚合、悬浮聚合、溶液聚合。 离子聚合及配位聚合实施方法主要有本体聚合、溶液聚合两种方法。在溶液聚合方法中， 离子对紧密离子对疏松离子对自由离子共价键淤浆聚合如果所得聚合物在反应温度下不溶于反应介质中而称为淤浆聚合。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。 连续聚合：单体和引发剂（催化剂）等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。解决废旧塑料途径：（1） 作为材料再生循环利用（再 生）（2）作为化学品循环利 用（解聚成单体或裂解成燃 油）（3）作为能源回收利用 本体聚合（又称块状聚合）： 在不用其它反应介质情况 下，单体中加有少量或不加 引发剂发生聚合的方法。 特点聚合过程无其他反应 介质，优点产物纯净，反 应器有效容积大，后处理过 程简单。缺点放热量 大，反应热排除困难，不易 保持一定的反应温度 乳液聚合是单体和水在乳 化剂作用下形成的乳状液 中进行聚合反应的一种聚 合物生产方法。反应体系主 要由单体、水、乳化剂、引 发剂和其它助剂所组成优 点以水为介质速度快可 直接应用不适用有机溶剂 缺点固体聚合物时乳液需 要破乳洗涤脱水干燥等工 序成本高残留的乳化剂难 于清洗洗涤时产生污水 杂质含量高 溶液聚合单体溶解在适当 溶剂中在自由基引发剂的 作用下进行的聚合方法优 点温度易控制易于调节 产品的分子量及分布易于 输送可直接应用缺点单 体浓度低聚合速度慢设备 生产能力和利用率低单体 浓度低向溶剂链转移使 用有机溶剂时增加成本环 境污染重有机溶剂回收困 难 悬浮聚合：将单体在强烈的 搅拌及分散剂的作用下，分 散悬浮于连续相水中
第一章绪论 说明高分子合成材料的生产过程 (1)原料准备与精制过程 (2)催化剂(引发剂)配制过程 (3)聚合反应过程 (4)分离过程 (5)聚合物后处理过程 (6)回收过程 此外，三废处理和公用工程如供电、供气、供水等设备 第二章 石油化工原料路线，裂解制备烯烃芳烃等 石油化工包括开采、炼制、裂解等步骤 石油裂解生产烯烃： 原料：主要是液态油品和裂解副产物乙烷，C4馏分等，并含有乙烷、丙烷、丁烷的可液化天然气等。 装置：大规模装置多数是管式裂解炉。为避免裂解管内结焦，须采用沸点较低的油品。 过程：液态烃在水蒸汽存在下，于750~820℃高温热裂解为低级烯烃、二烯烃。 另外还包括精制过程分离过程等等。 产品：产品成分复杂，包括氢、甲烷、乙炔、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、裂解汽油等。 主要产品：乙烯，收率25~26%； 丙烯，收率16~18%； C4馏分，收率11~12%。 石油裂解生产芳烃: 原料：用全馏程石脑油(沸点＜220℃的直馏汽油)于管式炉中，820℃下裂解生产芳烃。 过程：在催化剂的作用下，包括以下四种主要反应：①环烷烃脱氢；②烷烃脱氢环化；③异构化；④加氢裂化。 产品：苯、甲苯、二甲苯等芳烃,混合芳烃收率为石脑油总量30~33％ 由C4馏分制取丁二烯: 途径：(1) 由裂解气分离得到的C4馏分中抽取丁二烯; (2) 用炼厂气或轻柴油裂解气C4馏分分离出来的丁烯为原料进行氧化脱氢制取丁二 烯。 还包括萃取精馏等过程 第三章自由基聚合工艺基础 1. 自由基聚合所用引发剂有哪些类型，说明各自特点。 有机过氧化物:过氧化物类引发剂具有氧化性，易使(甲基)丙烯酸酯类单体氧化而变色。过氧化类引发剂易燃易爆，贮存和使用时的安全要求较高
第一章绪论 1.1 高分子的基本概念 高分子化学：研究高分子化合物合成与化学反应的一门科学。 单体：能通过相互反应生成高分子的化合物。 高分子或聚合物(聚合物、大分子)：由许多结构和组成相同的单元相互键连而成的相对分子质量在10000以上的化合物。相对分子质量低于1000的称为低分子。相对分子质量介于高分子和低分子之间的称为低聚物（又名齐聚物）。相对分子质量大于1 000 000的称为超高相对分子质量聚合物。 主链：构成高分子骨架结构，以化学键结合的原子集合。 侧链或侧基：连接在主链原子上的原子或原子集合，又称支链。支链可以较小，称为侧基；也可以较大，称为侧链。 端基：连接在主链末端原子上的原子或原子集合。 重复单元：大分子链上化学组成和结构均可重复出现的最小基本单元，可简称重复单元，又可称链节。 结构单元：单体分子通过聚合反应进入大分子链的基本单元。（构成高分子链并决定高分子性质的最小结构单位称为~）。 单体单元：聚合物中具有与单体的化学组成相同而键合的电子状态不同的单元称为~。 聚合反应：由低分子单体合成聚合物的反应。 连锁聚合：活性中心引发单体，迅速连锁增长的聚合。烯类单体的加聚反应大部分属于连锁聚合。连锁聚合需活性中心，根据活性中心的不同可分为自由基聚合、阳离子聚合和阴离子聚合。 逐步聚合：无活性中心，单体官能团之间相互反应而逐步增长。绝大多数缩聚反应都属于逐步聚合。 加聚反应：即加成聚合反应，烯类单体经加成而聚合起来的反应。加聚反应无副产物。 缩聚反应：缩合聚合反应，单体经多次缩合而聚合成大分子的反应。该反应常伴随着小分子的生成。 1.2 高分子化合物的分类 1) 按高分子主链结构分类：可分为：①碳链聚合物：大分子主链完全由碳原子组成的聚合物。②杂链聚合物：聚合物的大分子主链中除了碳原子外，还有氧、氮，硫等杂原子。③元素有机聚合物：聚合物的大分子主链中没有碳原子孙，主要由硅、硼、铝和氧、氮、硫、磷等原子组成。④无机高分子：主链与侧链均无碳原子的高分子。 2）按用途分可分为：塑料、橡胶、纤维三大类，如果再加上涂料、粘合剂和功能高分子则为六大类。塑料：具有塑性行为的材料，所谓塑性是指受外力作用时，发生形变，外力取消后，仍能保持受力时的状态。塑料的弹性模量介于橡胶和纤维之间，受力能发生一定形变。软塑料接近橡胶，硬塑料接近纤维。橡胶：具有可逆形变的高弹性聚合物材料。在室温下富有弹性，在很小的外力作用下能产生较大形变，除去外力后能恢复原状。橡胶属于完全无定型聚合物，它的玻璃化转变温度（T g）低，分子量往往很大，大于几十万。纤维：聚合物经一定的机械加工（牵引、拉伸、定型等）后形成细而柔软的细丝，形成纤维。纤维具有弹性模量大，受力时形变小，强度高等特点，有很高的结晶能力，分子量小，一般为几万。 3）按来源分可分为：天然高分子、合成高分子、半天然高分子（改性的天然高分子） 4）按分子的形状分：线形高分子、支化高分子、交联(或称网状)高分子 5）按单体分：均聚物、共聚物、高分子共混物(又称高分子合金) 6）按聚合反应类型分：缩聚物、加聚物 7）按热行为分：热塑性聚合物：聚合物大分子之间以物理力聚集而成，加热时可熔融，并能溶于适当溶剂中。热塑性聚合物受热时可塑化，冷却时则固化成型，并且可以如此反复进行。热固性聚合物：许多线性或支链形大分子由化学键连接而成的交联体形聚合物，许多大分子键合在一起，已无单个大分
PET的合成及生产工艺 高分子09-2 摘要：聚对苯二甲酸乙二醇酯化学式为-[OCH2-CH2OCOC6H4CO]-，简称PET，为高分子聚合物，由对苯二甲酸乙二醇酯发生脱水缩合反应而来。对苯二甲酸乙二醇酯是由对苯二甲酸和乙二醇发生酯化反应所得。聚对苯二甲酸二乙酯作为纤维原料已有50多年的历史，本文对PET 的研究，生产和应用进行了详细的概述，阐述了其在化学工业中的作用和地位,并介绍了PET的制备方法和工艺流程。 关键词:聚对苯二甲酸乙二醇酯对苯二甲酸乙二醇直接酯化法 PET的结构及性能 聚对苯二甲酸乙二醇酯化学式为-[OCH2-CH2OCOC6H4CO]-，简称PET，为高分子聚合物，由对苯二甲酸乙二醇酯发生脱水缩合反应而来。对苯二甲酸乙二醇酯是由对苯二甲酸和乙二醇发生酯化反应所得。PET 是乳白色或浅黄色、高度结晶的聚合物，表面平滑有光泽。在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120℃，电绝缘性优良，甚至在高温高频下，其电性能仍较好，但耐电晕性较差，抗蠕变性，耐疲劳性，耐摩擦性、尺寸稳定性都很好。PET塑料分子结构高度对称，具有一定的结晶取向能力，故而具有较高的成膜性和成性。PET塑料具有很好的光学性能和耐候性，非晶态的PET塑料具有良好的光学透明性。另外PET塑料具有优良的耐磨耗摩擦性和尺寸稳定性及电绝缘性。PET做成的瓶具有强度大、透明性好、无毒、防渗透、质量轻、生产效率高等因而受到了广泛的应用。 PET的应用 玻璃纤维增强PET适用于电子电气和汽车行业，用于各种线圈骨架、变压器、电视机、录音机零部件和外壳、汽车灯座、灯罩、白热灯座、继电器、硒整流器等。PET工程塑料目前几个应用领域的耗用比例为：电器电子26%，汽车22%，机械19%，用具10%，消费品10%，其他为13%。目前PET工程塑料的总消耗量还不大，仅占PET总量的1.6%。 1.薄膜片材方面：各类食品、药品、无毒无菌的包装材料；纺织品、精密仪器、电器元件的高档包装材料；录音带、录象带、电影胶片、计算机软盘、金属镀膜
一、名字解释 1、本体聚合：在不加溶剂、分散介质（或只加少量引发剂）的情况下依靠热引发（或引发剂引发）而使单体进行聚合的方法 2、乳液聚合：指单体和水在乳化剂的作用下，并在形成的乳状液下进行聚合反应 3、悬浮聚合：单体作为分散相悬浮于连续相中，在引发剂作用下进行自由基聚合的方法 4、溶液聚合：单体溶解在适当溶剂中并在自由基引发剂作用下进行的聚合方法 5、扩链反应：分子量不高的聚合物，通过末端活性基团的反应（或其他方法）使分子相互联接而增大分子量的过程的反应 6、聚合物合金：化学结构不同的均聚物或共聚物的物理混合物 7、互穿网络聚合物：互穿网络聚合物（IPN）是一种独特的高分子共混物。它是由交联聚合物Ⅰ和交联聚合物Ⅱ各自交联后所得的网络连续地相互穿插而成的 8、乳化剂：能降低互不相溶的液体间的界面张力，使之形成乳浊液的物质， 9、悬浮剂：防止涂料中的固体耐火粉料沉淀而加入的物质 10、缩聚反应：具有两个或两个以上官能团的单体，相互反应生成高分子化合物，同时产生有简单分子（如H2O、HX、醇等）的化学反应 11、界面缩聚：将可以发生缩聚反应的两种反应在两相界面进行的方法 12、凝胶反应：线性高分子化合物由于分子的交联反应使粘度无限增大而产生的反应 13、临界胶束浓度：表面活性剂分子在溶剂中缔合形成胶束的最低浓度 14、粘合剂：粘合剂是具有粘性的物质 15：玻璃化效应：对某些单体和在某些条件下进行的乳液聚合过程来说，当转化率升高到某一值时，聚合反应速率突然大幅度降低，其时间—转化率曲线趋近于一条水平线，这种现象叫做玻璃化效应。 二、简答题 1、自由基聚合用到的引发剂哪三类？（1、过氧化物类； 2、偶氮化合物； 3、氧化-还原引发体系） 2、悬浮聚合分散剂两类：（1、无机固体粉末分散剂；2、水溶性高分子分散剂） 3、分子量调节剂————在聚合体系中添加少量链转移常数大的物质，添加少量即可明显降低分子量，而且还可通过调节其用量来控制分子量，也叫粘度稳定剂或链转移剂 4、工业生产中实现缩聚反应以生产线性高分子量聚合物的方法是（熔融缩聚、溶液缩聚、界面缩聚、固相缩聚） 5、保护胶类分散剂都是高分子 6、聚氨酯交联反应哪三种？（1、用多元醇类作交联剂的交联反应；2、利用过量二异氰酸酯的交联反应；3、采用其他交联剂的交联反应） 7、聚氨酯橡胶合成按加工方法分为（混炼型、浇注型、热塑性） 8、聚氨酯涂料有哪些独特的优点？（1、涂膜耐磨与粘附力强2、涂膜防腐性性能优良3、施工范围广4、调整聚氨酯涂料配方，可获得所要求的涂料性能5、优良的电气性能6、能与多种树脂混用7、装饰与保护性能好8、耐温性能好） 9、ABS树脂结构与性能的联系：A丙烯腈的贡献是耐化学药品性、热稳定性和老化稳定性；B丁二烯的贡献是柔韧性、高抗冲击性、耐低温性；S苯乙烯的贡献是刚性、表面光洁性和易加工性 10、悬浮聚合与乳液聚合的相同点和不同点（相同：都是以水为分散介质；不同：但是悬浮聚合反应发生在分散于水中的单体液滴中，单体液滴直径一般在100~1000μm,而乳液聚合体系中，反应中心乳胶粒一般在0.05~0.1μm；乳胶粒内部向水相传热要比从悬浮聚合的液滴内部向水相传热容易得多，所以乳胶粒中的温度分布要比悬浮聚合的液滴中的分布均匀得多 11、本体聚合生产工艺特点：产品十分纯净；在后处理时可以省去复杂的分离回收等操作过程；工艺
高分子合成工艺学． 论第一章绪 ：塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料、粘合剂、离子交换树脂高分子合成材料等材料。
三大合成材料：塑料、合成纤维、合成橡胶：将基本有机合成工业生产的单体，经过聚合反应合成高分子合成工业的任务高分子化合物，从而为高分子合成材料成型工业提供基本原料。：是合成树脂和添加剂（包括稳定剂、润滑剂、着色剂、增塑剂、塑料的原料。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）塑料成型方法：注塑成型、挤塑成型、吹塑成型、模压成型等。（硫化剂、合成橡胶：高弹性体，制造橡胶制品时加入的添加物通常称为配合剂。硫化促进剂、助促进剂、防老剂、软化剂、增强剂、填充剂、着色剂等）自由基聚合方法：本体聚合、乳液聚合、悬浮聚合、溶液聚合主要有本体聚合、溶液聚合两种方法。在溶液聚离子聚合及配位聚合实施方法合方法中，如果所得聚合物在反应温度下不溶于反应介质中而称为淤浆聚合。 1、简述高分子化合物的生产过程。：包括单体、溶剂、去离子水等原料的贮存、洗涤、精(1)原料准备与精制过程制、干燥、调整浓度等过程相设备。溶解、：包括聚合用催化剂、引发剂和助剂的制造、引发剂(2)催化剂()配制过程贮存、调整浓度等过程与设备。：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(3)聚合反应过程送过程与设备。：包括未反应单体的回收、脱除溶剂、催化剂，脱除低聚物等过程分离过程(4)与设备。：包括聚合物的输送、干燥、造粒、均匀化、贮存、包装聚合物后处理过程(5)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。此外三废处理和公用工程如供电、供气、供水等设备。、比较连续生产和间歇生产工艺的特点。2：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，间歇聚合．
第一章 1.高分子合成工艺学的主要任务。 将基本有机合成生产的单体，经聚合反应合成高分子化合物，为高分子合成材料成型提供基本原料。基本有机合成、高分子合成和高分子合成材料成型时密切相联系的三个部门。2．高分子材料的主要类型、品种及发展方向。 塑料。品种：通用塑料，工程塑料。发展方向：具有优异性能的高性能、耐高温塑料。 合成橡胶。品种：通用合成橡胶，特种合成橡胶。发展方向：通用橡胶主要替代部分天然橡胶产品，特种橡胶主要制造耐热、耐老化。耐油或耐腐蚀等特殊用途的橡胶产品。 合成纤维。品种：聚酯（涤纶纤维）、聚丙烯腈（腈纶纤维）、聚酰胺（棉纶纤维或尼龙纤维）等。发展方向：具有耐高温、耐腐蚀、或耐辐射的特种用途合成纤维。 3．工业生产中合成聚氯乙烯采用哪几种聚合方法，简单说明原因。 4．说明高分子合成材料的生产过程，各过程的特点及意义。 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、 调整浓度等过程与设备。 2、催化剂（引发剂）配制过程。包括聚合用催化剂、引发剂和辅助剂的制造、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、脱落溶剂、催化剂。脱除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。 第二章 1．石油裂解制烯烃的工艺过程。 液态烃在水蒸气存在下，于750~820?C高温热裂解为低级烯烃、二烯烃。为减少副反应，提高烯烃收率，液态烃在高温裂解区的停留时间仅0.2~0.5 s。 2、高分子合成材料的基本原料(乙烯、丙烯、丁二烯、苯乙烯)的来源及生产方法。 基本原料来源：石油、煤炭、植物及农副产品等。单体原料来源路线为：石油化工路线、煤炭路线和其他原料路线。
互动课堂 疏导引导 一、有机合成题的解答方法 解答有机合成题时，首先要正确判断合成的有机物属于哪一类、带有何种官能团，然后结合所学过的知识或题给信息，寻找官能团的引入、转换、保护或消去的方法，尽快找出合成目标有机物的突破点。基本方法有： （1）顺合成法。采用正向思维方法，从已知原料入手，找出合成所需要的直接或间接的中间产物，逐步推向目标合成有机物，其思维程序是：原料→中间产物→产品。 （2）逆合成法。采用逆向思维方法，从目标合成有机物的组成、结构、性质入手，找出合成所需要的直接或间接的中间产物，逐步推向已知原料，其思维程序是：产品→中间产物→原料。 （3）综合比较法。采用综合思维的方法，将正向或逆向推导出的几种合成途径进行比较，得到最佳的合成路线。 二、有机合成遵循的原则 （1）起始原料要价廉、易得、低毒性、低污染，通常采用四个碳以下的单官能团化合物和单取代苯。 （2）尽量选择步骤最少的合成路线。 （3）合成路线要符合“绿色、环保”的要求。 （4）有机合成反应要操作简单、条件温和、能耗低，易于实现。 （5）要按一下的反应顺序和规律引入官能团，不能臆造不存在的反应事实。 三、官能团的消除 （1）通过加成消除不饱和键。 （2）通过加成（加H）或氧化（加O）消除醛基。 （3）通过消去或氧化或酯化等消去羟基。 四、官能团的引入 （1）引入羟基（—OH）：烯烃与水加成，卤代烃水解，酯的水解，醛、酮与H2加成等。（2）引入卤原子（—X）：烃的取代，不饱和烃与卤素（X2）、HX的加成，醇与HX的取代等。 五、官能团的衍变 （1）利用衍生关系引入官能团，如醇醛羧酸 （2）通过化学反应增加官能团 如C2H5OH CH2==CH2 （3）通过某种手段，改变官能团位置 如：CH3CH2CH2OH CH3CH==CH2 六、各类烃的衍生物的相互转化，其实质是官能团之间的互换和变化，一般来说有以下几种情况
“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。（配方合理，原料易得，配方成本合理，工艺程短，产品质量高） 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2课时高分子化学反应合成高分子材料 [学习目标定位] 1.知道高分子化学反应是合成某些特殊聚合物的方法，并能够实现高分子化合物的改性。2.知道高分子材料与高分子化合物之间的关系，能举例说明一些常见高分子材料的用途，了解几种功能高分子材料的特殊性能。 1．判断下列高聚物的单体，指出由单体合成高聚物的反应类型。 合成该高聚物反应类型：加聚反应。2．有机高分子材料按来源可分为天然高分子材料和合成高分子材料。高分子材料虽然相对分子质量很大，但是结构并不复杂，通常都是由简单的结构单元重复连接而成。分子中的结构单元连接成长链就是线型结构，如果高分子链上还存在能起反应的原子或原子团，当其发生反应时高分子链之间交联形成网状结构，这种就是体型结构，通常情况具有线型结构的高分子化合物具有热塑性，具有体型结构的高分子化合物具有热固性。 探究点一高分子化学反应 高分子化学反应是有高分子化合物参与的化学反应，其主要应用有 1．合成带有特定功能基团的新的高分子化合物或合成不能直接通过小分子物质聚合而得到的高分子化合物。如由聚乙酸乙烯酯发生水解或醇解(酯交换反应)可制得聚乙烯醇。 在这个反应里，反应物和产物中高分子化合物的链节数是相同的。
2．橡胶的硫化 橡胶硫化以后，使线型的橡胶分子间经过单硫键或双硫键发生了交联，成为网状结构。在这个过程中，高分子化合物的链节数会变大。经过硫化的橡胶，叫做硫化橡胶，硫化橡胶具有较高的弹性和耐磨性。 3．高分子化合物的降解 高分子材料给我们带来便利的同时，也给我们带来了一些负面影响，如白色污染等。解决这个问题的主要途径就是高分子化合物的降解问题。高分子化合物的降解也属于高分子化学反应，在降解过程中，高分子化合物的链节数变小。主要有以下两种途径： (1)加热降解，回收利用。如，有机玻璃在270 ℃的氮气中热降解，可回收到95%的甲基丙烯酸甲酯。 (2)积极研究在自然状态下可降解的高分子材料。如，目前人们已经合成出可生物降解塑料、化学降解塑料、光降解塑料等。 4．催化裂化 塑料催化裂化可得到柴油、煤油、汽油及可燃性气体等。 [归纳总结] 高分子的化学反应主要取决于结构特点、官能团与基团之间的影响。如碳碳双键易氧化和加成，酯基易水解、醇解，羧基易发生酯化、取代等反应。 [活学活用] 1．橡胶树是热带植物，在我国海南已大面积种植。从橡胶树的胶乳中可提取天然橡胶，天 然橡胶的成分是聚异戊二烯，其结构简式为。 试回答下列问题： (1)天然橡胶能溶于汽油的根本原因是因为____________，天然橡胶加入适量的硫进行硫化后，其结构由__________变成____________，因而硫化橡胶________(填“能”或“不能”)溶于汽油。 (2)天然橡胶的单体是一种无色液体，将该无色液体加入溴水中，溴水________(填“能”或“不能”)褪色。 答案(1)天然橡胶是线型结构线型结构网状结构(或体型结构) 不能(2)能 解析(1)从天然橡胶成分的结构简式可知天然橡胶为线型结构的高分子，能溶于汽油等有机溶剂。天然橡胶硫化后，引入的硫原子可通过形成共价键，从而使高分子链发生交联，形成网状结构，故硫化橡胶不能溶于汽油。 (2)天然橡胶的单体中含有两个碳碳双键能发生加成反应，使溴水褪色。 理解感悟(1)绝大多数橡胶的结构中有碳碳双键或还原性物质(如硫)，故橡胶有较强的还
第一章绪论 高分子合成材料：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 高分子合成工业的任务：将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。 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）。 塑料成型方法：注塑成型、挤塑成型、吹塑成型、模压成型等。 合成橡胶：高弹性体，制造橡胶制品时加入的添加物通常称为配合剂（硫化剂、硫化促进剂、助促进剂、防老剂、软化剂、增强剂、填充剂、着色剂等）。 自由基聚合方法：本体聚合、乳液聚合、悬浮聚合、溶液聚合 离子聚合及配位聚合实施方法主要有本体聚合、溶液聚合两种方法。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淤浆聚合。 1、简述高分子化合物的生产过程。 (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、调整浓度等过程相设备。 (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、脱除溶剂、催化剂，脱除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。 此外三废处理和公用工程如供电、供气、供水等设备。 2、比较连续生产和间歇生产工艺的特点。 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
3.3.2高分子化学反应合成高分子材料 1、下列材料中不属于三大合成材料的是：( ) A．塑料 B．异戊橡胶 C．合成纤维 D．钛合金 2、用于制造玻璃框和电木的酚醛树脂是人类合成的第一种高分子材料。关于酚醛树脂的说 法正确的是( ) A.属于合成纤维 B.属于塑料 C.属于合成橡胶 D.可通过加成聚合反应获得 3、聚氯乙烯制品随处可见,但聚氯乙烯塑料不用于生产( ) A.食品保鲜袋 B.衣物包装袋 C.垃圾桶 D.雨披 4、“可吸收缝合线”是一种手术后能被人体降解吸收，而免除拆线痛苦的一类新型材料。 下列能用作“可吸收缝合线”材料的是( ) A.棉线 B.PLA(聚乳酸) C.PP(聚丙烯) D.PVC(聚氯乙烯) 5、下列材料中不属于有机高分子化合物的是( ) 选项 A B C D 材料宇宙飞船外壳 光导纤维宇航服 尿不湿 主要成分酚醛树脂二氧化硅聚酯纤维聚丙烯酸钠 A.A B.B C.C D.D 6、食品保鲜膜按材质分为聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯(PVDC)等种 类. PVC被广泛用于食品、蔬菜的外包装,它对人体有潜在危害.下列有关叙述不正确的是 ( ) A. PVC保鲜膜属于链状聚合物,在加热时易熔化,能溶于酒精 B. PVC单体可由PE的单体与氯化氢加成制得 C.鉴别PE和PVC,可把其放入试管中加强热,在试管口放置一湿润的蓝色石蕊试纸,如果 试纸变红,则是PVC;不变红,则为PE D.等质量的聚乙烯和乙烯燃烧消耗的氧气相等
7、家庭装修材料中的钙塑板具有质轻、消声、隔热、防潮等作用, 是以高压聚乙烯、轻质碳酸钙和少量助剂为原料制成的。下列关于钙塑板的叙述正确的是( ) A.高压聚乙烯是钙塑板的增强体 B.钙塑板在使用过程中绝对不可能释放污染物 C.钙塑板具有特强的耐火性 D.钙塑板在高温灼烧时会生成氧化钙 8、“砳砳”(音:lèlè乐乐)是2014年第二届夏季青年奥林匹克运动会吉祥物(如图),制作它的外部材料为纯羊毛绒,内充无毒的合成纤维。下列说法正确的是( ) A.制作“砳砳”的内充物是引起白色污染的主要物质 B.纯羊毛和合成纤维可用燃烧法区别 C.制作“砳砳”的外部材料属于有机合成材料 D.合成纤维的吸水性和透气性比纯羊毛好 9、下列原料或产品中,若出现破损,不可以进行修补的是（） A.聚氯乙烯凉鞋 B.电源开关 C.自行车内胎 D.聚乙烯塑料膜 10、下列有关橡胶的说法不正确的是( ) A.橡胶均具有高弹性 B.橡胶有天然橡胶和合成橡胶两种 C.天然橡胶的化学成分是聚异戊二烯 D.构成橡胶的高分子链在无外力作用时呈直线状 11、阴离子型聚丙烯酰胺(APAM)的水溶液广泛用于电镀厂、钢铁厂等废水(含铬离子、铜离子等)的絮凝沉降,其结构为:
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。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。 7.简述由最基本的原料（原油、天然气和煤）制造高分子材料的过程。
学院化学化工学院 专业化学 年级201级化学班 姓名 论文（设计）题目聚酯纤维的合成及应用指导教师彭琪职称讲师 成绩 2016年6月17日
目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Keywords (1) 引言 (1) 1.聚酯纤维的结构与性能 (1) 1.1聚酯纤维的结构 (1) 1.2聚酯纤维的性能 (2) 1.2.1物理性质 (2) 1.2.2力学性能 (2) 1.2.3化学稳定性 (2) 1.2.4耐微生物性 (2) 2.聚酯纤维的合成 (2) 2.1主要原料 (3) 2.2聚酯纤维的合成原理与工艺 (3) 2.2.1聚酯纤维的合成原理 (3) 2.2.2聚酯纤维的生产工艺 (4) 3.聚酯纤维的应用 (5) 3.1家纺用品方面 (5) 3.2交通运输方面 (5) 3.3工业方面 (6) 参考文献 (6)
聚酯纤维的合成及应用 学生姓名：学号：20135051 化学化工学院201级化学专业班 指导教师：彭琪职称：讲师 摘要：本文首先对聚酯纤维的结构与性能进行综述，然后介绍它的合成方法，最后介绍聚酯纤维的应用。 关键词：聚酯纤维；结构；性能；合成；应用 Abstract: In this paper,the structure and properties of polyester fiber are summarized. The synthesis methods and the application of polyester fiber are introduced. Keywords: polyester fiber; structure; properties; synthesis; application 引言 聚酯纤维是由大分子链中的各链节通过酯基相连的成纤聚合物纺制而成的合成纤维，目前，所谓聚酯纤维通常是指聚对苯二甲酸乙二酯纤维(PET)，是以对苯二甲酸二甲酯、乙二醇为原料，经酯交换、缩聚、纺丝和纤维后加工等四个步骤而制得。为目前发展速度最快、产量最大的合成纤维品种[1]。中国的商品名为涤纶，简称PET纤维，是当前合成纤维的第一大品种。除此之外还有少量聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维，简称PTT聚酯纤维。 1.聚酯纤维的结构与性能 1.1聚酯纤维的结构 聚酯纤维是合成纤维的第一大品种，其中工业化大量生产的为涤纶纤维，其大分子链化学结构式为 聚酯纤维采用熔体纺丝．所得纤维的截面一般呈圆形，纵向光滑平直。聚酯纤维的大分子链中有刚性的苯环和柔性的亚甲基链，其间由酯基连接，是典型的刚柔性兼备的线型大分子，且以刚性为主。涤纶大分子链存在折叠链和伸展链片晶，结晶度和取向度均较高，其结晶属于三斜晶系[2]。