北化聚合物制备工程答案样本

2011参考答案一、填空（10分）－评分标准，每题1分，按空平均1．一般而言聚合物的生产过程由 原料精制与准备、催化剂配制、聚合过程、 分离过程 、 后处理过程 、 回收过程 组成。

2．间歇聚合反应器基本设计方程是 反应消失量＝－累积量 ， 理想反应器基本设计方程是（流入量）－（流出量）－（反应消失量）＝0 。

3．停留时间分布函数采用 阶跃法 测定，停留时间分布密度函数采用 脉冲法 测定，两者的关系是⎰=tdt t E t F 0)()(。

4．典型的橡胶增韧塑料产品包括 HIPS 和 ABS ，均可以采用 本体聚合 实施方法制备。

5． ESBR 采用 乳液聚合 方法生产，SSBR 采用 溶液聚合 方法生产，其对应的聚合原理分别是 自由基聚合 和 阴离子聚合 。

6．尼龙66通常可以采用 熔融聚合 和 固相聚合 方法生产，但是芳香族聚酰胺只能采用 溶液聚合 方法生产。

7．乳液聚合中可能的成粒机理包括 胶束成粒 、 单体液滴成粒 和 低聚物成粒 ，其中以 胶束成粒 为主要成粒机理。

8．PET 熔融缩聚主要生产工艺包括直接酯化法 和 酯交换法 。

9．LDPE 采用 自由基 机理进行聚合，其本体聚合采用的反应器包括 釜式 和 管式 。

10．我国镍系顺丁橡胶催化剂的主要成分是 环烷酸镍、 三氟化硼乙醚络合物和 三异丁基铝 ，采用 铝镍陈化，稀硼单加 加入方式。

二、简述题（20分）4道题目每题5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。

PP 、HIPS 、PA66、NBR 、EPS 、PV A答：PP 聚丙烯，配位聚合，本体聚合HIPS 高抗冲聚苯乙烯，自由基聚合，本体聚合PA66，尼龙66，缩合聚合，熔融缩聚、固相缩聚NBR ，丁腈橡胶，自由基聚合，乳液聚合EPS ，发泡聚苯乙烯，自由基聚合，悬浮聚合PV A ，聚乙烯醇，自由基聚合，溶液聚合2．对于相同的聚合反应过程而言，请作图表示分别采用间歇反应器、平推流反应器、单级理想混合反应器、多级理想混合反应器（以3级理想混合反应器为例）时反应器内单体浓度的变化趋势。

北京化工大学2008－2009学年第二学期《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、、、、、组成，其中是核心过程。

2、采用测定理想混合反应器的停留时间密度函数，采用测定停留时间分布函数，两者的关系是。

3、石油化学工业上的三烯、三苯是指、、、、、。

4、反应器的基本设计方程是。

5、乳液聚合体系由、、和组成。

6、聚合物后处理和分离过程中，脱挥是指，脱灰是指。

7、EPS采用方法生产，GPPS可以采用和方法生产。

8、乳液聚合中可能的成粒机理包括、和，其中以为主要成粒机理。

9、PET的主要生产工艺是和，其工业聚合实施方法包括和。

10、常用釜式反应器由、、、及等部分组成。

二、简述题（25分）1．对于相同的聚合反应过程而言，请作图表示分别采用间歇反应器、平推流反应器、单级理想混合反应器、多级理想混合反应器（以3级理想混合反应器为例）时反应器内单体浓度的变化趋势。

2．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。

ABS 、EPS、HIPS、IIR、IPP、NBR、PA66、PC、SAN、SBS 3．ESBR和SSBR分别采用哪些方法进行工业化生产？它们的分子结构有何差异，试解释其原因。

4．试举两例说明在逐步缩合聚合过程中如何控制两反应物的等摩尔比？5．试分析聚苯乙烯本体聚合后期升高温度对产物分子量及其分布的影响，并简要阐述以自由基本体聚合方法制备高分子量聚苯乙烯（数均分子量大于40万）的工艺方法。

三、选择题（30分）1.搅拌釜内流体的流动状况看，有损于搅拌轴的需要避免的流动是（）。

A.径向流动B. 切向流动C. 轴向流动D. 湍流2.下列流动模型属于平推流模型的是（）。

A.管式反应器B.色谱柱C.釜式反应器D.流化床反应器3.玻璃化效应常发生在( )。

A.乳液聚合B.悬浮聚合C.溶液聚合D.本体聚合4.提高乳液聚合反应速率，可以采用（）。

第一章绪论聚合物生产过程1. 聚合物生产过程的基本内容包括什么？2. 聚合物制备工程的内容主要包括哪些方面？3. 举例说明如何选择某种聚合物的聚合实施方法？4. 如何评价生产工艺合理及先进性。

5. 思考题：开发新产品或新工艺的步骤和需注意的问题有哪些？6. 思考题：是否存在从聚合物单体到聚合物材料制品的最简化路线？举例说明。

聚合物工业与可持续发展1. 三烯、三苯是哪些化学品？简述三烯、三苯和乙炔的来源。

2. 聚合物工业的原料来源有哪些及其分类（是否属于可再生资源）？3. 思考题：如何实现聚合物工业的可持续发展？4. 思考题：可降解聚合物材料有哪些种类？此类材料的发展和使用具有哪些意义?参考答案聚合物生产过程1. 聚合物生产过程的基本内容包括什么？答: 任何聚合物的生产过程的都基本包括：生产准备，催化剂配制，聚合过程和后处理及回收四大过程。

①生产准备过程包括原料准备、公用工程的准备。

②催化剂的配制过程主要指催化剂的制备或配制与溶解；③聚合过程是聚合物生产过程的核心，是决定产品质量的重要工序或过程；④后处理过程相当复杂和繁多，尤其对于生产固体聚合物的生产过程，因采用的聚合实施方法不同，采用的后处理方式也不一样。

但归纳起来不外乎有：分离工序、脱挥工序、脱灰工序、干燥工序、添加助剂(防老剂、增塑剂、加工助剂等)、产品形状处理工序(造粒、压块、切片)，对于直接使用乳液的场合还需加润湿剂、消泡剂。

除此之外聚合物后处理过程还包括，单体和溶剂的回收与精制工序。

2. 聚合物制备工程的内容主要包括哪些方面？答：聚合物制备工程是以高分子材料科学与化学工程学为理论基础的工程学科；其生产加工的对象包括对天然高分子材料的改性和人工合成高分子材料的工业化生产。

聚合物制备工程包括的内容是合理设计及选用最佳的聚合实施方法，合理设计及选用相应的反应器，合理选择原料、催化剂的制备或精制工序，合理地选择或设计后处理工序设备，过程的优化或系统化及其控制方法以及三废处理等工序设备的设计等。

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。

北京化工大学聚合物合成制备1.a. 活性聚合特点与聚合产物的结构特征。

(04)b.目前，活性自由基聚合是高分子领域的一个热点。

试分析几种活性自由基聚合的特点，以及他们与传统活性负离子聚合的不同点。

(05)c.总结自由基活性聚合的基本原理。

(06)d.比较自由基活性聚合与负离子活性聚合的相同点和不同点（ 07）e.比较三种自由基活性聚合体系的差别，论述其活性聚合物的结构特征？（ 08）f.目前，活性自由基聚合是高分子化学领域的一个热点，试分析几种活性自由基聚合的特点，以及它们与传统活性负离子聚合的不同点。

（09）答案：b.活性自由基聚合特点：快引发、慢增长、无终止和无连转移聚合物分子量可控、分子量分布窄聚合物分子量与单体转化率成正比聚合完成后，在加入单体能够继续聚合活性自由基聚合实现思路：采取合适手段，使自由基浓度[P. ]降低。

. . kP + R P Rk可分解几种活性自由基聚合：（1）基于氮氧稳定自由基的体系(TEMPO)A:基本原理TEMPO, 2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物，其中TEMPO 为自由基捕捉剂B:特点MWD<1.3 ，计量聚合局限性：限于苯乙烯及其衍生物； TEMPO 价格昂贵；反应速度慢（2）ATRP (atom transfer radical polymerization)原子转移自由基聚合A：基本原理B:优缺点：优点：对杂质不敏感，过程简单局限：单体范围窄，催化剂难脱除，反应温度高（3）反向 ATRP目的：针对引发剂毒性大，难制备，过渡金属还原态不稳定原理：(4) RAFT 过程 (Reversible Addition FragmentationChain Transfer)思路：不可逆链转移副反应是导致聚合反应不可控主要因素之一，若链转移常数和浓度足够大，链转移反应由不可逆变为可逆，聚合行为也随之发生变化，由不可逆变为可逆。

链转移剂：双硫酯（ ZCS2R)反应机理：自由基聚合是动力学上实现的聚合，而负离子聚合是热力学上实现的聚合。

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。

聚合物后处理工序包括分离、干燥、脱挥、脱灰、加入助剂及形状处理等几方面; 可是树脂与橡胶后处理略有区别, 树脂后处理主要包括脱水、干燥、加入添加剂、直接得到粉状树脂; 或者经过脱水、干燥、加入添加剂、混炼、切粒、混合均化、包装得到颗粒状树脂; 橡胶后处理根据用途也不同, 乳液用于涂料或其它直接使用乳液的场合, 乳液能够直接使用或浓缩后包装、使用; 需要得到固体橡胶时则需要凝聚、脱水、水洗、挤压干燥、压块、包装。

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。

“聚合物制备工程”部分样题一、填空题（10）1、间歇反应器的设计方程、平推流反应器的设计方程，单级理想混合流反应器的设计方程是。

2、使用了离子型和非离子型乳化剂配方生产的聚合物乳液体系，其聚合温度应高于，低于和。

3、聚氯乙烯工业生产通过控制聚合物分子量，乳液丁苯工业生产通过调节聚合物分子量，聚烯烃工业生产通过调节聚合物分子量。

4、生产丁基橡胶使用的单体为和，丁基橡胶聚合过程的两大特点为和。

5、PET的主要工业技术路线是和，其主要实施方法是和。

二、简答题目（40分）（1）一化工设计院设计聚酯反应器，要求每天反应4800 kg的己二酸，且反应过程严格控制与己二醇等摩尔比反应，在343K下，以硫酸为催化剂的动力学方程为：2AAkC=γ其中：r A——消耗己二酸反应速度，kmol/l•min；k——反应速度常数，为1.97 l/kmol•min（反应温度70℃）；C A——己二酸的瞬时浓度，kmol/l。

己二酸分子量为146。

己二酸的初始浓度C A0＝0.008 kmol/l；每个反应器的有效体积均为0.8m3，采用多级串连理想混合反应器，控制转化率达到85％，需要几个反应器串联才能实现这一控制要求？（8分）（2）采用平推流反应器、单级理想混合反应器、三级串联理想混合反应器分别进行活性阴离子聚合制备聚苯乙烯，请说明三种反应器对产物分子量分布的影响，并解释原因。

（8分）（3）简述采用管式和釜式反应器生产低密度聚乙烯（LDPE）的特点及产生差异的原因。

（8分）（4） 溶剂是影响溶液聚合重要因素，请以顺丁橡胶为例，说明如何选择溶剂？（8分）（5） 丙烯腈是在三大合成材料中得到广泛应用的单体之一，请以丙烯腈为单体之一，写出目前已经实现工业化的至少5种高分子量共聚物的名称、缩写、聚合原理，实施方法（三大合成材料必须每种至少一个实例）。

（8分）三、流程与工艺（30分）（1） 试用流程框图和必要的文字描述低温乳液丁苯橡胶生产工艺，并简述其控制转化率的原因。

二、流程描述：流程框图、过程描述及生产控制手段1. 试用流程框图和必要的文字描述聚乙烯的高压聚合生产工艺，并指出制备LDPE的主要影响因素是什么？聚合热大；乙烯高压聚合的转化率低；链转移反应容易发生；以氧为引发剂时，存在压力与氧浓度的临界值关系乙烯压缩引发剂配制和注入聚合聚合物与乙烯单体的分离后处理挤出生产控制主要影响因素：温度与压力2、试用流程框图和必要的文字描述聚苯乙烯的本体聚合生产工艺，并指出生产控制的主要影响因素是什么？分段聚合，逐步排除反应热，最终达到高转化率；聚合到一定程度，转化率约40％，分类出未反应单体循环使用；目前以分段聚合工艺为主优点：转化率接近100%，不必进行脱挥发份处理。

缺点：为了提高转化率，聚合最后阶段温度高达220°C，聚合过程温度变化大，分子量分布宽。

苯乙烯预聚合塔式聚合釜连续聚合挤出切粒聚苯乙烯颗粒产品生产控制主要影响因素：单体纯度、聚合反应速率、粘度和反应热、转化率、相对分子质量与反应温度、惰性气体保护3、试用流程框图和必要的文字描述聚丙烯气相聚合生产工艺，并指出生产控制的主要影响因素是什么？Amoco气相4、试用流程框图和必要的文字描述镍系顺丁橡胶聚合生产工艺，并指出生产控制的主要影响因素是什么？溶液聚合制备顺丁橡胶的主要工序:催化剂、终止剂和防老剂的配制与计量丁二烯的聚合;胶液的凝聚;橡胶的脱水和干燥;单体、溶剂的回收和精制催化剂：陈化方式、陈化条件、配制的浓度、用量和配比;单体浓度（丁油浓度）; 聚合温度;杂质指标：门尼粘度灰分挥发份凝胶含量顺式 1，4 含量•温度：在固定的冷冻盐水进出口温度后，通常是将丁油预冷或预热、改变催化剂/稀释油进料量来控制；•转化率：改变催化剂用量、配比或丁油浓度、聚合温度或反应时间•门尼粘度：改变铝、硼或镍组分的用量，改变聚合温度来调节5．试用流程框图和必要的文字描述聚氯乙烯的悬浮聚合生产工艺，并指出制备PVC的主要影响因素是什么？聚氯乙烯的悬浮聚合生产工艺：制备 PVC 的主要影响因素有：分散剂的种类和用量，引发剂的种类和用量，搅拌强度，最终转化率，聚合温度，水油比6、试用流程框图和必要的文字描述乳液丁苯橡胶工业生产过程，及其产品质量的控制方法。