四章节自由基聚合生产工艺
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第一章课后思考题(聚合物合成工艺学)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特点?答:连续生产:优点:聚合反应条件稳定,容易实现操作过程中的自动化;若条件一致,则产品质量规格稳定;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。
缺点:不便于小批量生产某牌号产品。
间歇生产:优点:反应条件以控制;物料在聚合反应器内停留时间相同;便于改变工艺条件。
缺点:不易实现操作过程的全部自动化;必须按配方规定的顺序进行;不适合大规模生产,生产能力低。
3.合成橡胶和合成树脂在生产过程中的那两个过程?试比较他们在这两个生产过程上的主要差别是什么?答:主要差别是分离过程和聚合物后处理过程;分离过程:合成橡胶:不能用第二种溶剂以分离合成橡胶,其分离方法是将高粘度橡胶溶液喷入沸腾的水中,同时进行强烈搅拌,未反应的单体和溶剂与一部分水蒸气被蒸出,合成橡胶则以直径10~20mm左右的胶粒析出,且悬浮于水中,经过滤洗涤得到胶粒;合成树脂:将合成树脂溶液逐渐加入第二种非溶剂中,而此溶剂是可以与原来的容剂混溶的,再沉淀釜中搅拌则合成树脂呈粉末状固体析出,如果通过细孔进入沉淀用溶剂中,则生成纤维状产品。
后处理过程:合成橡胶:采用箱式干燥机活挤压膨胀干燥机进行干燥;合成树脂:用加热的空气作为载热体进行气流干燥,含有机溶剂时,用加热的氮气进行干燥。
第三章自由基聚合生产工艺本章主要内容:3.1自由基聚合工艺基础和本体聚合生产工艺3.2悬浮聚合生产工艺3.3溶液聚合生产工艺3.4 乳液聚合生产工艺重点:自由基聚合工艺基础难点:无3.1自由基聚合工艺基础和本体聚合生产工艺 3.1.1自由基聚合工艺基础—自由基聚合反应定义单体借助于光、热、辐射、引发剂的作用,使单体分子活化为活性自由基, 再与单体连锁聚合形成高聚物的化学反应。
♦单体类型:主要是乙烯基单体、二烯烃类单体♦聚合物特点:碳-碳为主链的线形高聚物、无定形聚合物;Tg低于室温的常温为弹性体用作橡胶;Tg高于室温的常温为塑性体(合成树脂)用作塑料、合成纤维、涂料。
自由基聚合反应的特点整个聚合过程分为链引发、链增长、链终止,各步反应速率和活化能相差很大;高分子瞬间形成,而产品的相对分子质量不随时间变化;体系内始终由单体和高聚物组成,产物不能分离;反应连锁进行,转化率随时间的延长而增加;反应是不可逆的。
自由基聚合反应的分类按参加反应的单体种类分为:自由基均聚合:只有一种单体参加的自由基聚合反应。
常见的有:LDPE、PMMA、PVC、PVAC、PS 等自由基共聚合:两种以上单体同时参加的自由聚合反应。
常见的有:乙丙橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、SBS、ABS等—自由基聚合反应的重要地位60%最典型;最常见;最成熟;经自由基聚合获得的高聚物产量占总产量的以上,占热塑性树脂的80%—自由基聚合反应的实施方法本体聚合、乳液聚合、悬浮聚合、溶液聚合;聚合方法的选择主要取决于根据产品用途所要求的产品形态和产品成本。
—自由基聚合引发剂除了苯乙烯本体聚合是热引发聚合,其他单体在工业上都是在引发剂引发聚合。
♦引发剂种类主要有三大类:过氧化物类、偶氮化合物类、氧化还原引发体系过氧化物类:通式R-O-O-H或R-O-O-R,R――为烷基、芳基、酰基、碳酸酯基、磺酰基。
分子中含有一O—O—键,受热后断裂成相应的两个自由基,初级自由基主要用来引发单体,成为单体自由基,此外,还发生副反应。
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《聚合物合成工艺学》各章重点第一章绪论1.高分子化合物的生产过程及通常组合形式原料准备与精致,催化剂配置,聚合反应过程,分离过程,聚合物后处理过程,回收过程2.聚合反应釜的排热方式有哪些夹套冷却,夹套附加内冷管冷却,内冷管冷却,反应物料釜外循环冷却,回流冷凝器冷却,反应物料部分闪蒸,反应介质部分预冷。
3. 聚合反应设备1、选用原则:聚合反应器的操作特性、聚合反应及聚合过程的特性、聚合反应器操作特性对聚合物结构和性能的影响、经济效应。
2、搅拌的功能要求及作用功能要求:混合、搅动、悬浮、分散作用:1)推动流体流动,混匀物料;2)产生剪切力,分散物料,并使之悬浮;3)增加流体的湍动,以提高传热效率;4)加速物料的分散和合并,增大物质的传递效率;5)高粘体系,可以更新表面,使低分子蒸出。
第二章聚合物单体的原料路线1.生产单体的原料路线有哪些?(教材P24-25)石油化工路线,煤炭路线,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)2.石油化工路线可以得到哪些重要的单体和原料?并由乙烯单体可以得到哪些聚合物产品?(教材P24-25、P26、P31)得到单体和原料:乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯。
得到聚合物:聚乙烯、乙丙橡胶、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、维纶树脂、聚苯乙烯、ABS树脂、丁苯橡胶、聚氧化乙烯、涤纶树脂。
3. 合成聚合物及单体工艺路线第三章自由基聚合生产工艺§ 3-1自由基聚合工艺基础1.自由基聚合实施方法及选择本体聚合、乳液聚合、溶液聚合、悬浮聚合。
聚合方法的选择只要取决于根据产品用途所要求的产品形态和产品成本。
2.引发剂及选择方法,调节分子量方法种类:过氧化物类、偶氮化合物,氧化还原体系。
选择方法:(1)根据聚合操作方式和反应温度条件,选择适当分解速度的引发剂。
(2)根据引发剂分解速度随温度的不同而变化,故根据反应温度选择适引发剂。
(3)根据分解速率常数选择引发剂。