聚合物制备工程复习下解析

北京化工大学－第二学期《聚合物制备工程》期末考试试卷班基: 姓名: 学号: 分数:一、填空( 20分)1．一般而言聚合物的生产过程由单体精制与准备、催化剂体系准备与精制、聚合过程、分离过程、后处理过程、回收过程组成。

2、常见的聚合反应器按照结构分类包括釜式、管式、塔式、流化床、挤出机、特殊形式的聚合反应器。

3、釜式反应釜的除热方式有夹套冷却、夹套附加内冷管、内冷管、反应物料釜外循环、回流冷凝器、反应物料部分闪蒸、反应介质预冷。

4、悬浮聚合体系由单体、水、分散剂和引发剂组成。

5、 ESBR采用乳液聚合方法生产, 其聚合机理是自由基聚合 , SSBR采用溶液聚合方法生产, 其聚合机理是阴离子聚合。

6、可采用本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合等聚合方法制备聚氯乙烯。

7、中国镍系顺丁橡胶催化剂的主要成分是环烷酸镍、三异丁基铝和三氟化硼乙醚络合物。

8、尼龙66可采用熔融缩聚和固相缩聚方法生产。

9、反应器的基本设计方程是 : ( 反应物流入量) －( 反应物流出量) －( 反应消失量) －( 反应物累积量) ＝0。

10、 PET熔融缩聚主要生产工艺是熔融缩聚和固相缩聚。

二、简述题( 20分)1．写出以下缩写的聚合物中文名称, 并指出其聚合机理和工业实施方法。

PET、 LDPE、 SBS、 GPPS、 CR答:PET 对苯二甲酸乙二酯, 缩合聚合, 熔融缩聚/固相缩聚LDPE 低密度聚乙烯, 自由基聚合, 本体聚合SBS 聚苯乙烯－b-丁二烯－b－苯乙烯嵌段共聚物, 阴离子聚合, 溶液聚合GPPS 通用聚苯乙烯, 自由基聚合, 本体聚合/悬浮聚合CR 氯丁橡胶, 自由基聚合, 乳液聚合2．分离和后处理过程对聚合物性能有何影响?答: 分离就是指聚合物从聚合介质分开的过程, 不同的聚合实施方法可能采取的分离方法不同。

分离过程将脱除绝大部分的残留单体、溶剂, 这些物质不但降低聚合物产品的性能, 而且对于人体有害、污染环境。

《聚合物制备工程》考试试题A卷
考试时间：2004年06月14日
考试班级：材0101～0109
一、填空(25)
1. 常用反应器有、、、及。

2. 常用搅拌器的型式有、、、
、及；各自适合的场合分别是、
、、、。

3. 釜式反应釜的除热方式有、、、、
、及7种。

4. 反应器的最基本特征是和。

5. 聚合物制备过程一般是由、、、组成现。

6. 间歇反应器的设计方程、平推流反应器的设计方程，单级理想反应器的设计方程是。

二、简述题(35分)
1.目标聚合物采用何种实施方法主要由哪些因素决定。

2.简述连续流动反应器的停留时间分布的测定方法、原理。

3.聚合物后处理工序包括那些内容？其对产品质量的影响体现在哪些方面？
4.简述间歇反应器、平推流反应器和理想反应器的定义、特点是什么，其各自的浓度变化特征是什么？
5.乳液聚合的特点是什么？乳液聚合的分子量控制的主要方法是什么？
6.在氯乙烯的悬浮聚合中，为什么必须严格控制聚合温度的波动？
7.顺丁橡胶有几种，各是通过何种方法制得的，性能有何差别？
四、用流程框图描述PET的两种生产工艺过程，并用文字简述其产品质量的控制方法(20分)
五、计算(20分)
有一一级反应，在非等温非等体积的三釜串联反应器中进行连续操作，进料的体积流速为120L/h, 三个反应釜的体积依次为2000L，3000L和3000L，三个反应釜反应温度为120℃，180℃和250℃，聚合反应速率方程Rp=KpC A，Kp在120℃，180℃及250℃的值分别为10/h,15/h和30/h，初始浓度为500mol/L，试求第三釜的出口浓度C3。

《聚合物合成工艺学》期末复习资料1. 高分子合成材料的基本原料的来源：石油化工路线、煤炭路线。

2. 连锁聚合反应的工业实施方法有：本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合；缩聚反应的工业实施方法：熔融聚合、溶液聚合、界面聚合。

3. 聚合过程中常用干燥设备有：厢式干燥器、气流式干燥器；常用分离设备：闪蒸罐、振动筛。

4. 乙烯高压聚合生产工艺流程主要生产过程分为：压缩、聚合、分离、造粒。

5. 聚氯乙烯悬浮聚合过程中温度控制非常关键，为了有效提高传热效率，可以通过：及时清除黏釜物、减薄釜壁、及时清除水垢途径来提高传热效率。

6. 三大合成材料是指塑料、合成橡胶、合成纤维。

7. 聚丙烯腈生产过程的主体原料有：丙烯腈、第二单体、第三单体。

8. 聚酯纤维的生产方法：酯交换缩聚法、直接酯化缩聚法。

9. 高浓度合成乳胶制备在工业上主要有浓缩法合直接合成法，其中浓缩法最常用的三种实施方法是：喷雾干燥法、膏化法、蒸发法。

10. 从乳液聚合所得的胶乳分离出橡胶的方法有：电解质凝聚法、冷冻凝聚法。

从溶液聚合的胶液分离出橡胶的方法有：直接干燥法、水凝析法。

11. 顺丁橡胶生产中，采用的典型Ni系引发体系中的主引发剂是环烷酸镍，助引发剂是三异丁基铝，第三组分是三氟化硼乙醚络合物。

12. 在高分子合成工业中通常聚合合成过程主要包括：原料准备与精制过程、催化剂（引发剂)配制过程、聚合反应过程、分离过程和聚合物后处理过程、回收过程六个工序。

13. HDPE工业生产主要采用低压聚合，聚合机理是阴离子配位聚合。

LDPE工业生产主要采用高压聚合，聚合机理是自由基聚合。

14. 在聚乙烯、聚氯乙烯聚合工业生产中，分别可采用控制压力、温度等手段控制聚合物分子量。

15. 丁苯橡胶生产过程中分子量分布和支链的多少主要与停留时间有关，工业上采用8~12台聚合釜串联方法，可使分子量分布窄和支链少。

1. 液体橡胶的定义：液体橡胶是一种在室温下为黏稠状流动性液体，经过适当化学反应可形成三维网状结构，从而获得和普通硫化胶具有类似的物理机械性能的低聚物。

北化聚合物制备⼯程答案模板北京化⼯⼤学－第⼆学期《聚合物制备⼯程》期末考试试卷班吉: 姓名: 学号: 分数:⼀、填空( 20分)1．⼀般⽽⾔聚合物的⽣产过程由单体精制与准备、催化剂体系准备与精制、聚合过程、分离过程、后处理过程、回收过程组成。

2、常见的聚合反应器按照结构分类包括釜式、管式、塔式、流化床、挤出机、特殊形式的聚合反应器。

3、釜式反应釜的除热⽅式有夹套冷却、夹套附加内冷管、内冷管、反应物料釜外循环、回流冷凝器、反应物料部分闪蒸、反应介质预冷。

4、悬浮聚合体系由单体、⽔、分散剂和引发剂组成。

5、ESBR采⽤乳液聚合⽅法⽣产, 其聚合机理是⾃由基聚合, SSBR采⽤溶液聚合⽅法⽣产, 其聚合机理是阴离⼦聚合。

6、可采⽤本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合等聚合⽅法制备聚氯⼄烯。

7、中国镍系顺丁橡胶催化剂的主要成分是环烷酸镍、三异丁基铝和三氟化硼⼄醚络合物。

8、尼龙66可采⽤熔融缩聚和固相缩聚⽅法⽣产。

9、反应器的基本设计⽅程是: ( 反应物流⼊量) －( 反应物流出量) －( 反应消失量) －( 反应物累积量) ＝0。

10、PET熔融缩聚主要⽣产⼯艺是熔融缩聚和固相缩聚。

⼆、简述题( 20分)1．写出以下缩写的聚合物中⽂名称, 并指出其聚合机理和⼯业实施⽅法。

PET、LDPE、SBS、GPPS、CR答:PET对苯⼆甲酸⼄⼆酯, 缩合聚合, 熔融缩聚/固相缩聚LDPE低密度聚⼄烯, ⾃由基聚合, 本体聚合SBS聚苯⼄烯－b-丁⼆烯－b－苯⼄烯嵌段共聚物, 阴离⼦聚合, 溶液聚合GPPS通⽤聚苯⼄烯, ⾃由基聚合, 本体聚合/悬浮聚合CR氯丁橡胶, ⾃由基聚合, 乳液聚合2．分离和后处理过程对聚合物性能有何影响?答: 分离就是指聚合物从聚合介质分开的过程, 不同的聚合实施⽅法可能采取的分离⽅法不同。

分离过程将脱除绝⼤部分的残留单体、溶剂, 这些物质不但降低聚合物产品的性能, ⽽且对于⼈体有害、污染环境。

聚合物制备工程复习要点一：1，高分子材料合成工业发展趋势：扩大产能及装置大型化、产品结构调整、加强高分子材料科学与工艺学的理论基础研究、催化剂的重大作用、合成、加工与应用的一体化、计算机与信息技术迅速推广应用、发展清洁生产，注重可持续发展、2，清洁生产的四个等级：提高化学反应转化率和选择率，减少污染来源，实现“零排放”；将不可避免的废料经过处理，作为原料再循环利用；将不可循环的废料进行无毒化后处理，使其对环境的影响降到最小；将处理过的“三废”有选择的向环境（水域、大气）排放。

3，高分子合成工业过程：4，工业反应过程发生了什么:三传一返（返混、动量传递、热量传递、质量传递）5，工业反应过程开放中需解决三个问题：反应器的合理选型、反应器操作的优选条件、反应器的工程放大6，工业过程放大的两种方法：逐级经验放大、数学模型放大二：1，三条原料路线：石油（天然气）化工路线；煤化工路线；农林产品原料路线。

2，高温裂解得到最初单体：四烯三苯（乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯）3，制备氯乙烯的方法：石油化工路线（乙烯氧氯化法）、煤化工路线（电石乙炔法）4，三：1，自由基聚合的四种方法：本体聚合、溶液聚合、乳液聚合、悬浮聚合2，自由基聚合生产引发剂的选择：按照聚合方法选择引发剂（油溶性、水溶性）、根据聚合反应操作方式及温度选择引发剂、根据分解速率常数选择引发剂、根据分解活化能选择引发剂、根据半衰期选择引发剂,3，影响分子量的因素：引发剂、聚合温度、链转移反应4，本体聚合概念：在不使用溶剂和分散介质的情况下，以少量的引发剂或光和热引发使单体进行聚合反应的方法。

本体聚合特点：主要优点：产品的纯度高、工艺过程比较简单、三废污染小。

主要缺点：相对发热量较大、聚合反应热排出困难；体系粘度高、温度难以稳定，分子扩散困难，聚合物分子量分布宽。

（解决本体聚合体系放热和散热这一对矛盾的措施有：控制聚合反应的转化率、将聚合反应分步（反应器）进行、采用特殊聚合设备，强化聚合反应器的传热、控制“自加速效应”）典型的本体聚合生产工艺有：非均相本体聚合——聚氯乙烯本体聚合生产、本体浇铸聚合——有机玻璃生产、气相本体聚合——高压聚乙烯生产单体预聚灌模法的主要优点：（1）在预聚釜内进行单体的部分聚合，可以减轻模具的热负荷；缩短单体在模具内的聚合时间，提高生产效率，保证产品质量；（2）使一部分单体在模具外先行聚合，减少了其在模具内聚合时的收缩率；（3）增加粘度，从而减少在模具内的泄漏现象；（4）克服溶解于单体中氧分子的阻聚作用。

聚合物纳米粒子的制备、表征以及作为药物载体的初步应用一、本文概述本文旨在探讨聚合物纳米粒子的制备技术、表征方法，以及它们作为药物载体的初步应用。

随着纳米科技的快速发展，聚合物纳米粒子作为一种新型的纳米材料，已经在生物医药、药物递送、生物成像等领域展现出巨大的应用潜力。

本文将首先概述聚合物纳米粒子的基本特性，包括其尺寸、形貌、表面性质等，然后详细介绍其制备方法，包括乳液聚合法、溶剂挥发法、自组装法等。

接着，本文将阐述聚合物纳米粒子的表征技术，如透射电子显微镜（TEM）、动态光散射（DLS）、原子力显微镜（AFM）等，并讨论这些技术在聚合物纳米粒子表征中的应用。

本文将初步探讨聚合物纳米粒子作为药物载体的可行性，包括其在药物包封、药物释放、细胞摄取和生物相容性等方面的研究进展，以期为未来聚合物纳米粒子在药物递送领域的应用提供有益的参考。

二、聚合物纳米粒子的制备方法聚合物纳米粒子的制备方法多种多样，主要包括乳液聚合法、微乳液聚合法、纳米沉淀法、自组装法等。

这些方法的选择主要依赖于所需的纳米粒子尺寸、形态、稳定性以及功能化需求。

乳液聚合法是一种常用的制备聚合物纳米粒子的方法。

该方法通常在含有乳化剂的水相中进行，将单体分散在水相中形成乳液，然后通过引发剂引发单体聚合，最终得到聚合物纳米粒子。

通过调整乳化剂的类型和浓度、单体浓度、引发剂种类和浓度等因素，可以控制纳米粒子的尺寸和形态。

微乳液聚合法是乳液聚合法的改进，其中单体和引发剂在表面活性剂形成的微乳液滴中进行聚合。

这种方法可以获得尺寸更小、分布更均匀的纳米粒子。

通过调整微乳液的组成和聚合条件，可以实现对纳米粒子尺寸和形态的精确控制。

纳米沉淀法是一种简单而有效的制备聚合物纳米粒子的方法。

该方法通常是将聚合物溶解在良溶剂中，然后逐渐加入不良溶剂或改变溶液pH值，使聚合物从溶液中沉淀出来形成纳米粒子。

通过控制沉淀条件和后续处理，可以得到不同尺寸和形态的纳米粒子。

聚合物合成⼯艺学-复习题填空题1.塑料、合成橡胶和合成纤维被称为三⼤合成材料。

2.五⼤通⽤塑料是聚⼄烯、聚丙烯、聚苯⼄烯、聚氯⼄烯和ABS树脂3.五⼤⼯程塑料是聚酰胺（尼龙）、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚和热塑性聚酯。

4.塑料的原料是合成树脂和添加剂（助剂）。

5.制造橡胶制品时加⼊硫化剂的作⽤是使线形合成橡胶分⼦变成松散的交联结构6.离⼦聚合及配位聚合反应实施⽅法本体聚合、溶液聚合和淤浆聚合。

7.⾼分⼦合成⼯业的任务是将简单的有机化合物，经聚合反应使之合成为⾼分⼦化合物。

8.废旧塑料回收利⽤的⽅式及其特点。

作为材料再⽣循环利⽤：再处理后降级使⽤；作为化学品循环利⽤：降解，⾼温裂解或催化裂解；作为能源回收利⽤：粉碎作燃料9.⽯油裂解⽓经分离可得到⼄烯、丙烯、丁烯、丁⼆烯；⽯油炼制产⽣的液体经加氢催化重整可转化为芳烃，萃取分离可得苯、甲苯、⼆甲苯等。

10.炼焦（⾼温⼲馏）：煤在焦炉内隔绝空⽓加热到1000℃，可获得焦炭、化学产品和煤⽓。

11.⾼分⼦合成材料可分为塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料、粘合剂、离⼦交换树脂等。

12.三⼤合成纤维是聚酯纤维、聚丙烯腈纤维和聚酰胺纤维。

13.⾼分⼦合成材料最主要的原料是合成树脂和合成橡胶。

14.塑料⽣产中稳定剂的作⽤是防⽌成型过程中⾼聚物受热分解或⽼化。

润滑剂的作⽤是在⾼聚物成型过程中附着于材料表⾯以防⽌粘着模具，并增加流动性。

15.⼤型⾼分⼦合成⽣产装置的过程可分为：原料准备及精制、催化剂配制、聚合反应、分离、聚合物后处理、溶剂回收等。

核⼼是聚合反应过程。

16.⾃由基聚合的实施⽅法主要为本体聚合、乳液聚合、悬浮聚合和溶液聚合。

17.⾼分⼦合成⼯业的任务是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.18.⾼分⼦化合物⽣产流程评价的内容包括：⽣产⽅式、产品性能、原料路线、能量消耗与利⽤、⽣产技术⽔平考查。

19.⽯油是⽣产重要基本有机化⼯原料⼄烯、丙烯、丁⼆烯、苯、甲苯、⼆甲苯（通称“三烯三苯”）的原料。

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。

解：⑴ 如反应前后的聚合度不变，由于原料的原有官能团往往和产物同在一个分子链中，也就是说，分子链中官能团很难完全转化，因此这类反应需以结构单元作为化学反应的计算单元。

⑵ 如反应前后聚合度发生变化，则情况更为复杂。

这种情况常发生在原料聚合物主链中有弱键、易受化学键进攻的部位，由此导致裂解或交联。

⑶ 与低分子反应不同，聚合物化学反应的速度还会受到大分子在反应体系的形态和参加反应的相邻基团等的影响。

⑷ 对均相的聚合物化学反应，反应常为扩散控制，溶剂起着重要作用。

对非均相反应情况更为复杂。

２.解：⑴ 物理因素：主要反映在反应物质的扩散速度和局部浓度两方面。

结晶和无定型聚合物；线性、支链型及交联聚合物；不同的链构象以及反应呈均相还是非均相等，对小分子物质的扩散都有着不同的影响，从而影响到基团的反应能力。

另外，链的构象也有一定影响，聚合物呈紧密线团、疏松线团或螺旋线团时，链上官能团与小分子反应物反应的活性也并不相同。

⑵ 化学因素：主要是大分子链上邻近基团间效应和几率效应。

大分子链上邻近基团间的静电作用、空间位阻及构型的不同，可改变官能团的反应活性；聚合物相邻官能团作无规成双反应时，中间往往会有孤立的单个基团，使最高转化程度受到限制，则此时要考虑几率效应。

３.解：① 自由基聚合反应：nCH 2 CH [CH 2CH]nOCOCH 3OCOCH 3② 醇解反应：[CH 2CH]nOCOCH 3[CH 2CH]nCH 3OH③ 缩醛化反应（包括分子内和分子间）：HCHO H 2OCH 2O O2CH 2CH CHOH OHCH 2CH CHCH 2４.解：聚合物与低分子化合物反应，仅限于侧基和／或端基而聚合度基本不变的反应，称为聚合物的相似转变。

这类反应在工业上有诸多应用，例如天然或合成聚合物的官能团反应如酯化、醚化、卤化、磺化、硝化、酰胺化、水解、醇解等，以及大分子链中的环化反应，含不饱和键聚合物的加氢反应。