最新聚合物合成工艺学思考题及其答案

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）5.简述自由基悬浮聚合生产工艺。

（教材P55-56）6．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）8．简述自由基悬浮聚合生产工艺。

（教材P72、74、75、78、79）9．简述阴离子聚合、阳离子聚合的工业应用。

（教材P84-85）（教材P87）10．什么是Ziegler-Natta催化剂，它的组成如何。

（教材P88）11．分别简述线型缩聚物和体型缩聚物的定义、应用和生产方法。

（教材P107）12．简述四种线型缩聚物生产工艺的定义并比较它们的优缺点和应用范围。

（教材P113）13．聚氨酯的定义和反应通式。

（教材P132）14. 从分子结构进行分析说明为什么异氰酸酯具有很高的反应活性。

（教材P132-133）15. 简述一步法和两步法合成聚氨酯树脂的原理。

（教材P135-137）16. 分别举例说明合成聚氨酯的原料异氰酸酯、多羟基化合物、扩链剂、催化剂的类型。

（教材P138-146）17. 从大分子结构方面阐述聚氨酯为什么会有广泛的应用和优异的性能。

（教材P147）18. 聚氨酯泡沫塑料的分类，其成泡原理是什么，发泡工艺有哪些。

（教材P150-151、教材153-154）19．何为活性聚合物？为什么阴离子聚合可为活性聚合？举例说明阴离子聚合的应用。

20．为什么缩聚物的分子量一般都不高？为提高缩聚物的分子量生产上通常采取那些措施。

21．叙述Natta双金属机理和Cossee-Arlman单金属机理是如何解释丙烯配位聚合的，它们的不同点及各自的不足是什么？22．简述乳液聚合原理，讨论乳液聚合生产过程及产品质量的影响因素，并举例说明乳液聚合生产工艺的应用。

聚合物合成工艺学思考题1聚合反应釜中搅拌器的形式有哪些？适用范围如何？①常用搅拌器的形式有平桨式、旋桨式、涡轮式、锚式以及螺带式等；②涡轮式和旋桨式搅拌器适于低粘度流体的搅拌；平桨式和锚式搅拌器适于高粘度流体的搅拌；螺带式搅拌器具有刮反应器壁的作用，特别适用于粘度很高流动性差的合成橡胶溶液聚合反应釜的搅拌。

2简述合成树脂与合成橡胶生产过程的主要区别。

—合成橡胶生产中所用的聚合方法主要限于自由基聚合反应的乳液聚合法和离子与配位聚合反应的溶液聚合法两种。

而合成树脂的聚合方法则是多种的。

合成树脂与合成橡胶由于在性质上的不同，生产上的差别主要表现在分离过程和后处理过程差异很大：①分离过程的差异：合成树脂，通常是将合成树脂溶液逐渐加入第二种非溶剂中，而此溶剂和原来的溶剂是可以混溶的，在沉淀釜中搅拌则合成树脂呈粉状固体析出。

合成橡胶的高粘度溶液，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热水中，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左右的橡胶析出，且悬浮于水中。

经过滤、洗涤得到胶粒。

②后处理过程的差异：合成树脂后处理方框图：干燥的粉状合成树脂包装粉状合成树脂商品潮湿的粉状粒状塑料均匀化干燥干燥的粉状合成树脂混炼造粒包装粒状塑料制品合成橡胶后处理方框图：潮湿的粒状合成橡胶干燥压块包装合成橡胶制品3、高分子合成工业的“三废”是如何产生的？怎样处理？什么是“爆炸极限”？①高分子合成工业所用的主要原料—单体和有机溶剂，许多是有毒的，甚至是剧毒物质。

由于回收上的损失或设备的泄漏会产生有害或有臭味的废气、粉尘污染空气和环境。

聚合物分离和洗涤排除的废水中可能有催化剂残渣、溶解的有机物质和混入的有机物质以及悬浮的固体微粒。

这些废水如果不经过处理排入河流中，将污染水质。

此外，生产设备中的结垢聚合物和某些副产物会形成残渣，因此高分子合成工业与其他化学工业相似，存在着废气、粉尘、废水和废渣等三废问题。

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。

聚合物合成工艺习题集“聚合物合成原理及工艺学”习题集第一章绪论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，并说明采用两次萃取精馏及简单精馏的目的。

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.乙烯氯氧化法生产氯乙烯所采用的一步法、二步法及三步法三种方法之主要差别是什么？9.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？10.论述乙烯产量与高分子合成工艺的关系。

第三章自游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.以苯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。

三次测试的答案
A、为什么熔融缩聚的关键问题是高粘度流体中小分子副产物的脱除?请问有何
措施可以促进小分子副产物脱除？
为了使缩聚反应向生成高聚物的方向顺利进行，在生产过程中必须将反应生成的小分子化合物及时脱离反应区。

措施：(1)采取强有力的抽真空系统
(2)采取激烈的搅拌以加大小分子副产物的扩散面积
(3)改善反应器结构
(4)用化学方法改善小分子副产物的扩散速度
(5)通入惰性气体带走小分子副产物的方法
B、缩聚反应中如何尽量保证功能团的等摩尔比
1、使用高纯度的单体
2、先生成二聚体，再用二聚体进行均聚
3、易挥发组分稍过量
4、聚酯类，先可用一元醇反应，然后用二元醇水解
C、高分子聚合工艺中有哪些典型的原料加料方式？目的何在？
一般分两种方法：一种叫一次法，将全部原料一次投入缩合釜中，升温、搅拌进行聚酯反应；
另一种叫二步法。

目的：一步法操作简便，二步法为了控制转化率和反应温度。

D、简述聚合反应终点控制的方法？
（1）当K为已知时．可求出合成预定聚合度的聚合物所需时间。

（2）但若K较小，逆反应平衡常数K不容忽视，速度方程较为复杂，通常要通过实验确定。

（3）在生产中一般根据经验(电压一定，搅拌马达电流增大)，就可估计反应程度，以控制终点
E、简述分离过程优劣的检验标准
①产品是否最大限度地回收了 , 并保证了质量 ;
②原料、中间体、溶剂及有价值的副产物是否最大限度地得到了回收、利用 ;
③后处理步骤 , 无论工艺还是设备是否足够简化 ;
④三废量是否达到最小。

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.。

1.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4.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其他原料路线6.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7.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8.紧密型与疏松型颗粒的PVC有何区别?这些区别是如何形成的?答:XJ-规整的圆球状,即乒乓球状,粒度大小不均;XS-多孔性不规则颗粒,即棉花团.所选用的分散剂不同,疏松型的PVC树脂吸收增塑剂的速度明显高于紧密型.紧密型采用明胶为分散剂,疏松型采用适当水解度的聚乙烯醇和水溶性纤维素醚.9.简述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,聚合反应随时开始,夹套同低温水进行冷却,在聚合反应激烈阶段应通5C以下的低温水,严格控制反应温度波动不超过正负0.2C3、分离:当反应釜压力下降至规定值后结束反应,方法为加链终止剂,4、聚合物后处理:然后进入单体回收,干燥,筛选出去大颗粒后,包装得产品.10.试述悬浮聚合中主要影响因素有那些?（悬浮聚合中影响颗粒大小及其分布）答:反应器几何形状的影响;操作条件的影响;材料因素-如两相液滴动力粘度,密度和表面张力等;分散剂.11.试述乳液聚合物系及其作用答:单体:聚合物单体材料原材料.水:比热大,易于清楚反应热,降低体系粘度,构成连续相,使液滴分散,溶解引发剂,PH调节剂等.乳化剂:使单体在乳状液中稳定;使单体在胶体中增溶,使聚合物粒子稳定,增加集合物稳定性,对乳液聚合起脆化作用,形成产生链转移或阻聚作.引发体系:在一定条件下分解产生自由基,从而引发反应.12.自由基溶液聚合中溶剂起什么作用?怎么样选择溶剂?答:作用:a溶剂对引发剂分解速度的影响 b溶剂的链转移作用对分子量的影响c溶剂对聚合物分子的支化与构型的影响.溶剂的选择:a考虑单体在所选择的溶剂中的溶解性 b溶剂的活性:应当无阻聚或缓聚等不良影响以及考虑对引发剂的诱导分解作用. c溶剂对聚合物溶解性能和对凝胶效应的影响:选用良溶剂时为均相聚合,有可能消除凝胶效应 d选用沉淀剂时为沉淀聚合,凝胶效应显著.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.13.离子型聚合与自由基溶液聚合对溶剂的要求有何区别?答:离子聚合:1)可能与引发剂产生的作用 2)熔点或沸点的高低 3)容易精制提纯 4)与单体、引发剂和聚合物的相容性等因素 5)充分干燥 6)溶剂极性大小 7)对离子活性中心的溶剂化能力。

聚合物合成工艺学部分复习题的参考答案一、针对工业上悬浮法聚合生产聚氯乙烯的的生产工艺，回答下列问题：1、写出聚氯乙烯向单体转移终止的反应式。

2、简述悬浮法生产聚氯乙烯的工艺过程。

（1）准备：计量去离子水→聚合釜→开启搅拌→依次加悬浮剂溶液、水相阻聚剂硫化钠溶液、缓冲剂碳酸氢钠溶液。

（2）聚合：聚合釜内升至规定温度→加溶有引发剂的单体溶液→开始聚合（严格控温，温度波动≤±0.2℃，冷凝器用于单体蒸发冷凝回流排出聚合热）→釜压达规定值→结束反应→加链终止剂→贮液罐。

（3）分离单体：贮液罐→减压脱除大部分未反应单体→含 2－3％ VC 的 PVC 浆料→热交换器预热→单体剥离（汽提）塔顶，PVC 浆料与塔低通人的热的水蒸气做逆向流动，VC 与水蒸气一同逸出→ PVC 浆料（10－5 － 10－6 VC 质量分数）→塔底→热交换器冷却。

（4）聚合物后处理：经冷却的 PVC 浆料→离心机，脱除盐水，得到含水 20－30％的滤饼→螺旋输送机→气流干燥器，热风干燥→旋风分离器，除去湿的空气→沸腾床干燥器，挥发物 < 0.3%-0.4% →滚筒筛，筛分除去大颗粒树脂→料斗→成品包装。

3、氯乙烯的沉淀悬浮聚合只到转化率 70％后才有明显的自动加速现象，为什么？转化率 70％之前，体系内存在含 VC 27％的PVC 树脂颗粒（凝胶体）和单体液滴，聚合热由单体液滴的蒸发冷凝排除，同时由于凝胶体内 PVC 分子链堆砌疏松，能进行正常的链增长和向单体转移的链终止反应，自动加速现象尚不明显。

转化率达 70％时，体系内单体液滴已近乎消失，同时由于转化率的提高，凝胶体内 PVC 分子链堆砌较紧密，链终止反应受阻，而凝胶体内尚能进行正常的链增长，因此自动加速现象明显，转化率 80％后聚合反应速率逐渐降低。

二、针对工业上丁基橡胶的生产工艺，回到下列问题：1、设计合成丁基橡胶的大致生产配方。

异丁烯/ 异戊二烯：质量比为97 : 3 ；异丁烯的质量分数为25％－40％；溶剂氯甲烷，质量分数为50％－70％；引发剂AlCl3 ：0.2% - 0.3% (以单体量计算)；共引发剂水：0.002%（以AlCl3 量计算）；分子量调节剂：乙烯或丙烯。

1.1.用方块图表示高分子合成材料的生产过程用方块图表示高分子合成材料的生产过程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。

2.2.如何评价生产工艺合理及先进性。

如何评价生产工艺合理及先进性。

3.3.开发新产品或新工艺的步骤和需注意的问题有哪些？开发新产品或新工艺的步骤和需注意的问题有哪些？4.4.简述石油裂解制烯烃的工艺过程。

简述石油裂解制烯烃的工艺过程。

5.5.如何由煤炭路线及石油化工路线生产氯乙烯单体？如何由煤炭路线及石油化工路线生产氯乙烯单体？6.6.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。

第三章思考题1.1.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。

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。

3.3.在聚合生产工艺中如何控制产品的分子量在聚合生产工艺中如何控制产品的分子量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。

5.5.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。

7.7.自由基溶液聚合生产中溶剂聚合反应的影响。

自由基溶液聚合生产中溶剂聚合反应的影响。

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。

1.简述阴离子聚合、阳离子聚合的工业应用。

2.什么是Ziegler-Natta催化剂，它的组成如何。

3.复习配位聚合生产工艺。

第五章思考题比较熔融缩聚、溶液缩聚、界面缩聚的工艺特点。

1.1.比较熔融缩聚、溶液缩聚、界面缩聚的工艺特点。

线型缩聚反应的终点如何控制？2.2.线型缩聚反应的终点如何控制？在熔融缩聚和界面缩聚中如何控制缩聚物的分子量？3.3.在熔融缩聚和界面缩聚中如何控制缩聚物的分子量？第六章思考题，对比聚氨酯泡沫塑料的生产工艺有一步法及两步法两种，1.聚氨酯泡沫塑料的生产工艺有一步法及两步法两种两种方法的特点，，并说明为什么一步法是目前的主要生产两种方法的特点方法。