VC?> V Ac?> MA?、AN?> MMA?> S?
以苯乙烯单体S作参比时，自由基活性顺序（大到小排列）：
VC?> V Ac?> AN?> MA?> MMA?> S?> B?
表2-6 自由基相对活性比较（k12值）
注：表中数据仅横向比较有效
可以看到苯乙烯自由基、丁二烯自由基的活性最低，而氯乙烯自由基、醋酸乙烯酯自由基活性最高。共轭效应对自由基活性影响很大，共轭稳定的自由基活性低，未共轭稳定的自由基活性高。由于自由基活性大小对整个聚合反应影响更大，所以醋酸乙烯酯均聚反应速率常数远大于苯乙烯均聚反应速率常数。
第八节高分子材料合成方法
高分子材料合成方法或聚合实施方法是实现聚合反应的重要方面，链式聚合反应采用的方法主要有本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合和溶液聚合。自由基聚合可以采用这四种方法中的任何一种，离子聚合通常采用溶液聚合的方法，配位聚合可以采用本体聚合和溶液聚合。逐步聚合采用的主要方法有熔融缩聚、溶液缩聚、界面缩聚和固相缩聚。本节仅介绍链式聚合实施方法。
一、本体聚合法
不加其他介质，只有单体、引发剂或催化剂参加的聚合反应过程，称本体聚合。本体聚合的特点是不需要溶剂回收和精制工序，后处理简单，产品纯净，适合于制作板材、型材等透明制品。自由基聚合、配位聚合、缩聚合、离子聚合都可选用本体聚合。链式聚合反应进行本体聚合时，由于反应热瞬间大量的释放，且随聚合进行体系粘度大大增加，至使散热变得更加困难，故易产生局部过热，产品变色，甚至爆聚。如何及时排除反应热，是生产中的关键问题，解决的办法各异。
已工业化的本体聚合方法有：苯乙烯液相均相本体聚合（自由基聚合）、乙烯高压气相非均相本体聚合（自由基聚合）、乙烯低压气相非均相本体聚合（配位聚合）、丙烯液相淤浆本体聚合（配位聚合）、甲基丙烯酸甲酯液相均相本体浇铸聚合（自由基聚合）、氯乙烯液相非均相本体聚合（自由基聚合）等。
（一）苯乙烯液相本体聚合
聚合物能与单体互溶的本体聚合过程称为均相本体聚合。苯乙烯常温常压下是液体，沸点145℃，聚合热在所有单体中几乎是最低的。聚苯乙烯能溶解在苯乙烯中形成均相体系，随着越来越多的聚苯乙烯溶解在苯乙烯中，体系粘度逐渐增加，当单体转化率>50~60%后，粘度迅速增加，聚合热的排除更加困难。苯乙烯的聚合通常采用连续聚合的方式，为解决聚合热的排除问题，一般进行两段聚合：预聚和聚合（或称后聚合）。预聚在立式搅拌釜中进行，聚合温度在80~90℃范围，转化率控制在30~35%以下，此时自动加速现象尚不明显，聚合热可由釜壁（夹套）及釜内蛇管中的冷却水带走。由于预聚阶段温度较低，得到的聚苯乙烯有较高的分子量。后聚合是在聚合塔中进行的，粘稠的预聚体由塔顶流入，经列管散热，随着聚合的不断进行体系粘度越来越大，为了使聚合产物能够流动塔内有几个温度段，自塔
顶的100℃增加到塔底的200℃左右，聚合至转化率98~99%。塔底出料，经挤出、冷却、切粒，得到透明的聚苯乙烯粒料。聚合段温度较高，得到的聚苯乙烯分子量较低，由于预聚段的聚苯乙烯分子量较高，所以平均分子量可以达到实用要求，但分子量分布较宽。因此预聚段的温度、转化率，聚合段的温度变化等对最终产物的性能有重要的影响。聚苯乙烯主要采用自由基本体聚合法合成部分采用悬浮法合成。图2-8乙烯气相本体聚合工艺流程
（二）乙烯气相本体聚合
采用高效Ziegler-Natta载体催化剂在85~90℃，2~5Mpa压力下引发气态乙烯聚合，可以得到粉末状的聚乙烯。乙烯常温常压下是气体，临界压力5.12Mpa，临界温度9.90℃，在所有工业化的烯类单体中，聚合热是最大的。乙烯气相本体聚合工艺流程见图2-9。
精制的乙烯和共聚单体从流动床反应器的下部连续送入，经顶部出来，经循环冷却器降温后，再从反应器底部进入。气流循环过程用压缩机进行，以保证物料处于沸腾流动状态。粉末状聚乙烯从反应器底部卸出。
这样的工艺流程，乙烯的单程转化率不高（<5%），放出的聚合热可以及时排除，同时由于采用高效载体Ziegler-Natta催化剂，催化剂加入量很少，不需分离除去，可留在产品中。聚合温度变化小，产物分子量分布窄。目前线型高密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯主要用这种工艺过程生产。
（二）悬浮聚合法
悬浮聚合又称珠状聚合，是指在分散剂存在下，经强烈机械搅拌使液态单体以微小液滴状分散于悬浮介质中，在油溶性引发剂引发下，进行的聚合反应。悬浮介质通常是水，进行悬浮聚合的单体应呈液态或加压下呈液态且不溶于水（悬浮介质）。悬浮聚合产物可以是透明的小圆珠、也可以是无规则的固体粉末。当聚合物与单体互溶时，聚合产物就呈珠状，如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯的聚合产物。当聚合物与单体不互溶时，聚合产物就是无规则的固体粉末，如氯乙烯的聚合产物。
（一）单体的分散过程
悬浮聚合过程中选择适当的分散剂及强烈的机械搅拌是非常重要的，直接影响悬浮聚合反应能否进行（分散剂选择不当将产生聚合物结块、聚合热无法及时排除等生产事故）及产物的性能，如疏松程度、粒径分布等。
图2-9 悬浮聚合过程中单体分散-凝聚示意
悬浮聚合过程中单体的分散过程见图2-10。即大块单体先在机械搅拌下破碎成小的条带状、最后变成小的单体液滴（液滴的直径一般为50~2000μm）（过程①②）；小的单体液滴可以重新聚集起来形成大块单体（过程③④⑤）。未完全聚集起来的单体液滴也可以在搅拌下分散成小的单体液滴，即过程③的逆过程。分散剂的作用是将分散的单体小液滴保护起来，不使其重新聚集，从而使聚合发生在单体液滴内。因此悬浮聚合可以看成是发生在单体液滴中的本体聚合。
（二）分散剂和分散作用
1.分散剂分散剂有两种主要类型：水溶性有机高分子物质和高分散无机固体粉末。水
溶性有机高分子物质通常是部分水解的聚乙烯醇、聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸或其共聚物的盐类、马来酸酐-苯乙烯共聚物等合成高分子；甲基纤维素、羟丙基纤维素等纤维素衍生物明胶、海藻盐等天然高分子。高分散无机固体粉末通常是碳酸镁、碳酸钙、羟基磷酸钙、磷酸钙等。
2.分散作用水溶性有机高分子物质可以在单体液滴表面形成保护膜，阻止液滴的重新聚集，高分散无机固体粉末则是吸附在液滴表面，将液滴之间隔离起来，阻止液滴的重新聚集。
三、乳液聚合法
单体在乳化剂作用下，在水中分散形成乳状液，然后进行的聚合称为乳液聚合。分散成乳状液的单体，其液滴的直径仅在1~10μm范围，比悬浮聚合的单体液滴小很多。单体聚合后形成的聚合物则以乳胶粒的状态存在。乳液体系比悬浮体系稳定得多，因此乳液聚合后需进行破乳，才能将聚合产物与水分离，而悬浮聚合仅需简单过滤即可将聚合产物与水分离。
（一）乳化剂和乳化作用
乳化剂是乳液聚合的重要组成部分。乳化剂多为表面活性剂，分子中既含有亲水的基团
又含有亲油的基团，超过一定浓度（称为临界胶束浓度）的表面
活性剂可以在水中形成胶束，单体可以溶解在胶束中（称为增溶
胶束）而形成乳液。由于增溶胶束中的单体被乳化剂分胶束增溶胶束子覆盖，所以增溶胶束中的单体微小液滴能够稳定存在。
图2-10胶束、增溶胶束示意
图2-10中“o”为乳化剂的亲水基团（称为头）、“—”为乳化剂的亲油基团（称为尾）。亲油的尾部与油性的单体的相溶性使得不溶于水的单体能够进入到胶束中。
常用乳化剂
阴离子型：脂肪酸钠RCOONa (R=C11~17)、脂肪族硫酸纳(如十二烷基硫酸纳）、脂肪族磺酸钠、芳香族磺酸钠RSO3Na(R=C12~16)等。
阳离子型：通常为季胺盐类。
非离子型：一般为环氧乙烷聚合物，结构为RO-(CH2CH2O)nCH2CH2OH。R=C10~12，n=4~30。
（二）乳液聚合机理
1.聚合场所
乳液聚合体系中存在各种组分：①胶束。平均每毫升乳液有1017~18个胶束，单体存在胶束中（增溶胶束）。②存在于水中的水溶性引发剂分子。③单体液滴，平均每毫升乳液有1010~12个单体液滴，直径>1000nm。④溶解于水中的单体分子、游离的乳化剂分子。
若聚合发生在单体液滴中，称为液滴成核；若聚合发生在增溶胶束中，则称为胶束成核；若聚合发生在溶解于水中的单体分子处，则称为水相成核。乳液聚合机理认为聚合场所与单体的水溶性有关，若单体有强的疏水性，则聚合主要发生在增溶胶束中，即为胶束成核。若单体在水中有一定的溶解度，则可能以水相成核为主。
2.乳液聚合动力学
在胶束成核条件下乳液聚合反应速率有如下表达式：
（2-39）
（2-40）
A
P
3
P2N
[M]
Nk
10
R=
ρ
[M]
Nk
Xn P
=
N A：阿伏加德罗常数；k P：链增长速率常数(L·mol-1)；[M]：单体浓度(mol·L-1)；ρ：自由基生成速率（个·(ml·s)-1)；N：乳胶粒浓度（个·ml-1）。若增大乳胶粒浓度，则聚合速率和聚合度可以同时增加。
四、溶液聚合法
单体溶解在溶剂中进行的聚合称为溶液聚合。聚合产物能溶解在溶剂中时称为均相溶液聚合，聚合产物不能溶解在溶剂中时称为非均相溶液聚合。由于溶剂的存在，溶液聚合的反应热能够及时的排除、减少了局部过热现象、反应易控制。溶液聚合尤其适用于离子聚合与配位聚合，因为用于离子聚合与配位聚合的催化剂通常要在特定的溶剂中才有催化活性。溶液聚合最大的弊端是增加了溶剂的分离、回收工序，增加了聚合操作的不安全性（溶剂毒性造成）、增大了生产成本。
五、新合成方法及技术
如何及时排除聚合反应热和处理高粘度的聚合物体系，一直是聚合实施过程的主要问题，新的聚合实施技术一直在开发研究中。例如在螺杆挤出机中进行的本体均聚合和本体共聚合将使橡胶的本体聚合成为可能（通常只能用溶液聚合、乳液聚合方法合成橡胶）。泡沫体系分散聚合在处理水溶性单体在高浓度、溶胶、凝胶、淤浆分散体系聚合方面有非常独到之处。泡沫体系分散聚合是用体系产生的或外部通入的气体（如N2、CO2）将单体和聚合产物分隔成无数细小的泡沫表面膜，从而排除聚合热的聚合过程，因此可以有效的处理高浓度体系聚合热的释放问题。
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。
第八章合成高分子材料 教学目的： 掌握合成高分子的结构、特性和命名；掌握常见的合成高分子材料（塑料、合成纤维、合成橡胶）的特性；熟悉几种新型高分子材料，导电高分子、医用高分子、可降解高分子、高吸水性高分子；了解复合材料的分类方法以及认识一些复合材料。 教学重点： 合成高分子的结构、特性和命名； 合成高分子材料（塑料、合成纤维、合成橡胶）的特性。 教学难点： 合成高分子的特性和命名。 第一节高分子的结构和特性 一、高分子 1. 高分子 分子由一千个以上原子通过共价键结合形成，分子量可达几万至几百万，这类分子称为高分子，或称高分子化合物。 存在于自然界中的高分子化合物称为天然高分子，如淀粉、纤维素、棉、麻、丝、毛都是天然高分子，人体中的蛋白质、糖类、核酸等也是天然高分子。 用化学方法合成的高分子称为合成高分子，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚酰胺(尼龙)等都是常用的合成高分子材料。 2.聚乙烯 从石油裂化可得到乙烯，由n个乙烯分子在一定的反应条件下经聚合可得到聚乙烯分子，反应可表示如下：
乙烯分子是平面分子，分子中所有原子处于同一平面，碳原子之间以双键结合，如图8-1所示。当乙烯分子在催化剂的作用下，双键被打开，CH2—CH2两端的单键可与邻近的乙烯分子连接，发生聚合反应，生成线型(长链状)的聚乙烯分子。通常把乙烯分子称为单体，单体经聚合后得到的聚乙烯分子称为聚合物，或称高聚物。聚乙烯分子中有一个重复的结构单元CH2—CH2，称为链节，n称为聚合度，也就是聚乙烯分子中所含链节的数目。 二、高分子的原料和合成方法 1. 高分子的原料 从农、林副产品、煤或石油中得到的有机小分子化合物作为单体，通过聚合反应可以合成高分子。具体的合成方法有加成聚合、缩合聚合和共聚合等。 2. 加成聚合反应 含有重键的单体分子，如乙烯(C2H4)、氯乙烯(C2H3Cl)、丙烯(C3H6)、苯乙烯等，它们是通过加成聚合反应得到聚合物的。加聚反应后除了生成聚合物外，再没有任何其他产物生成，聚合物中包含了单体中全部原子，如聚乙烯、聚氯乙烯。 C2H4是平面对称分子，当一个Cl原子取代了C2H4分子中的一个H原子后，对称性被破坏了。C2H3Cl分子中若将带氯原子的碳原子看成是头，则不带氯的碳原子就是尾了。氯乙烯分子进行加成聚合反应时，可能产生三种情况：头-头、尾-尾连接；头-尾连接；混乱无序连接，如图8-2所示。从图中看到，第一种连接方式，相邻碳原子上有氯原子；第二种连接方式，碳原子上的氯原子是间隔开的；第三种连接方式是上述两种连接的混合。连接方式不同，所形成的聚氯乙烯分子的结构不同，反映在性质上也就有差异。
浅谈对高分子材料的认识 214——马欢欢
高分子材料，顾名思义，是指以高分子化合物为基本组成，加入适当助剂，经过一定的加工制成的材料。高分子材料与我们的生活息息相关。我们身边天然的高分子材料，例如棉花、毛、蚕丝和木材中的纤维素等，是我们生活中重要的一部分。随着社会的发展，开始出现了改性天然高分子材料和合成高分子材料，例如塑料、树脂等，极大地改善了我们的生活条件，推动了社会进步。下面我就简单谈一下我对于高分子材料的认识，主要是高分子材料的分类和应用。 高分子材料有很多种类。从来源来分，可以分为天然高分子材料、改性天然高分子材料和合成高分子材料。举例来说，蛋白质、天然橡胶、纤维素等属于天然高分子材料，改性淀粉、硝化纤维等为改性天然高分子材料，有机玻璃、涤纶、尼龙等为合成高分子材料。 如果根据使用性质来分，可以将高分子材料分为橡胶、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。 塑料是用途最广泛的合成高分子。人们常用的塑料是以合成树脂为基础，再加入塑料辅助剂（如填料、增韧剂、稳定剂、交联剂等）制得的。通常，按塑料的受热行为和是否具备反复成型加工性，可以将塑料分为热塑性塑料和热固性塑料。热塑性塑料受热时熔融，可进行各种成型加工，冷却时硬化。再受热，又可熔融、加工，即具有多次重复加工性。如，PE,PET等。热固性塑料受热熔化成型的同时发生交联固化反应，形成立体网状结构，再受热不熔融，在溶剂中也不溶解，当温度超过分解温度时将被分解破坏，即不具备重复加工性。如果按照用途来分，可分为通用塑料、工程塑料和特种塑料。通用塑料一般指产量大、用途广、成型性好、价格便宜、力学性能一般，主要作为非结构材料使用的塑料，如PE、PP、PVC、PS等。工程塑料具有较高的力学性能，能够经受较宽的温度变化范围和较苛刻的环境条件，并且在此条件下能够长时间使用，且可作为结构材料。如PC、PPO、PPS等。特种塑料一般指具有特种功能，可用于航空航天等特殊应用领域的塑料，如氟塑料、有机硅等。 早期的橡胶是取自橡胶树、橡胶草等植物的胶乳，加工后制成的具有弹性、绝缘性、不透水和空气的材料，是一种高弹性的高分子化合物。橡胶按照来源可以分为天然橡胶和合成橡胶两大类。天然橡胶是从橡胶树、橡胶草等植物中提取胶质后加工制成；合成橡胶是由人工合成方法而制得的，采用不同的原料（单体）可以合成出不同种类的橡胶。合成橡胶又分为通用合成橡胶和特种合成橡胶。通用合成橡胶是指部分或全部代替天然橡胶使用的胶种，如丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶等，主要用于制造轮胎和一般工业橡胶制品。通用橡胶的需求量大，是合成橡胶的主要品种。
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
11、生活中常见合成高分子材料 [考点解析] 天然高分子（如棉花、羊毛、淀粉、纤维素、蛋白质） 1 ．高分子材料 ,聚乙烯）橡胶、塑料、纤维 2．常见合成高分子 [典例分析]例1．不粘锅内壁有一薄层为聚四氟乙烯的高分子材料的涂层，用不粘锅烹烧菜肴时不易粘锅、烧焦。下列关于聚四氟乙烯的说法正确的是（ ）。 A ．不粘锅涂层为新型有机高分子材料，商品名为 “特氟隆” B ．聚四氟乙烯的单体是不饱和烃 C ．聚四氟乙烯中氟元素的质量分数为76% D ．聚四氟乙烯的化学性质较活泼 解析：聚四氟乙烯仍属于传统的三大合成材料之一——塑料，它的单体是四氟乙烯，属于不饱和卤代烃；其氟元素的质量分数 ；化学性质稳 定，广泛应用于炊具，商品名为“特氟隆”。答案：C 例2．塑料的主要成分是___________，热塑性塑料的特点是___________，热固性塑料的特点是___________。人们根据需要制成了许多特殊用途的塑料，如___________塑料、___________塑料、___________塑料等，其中___________塑料在宇宙航空、原子能工业和其他尖端技术领域将发挥重要的作用。 答案：合成树脂；加热到一定温度可软化甚至熔化，可以反复加工，多次使用；一旦加工成型，就不会受热熔化；工程；增强；改性；工程 分析：了解几种常见塑料的品种、性能及用途。
[自我检测] 1．汽车轮胎的主要成分是（）。 A．塑料B．纤维C．复合材料D．橡胶 2．下列物质不属于塑料的是（）。 A．有机玻璃B．聚四氟乙烯C．电木D．白明胶 3．下列塑料可作耐高温材料的是（）。 A．聚氯乙烯B．聚四氟乙烯C．聚苯乙烯D．有机玻璃 4．丁列物质属于天然纤维的是（）。 A．粘胶纤维B．木材C．丙纶D．涤纶 5．制作VCD、DVD光盘的材料和装修用的“水晶板”，都是有机玻璃。它属于( )。 A．合成材料B．复合材料C．金属材料D．无机非金属材料6．下列有关高分子材料的表述不正确 ．．．的是（）。 A．棉花、羊毛、天然橡胶等属于天然高分子材料 B．塑料、合成纤维、黏合剂、涂料等是合成高分子材料 C．高分子材料是纯净物 D．不同高分子材料在溶解性、热塑性和热固性等方面有较大的区别 7．下列对一些塑料制品的叙述中，不正确的是（）。 A．塑料凉鞋可以热修补，因为制作材料具有热塑性 B．聚乙烯塑料可反复加工多次使用 C．因为塑料制品易分解，塑料制品废弃可采用深埋处理 D．酚醛塑料制品如电木插座不能进行热修补，是因为酚醛塑料不具有热塑性 8. 下列不属于新型有机高分子材料的是（）。 A．高分子分离膜B．液晶高分子材料C．生物高分子材料D．丁苯橡胶9．高分子分离膜可以让某些物质有选择地通过而将物质分离，下列应用不属于高分子分离膜的应用范围的是（）。 A．分离工业废水，回收废液中的有用成分 B．食品工业中，浓缩天然果汁、乳制品加工和酿酒 C．将化学能转换成电能，将热能转换成电能 D．海水的淡化 10．材料是为人类社会所需要并能用于制造有用器物的物质。按用途分可分为结构材料、功能材料等；按化学组成和特性又可分成四类，请将下列物质的标号填在相应的空格中： A. 水泥B．半导体材料C．塑料D．超硬耐高温材料E．陶瓷F．普通合金 G．合成橡胶合成纤维H．玻璃 ⑴属于传统无机非金属材料的有；⑵属于新型无机非金属材料的有； ⑶属于金属材料的有；⑷属于高分子材料的有。
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．
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
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
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。
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
高分子材料的合成工艺 1.1 基本概念 单体(Monomer)----高分子化合物是由一类相对分子质量很高的分子聚集而成的化合物，也称为高分子、大分子等。一般把相对分子质量高于10000的分子称为高分子。高分子通常由103～105个原子以共价键连接而成。由于高分子多是由小分子通过聚合反应而制得的，因此也常被称为聚合物或高聚物，用于聚合的小分子则被称为“单体”。 链节(Repreat unit)----链节指组成聚合物的每一基本重复结构单元。 聚合度(Dregree of Polymerization)----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n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表示。聚合物是由一组不同聚合度和不同结构形态的同系物的混合物所组成，因此聚合度是统一计平均值。 自由基----是指带电子的电中性集团，具有很高的反应活性。 引发剂（Initiator）----又称自由基引发剂，指一类容易受热分解成自由基（即初级自由基）的化合物，可用于引发烯类、双烯类单体的自由基聚合和共聚合反应，也可用于不饱和聚酯的交联固化和高分子交联反应。 分子量（molecular weight）----化学式中各个原子的相对原子质量的总和，就是相对分子质量（Relative molecular mass），用符号Mr表示。 分子量分布（molecular weight distribution）----由于高聚物一般由不同分子量的同系物组成的混合物，因此它的分子量具有一定的分布，分子量分布一般有分布指数和分子量分布曲线两种表示方法。 均聚物(Homopolymer)----由一种单体聚合而成的聚合物。 共聚物(Copolymer)----由一种以上单体聚合而成的聚合物，生产聚合物的聚合反应成为共聚反应。 无规共聚物(Random Copolymerization)---- 在高分子链中不同单体单元的序列分布无规则。A和B两种单元在链中的排列顺序是不能预示的。在烯类单
高分子材料在生活中的重要性 1定义 高分子材料：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。 2来源 高分子材料按来源分为天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。天然高分子是生命起源和进化的基础。人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料，并掌握了其加工技术。如利用蚕丝、棉、毛织成织物，用木材、棉、麻造纸等。19世纪30年代末期，进入天然高分子化学改性阶段，出现半合成高分子材料。1907年出现合成高分子酚醛树脂，标志着人类应用合成高分子材料的开始。现代，高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同，成为科学技术、经济建设中的重要材料。 3高分子材料的现状 4分类 高分子材料按来源分为天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。 天然高分子是生命起源和进化的基础。人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料，并掌握了其加工技术。如利用蚕丝、棉、毛织成织物，用木材、棉、麻造纸等。19世纪30年代末期，进入天然高分子化学改性阶段，出现半合成高分子材料。1870年，美国人Hyatt用硝化纤维素和樟脑制得的赛璐珞塑料，是有划时代意义的一种人造高分子材料。1907年出现合成高分子酚醛树脂，真正标志着人类应用化学合成方法有目的的合成高分子材料的开始。1953年，德国科学家Zieglar和意大利科学家Natta，发明了配位聚合催化剂，大幅度地扩大了合成高分子材料的原料来源，得到了一大批新的合成高分子材料，使聚乙烯和聚丙烯这类通用合成高分子材料走人了千家万户，确立了合成高分子材料作为当代人类社会文明发展阶段的标志。 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
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
1.塑料管材的“四节”特点节能、节水、节地、节材 2.PVC软管、硬管的挤出工艺区别软管的挤出生产线不设定径装置，而是靠通入压缩空气维持一定形状，起到定径效果。 3.我国管材定型一般采用外径还是内径定型，具体有几种形式我国塑料管材尺寸规定为外径公差，故多采用外径定型法。具体形式：内压定径法、真空定径法、顶出法。 4.请分别解释挤出PVC板材时三辊压光机的作用，冷却输送辊的形式以及作用三辊压光机的作用：起冷却定型作用，不起延展成型作用；冷却输送辊的形式：排管冷却器； 作用：①支持没有完全冷却的板材防止变形；②充分冷却板材 5.挤出板材时机头温度一般如何控制？①机头温度沿板材幅宽分多段控制，使中间低两边高，以保证机头两边的物料容易流动；②机头温度比机身温度高5-10℃.（机头较宽，物料要在较宽机头范围内均匀分布，必须提高料温，才能保证熔料的流动性。） 6.请问注射螺杆与挤出螺杆有哪些不同？注射螺杆的独特之处：①旋转运动加轴向水平运动； ②长径比小，压缩比小；③加料段较长；④螺杆头部多为尖头，一般有止逆环。 7.请简单介绍反应注射成型工艺（RIM）由单体或低聚物以液态形式计量，瞬间混合的同时注入模腔，在模腔中迅速反应，以极快的速度生成含有新的特性基团结构的聚合物。SRIM：将玻璃纤维毡、网等预成型体，预先铺放在预热的模具中，使用RIM注射机进行注射成型 8.PP周转箱一般有什么用途？可采用什么材料成型？并请给出采用注射成型时的工艺流程图。用途：周转和贮存食品，饮料。可采用PP/HDPE材料成型 成型前的准备→合模→注射（充模）→保压→冷却固化→开模→顶出制品→后处理 9.采用压延成型法加工软制PVC薄膜时，请给出完整工艺流程。 配料→捏合→塑炼（开炼机、密炼机、挤出机）→供料→金属探测→压延→引离→轧花→冷却→β射线测厚→卷曲切割 1.什么是蜡状层？请分析其产生原因？该如何消除？蜡状层：采用不适当的稳定剂使压延机辊筒表面蒙上的一层薄膜蜡状物质，致使薄膜表面不光，生产中发生黏辊的现象或在更换产品时发生困难。原因：所用的稳定剂与树脂相容性较差，而且其分子极性基团的正电性较高，以致压延时被挤出而包围在辊筒表面，形成蜡状层。消除：①选用正电性低的适当的稳定剂 ②掺入含水氧化铝等吸收金属皂类更强的填料③加入酸性润滑剂 2.PVC人造革主要生产方法。压延法成型PVC人造革的两种方法生产方法：压延、涂覆、层合。压延分为：直接贴合--直接利用压延机将物料贴合引入布基，分布层合--压延成薄膜，复合设备将薄膜与布基分次贴合。 3.压延成型时，采用60m/min的辊速，但仍然采用40m/min时的辊温，料温会如何？制品质量情况？料温上升，流动性增加，出现脱辊或破裂现象，制品质量下降 压延成型时，采用40/min的辊速，但仍然采用60/min的辊温，料温会如何？制品质量情况？料温过低，难以正常包辊，制品表面毛糙，不透明，有气泡甚至出现孔洞 4.PE挤出吹塑桶的成型工艺流程：物料→熔融塑化→挤出型坯→吹胀→制品冷却→脱模→后处理→制品 5.挤出吹塑时，如果吹气速度过快会出现什么情况？（1）进气处产生局部真空造成型坯内陷，完全吹胀后形成横隔模片（2）型坯从口模处被气流拉断以及无法吹胀 6.缠绕成型的概念，湿法缠绕成型工艺流程图将浸过树脂胶液的连续纤维或布带，按照一定规律缠绕到芯模上，然后固化脱模成为增强塑料制品。用于制造各种回转体。 分为干法（预浸带）和湿法（有胶槽）缠绕成型。 湿法工艺流程图：纱架→胶槽浸胶→张力控制（张力辊）→芯模缠绕→固化→脱模 干法与湿法区别：干法--采用预浸胶处理的预浸纱带在缠绕机上经加热软化至粘流态后缠绕
第7章合成高分子材料 学习目标与要求 1. 了解合成高分子聚合物的基本组成结构特点和分类。 2. 了解聚合物的分子结构与其性能之间的关系。 3. 熟悉聚合物的基本性能特点和常用聚合物的品种。 4. 熟悉土木工程中常用的建筑塑料、建筑涂料和胶粘剂等产品的基本组成、性能及应用。 学习重点 1．聚合物的基本组成结构特点和分类。 2．聚合物的分子结构与其性能之间的关系。 3．土木工程中常用的合成高分子材料制品的性能和应用。 学习难点 1．如何理解合成高分子材料的结构与性能的关系。这里既有聚合物的分子结构与其性能之间的关系，还有具体产品（塑料、涂料、胶粘剂等）的组成与性能的关系。 2．土木工程中如何正确选择使用合成高分子材料制品。 合成高分子材料是指其基本组成物质为人工合成高分子化合物的各种材料。合成高分子材料主要包括合成树脂、合成橡胶和合成纤维三大类。在土木工程中，合成树脂主要用于制备建筑塑料、建筑涂料和胶粘剂等，是用量最大的合成高分子材料。合成橡胶主要用于防水密封材料、桥梁支座和沥青改性材料等，用量仅次于合成树脂。合成纤维主要用于土工织物、纤维增强水泥、纤维增强塑料和膜结构用膜材料等，用量也在不断增加。 7.1高分子化合物概述 7.1.1基本知识 1. 基本概念 高分子化合物又称高聚物或聚合物，其分子量很大，一般为104 ~ 106。其分子往往由许多相同的、简单的结构单元，通过共价键重复连接而成。例如，聚氯乙烯分子是由许多氯乙烯结构单元重复连接而成： 简写为： 式中：
是重复结构单元，称为“链节”。结构单元的重复数目n称为“聚合度”。聚合度可由几百至几千，聚合物的分子量为重复结构单元的分子量与聚合度的乘积。 2. 聚合物的分类 聚合物的分类方法很多，按聚合物的来源，分为天然聚合物和合成聚合物；按分子结构，分为线型聚合物和体型聚合物；按聚合物受热的行为，分为热塑性聚合物和热固性聚合物等。 热塑性聚合物具有受热时软化、遇冷时凝固且无明显化学变化的性质。通常热塑性聚合物可反复进行加热软化、熔融和冷却硬化。所以热塑性聚合物具有可再生重复使用的特性。 热固性聚合物仅在第一次加热（或加入固化剂前）时能发生软比、熔融，并在此条件下产生化学交联而固化，以后再加热时再不会软化或熔融，也不会被溶解，若温度过高则会导致分子结构破坏。目前尚不能以通常的方式对热固性聚合物再生利用。 聚合物还常按用途分为塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂等几大类。这种分类方法最为常用，但不很严格。事实上，同一种聚合物可以有多种用途。例如．聚氨酯可制成具有橡胶的性能，也可发泡制成硬度不同的泡沫塑料，还可拉丝制成高强度高弹性的纤维、制作涂料和胶粘剂。这种能够适应多用途需要的特点，是高分子材料得以广泛应用的重要原因。 3. 聚合物的命名 聚合物的命名有系统命名法和习惯命名法。系统命名法命名比较复杂，实际很少使用。在习惯命名法中，天然聚合物用专有名称，加纤维素、淀粉、蛋白质等；合成聚合物，则在单体名称前加上“聚”字，例如聚氯乙烯、聚苯乙烯等；也可在原料名称后加“树脂”、“橡胶”、“纤维”等来命名，这种命名能反映聚合物的结构和用途，是常用的命名法。 4. 聚合反应 由低分子单体合成聚合物的反应叫做聚合反应。聚合反应按单体和聚合物在组成和结构上发生的变化，分为加聚反应和缩聚反应两大类。 以单体通过加成的方式，聚合形成聚合物的反应称为加聚反应。加聚反应是链式反应。其特点是单体分子具有能够聚合的双键、三键、环状结构等；其中，含双健结构的单体最为广泛，如乙烯、氯乙烯、苯乙烯、丁二烯等。加聚反应是按参加反应的单体种类数目，可分为均聚反应和共聚反应。均聚反应是只有一种单体进行的聚合反应，其产物称为均聚物，如聚乙烯、聚氯乙烯等。共聚反应是由两种或两种以上的单体进行的聚合反应，其产物称为共聚物。 缩聚反应是含有两个以上官能团的单体，通过官能团间的反应生成聚合物的反应。缩聚反应与加聚反应不同，其聚合物分子链增长过程是逐步反应，同时伴有低分子副产物如水、氨、甲醇等的生成。缩聚反应按照生成产物的结构可分为线型缩聚反应与体型缩聚反应两类。当缩聚反应只在一种单体间进行时，称为均缩聚反应。如果缩聚反应在两种单体之间进行，则称作混缩聚反应。如果在均缩聚反应中加入第二单体或在混缩聚反应中加入第三单体，则称为共缩聚反应。 加聚反应生成的共聚物和缩聚反应生成的共缩聚物统称为共聚物。共聚物的性能与不同种类单体的相对数量和排列方式有密切关系。共聚物根据链节排列方式的不同可分为无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物和接枝共聚物四种。
《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： （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。
合成高分子化合物的基本方法（第二课时）教学设计 （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）能说明缩聚反应的特点 2、过程与方法 利用分子模型模拟反应历程，进而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，难点： 通过具体实例说明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，从简单的聚合物结构式分析出单体。 （三）教学过程设计 【课题引入】知识决定命运，科技改变生活。播放20世纪以来科技发展视频，引入缩聚反应。 【过渡】要想了解缩聚反应，首先要掌握以下几个反应。 【课前小练-实物投影】 1、乙酸与乙醇酯化反应 2、两个甘氨酸分子形成二肽 3、己二酸与乙二醇 【实物投影】学生展示方程式，分析反应3方程式为什么有不同写法。 【教师演示】在投影仪上分析反应3的历程 【设问】发生缩聚反应的单体有什么特点？ 【ppt投影】四组可以发生缩聚反应的单体。 【要点突破】[分组讨论] 利用磁性分子模型探究以下反应机理及特点，并完成以下方程式 （1）二元羧酸和二元醇的酯化缩聚
（2）羟基酸的酯化缩聚 n HOOC(CH2)5OH + （n-1）H2O （3）氨基酸的缩聚 （4）已二酸(HOOC(CH2)4COOH)与已二胺(H2N(CH2)6NH2)的缩聚反应。 【投影汇报展示结果】 [设问]通过前面的探究，相信大家对缩聚反应有了一些了解，关于缩聚反应你还想知道什么？把你要研究缩聚反应所需回答的问题在导学案上写出来。 学生分组讨论。并做好记录。 【交流分享】收集学生的问题，并进行总结交流。 问题一:缩聚物的化学式书写有什么特点？ 缩聚物结构式要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团（这与加聚物不同，而加聚物的端基不确定，通常用横线“—”表示。）如： 问题二：生成副产物小分子的量如何判断？ [学生探究展示] 由反应1、2、3，学生分组用分子模型拼装进行探究讨论： [教师投影指导]如： ①由一种单体生成水的物质的量为：（n-1） mol ②由两种单体：故生成水的物质的量为：（2n-1） mol。 阅读材料一，由反应4 [过渡]含有两个官能团的单体缩聚后生成的缩合聚合物呈现为线型结构？含有三个官能团的单体缩聚后生成的缩合聚合物会呈现什么样的结构？ [学生]高分子链间产生交联，形成体型（网状）结构。 [教师] 我们知道，由不同的高聚物分子构成的材料，会呈现出不同的性能，为了得到指定性能的聚合物就必须知道合成它的单体是什么？ 请把大家合成的聚合物模型还原成单体，体会一下判断缩聚物单体的方法是什么？