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高聚物合成工艺学PPT精品课程课件全册课件汇总

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高聚物合成工艺学

高聚物合成工艺学

高分子合成工业
合成工业任务： 是将基本有机合成工业生产的单
体(小分子化合物)，经过聚合反应(包括缩聚反应等) 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。基本有机合成工业、高分子合成 工业和高分子合成材料成型工业是密切相联系的三 个工业部门。 高分子合成材料的制备过程： 经过石油开采、石油 炼制、基本有机合成、高分子合成、高分子合成材 料成型等工业部门。
合成纤维—— 合成纤维：通常由线型高分子量合成树脂经熔融纺丝 或溶液纺丝制成。合成纤维中通常要加有少量消光剂、 防静电剂以及油剂等。消光剂的作用可以消除合成纤 维的光泽，一般为白色颜料如钛白粉，锌白粉等。油 剂的作用是增加纤维的柔性和饱合性。
1.2 高分子合成材料的特性和在国民
经济各部门中的应用
通用塑料： 通用塑料产量大，生产成本低，性能多样 化。主要用来生产日用品或一般工农业用材料。例如聚 氯乙烯塑料可制成人造革、塑料薄膜、泡沫塑料、耐化 学腐蚀用板材、电缆绝缘层等。
工程塑料： 工程塑料产量不大，成本较高，但具有优 良的机械强度或耐摩擦、耐热、耐化学腐蚀等特性。可 作为工程材料，制成轴承、齿轮等机械零件以代替金属、 陶瓷等。
20世纪
50年代以后：由于发现了由有机金属化合物和过渡 金属化合物组成的催化剂体系，可以容易地使烯烃、 二烯烃聚合为性能优良的高聚物，因此对原料烯烃、 二烯烃的需要量急增。许多以煤和粮食为原料的化工 产品纷纷转向石油路线进行生产，石油化学工业迅速 扩大增长。
20世纪——
解放后：逐渐建立了化学纤维工业、合成橡胶工业 和塑料工业。相继建成了若干大型石油化工基地， 如燕山、兰州、吉林、大庆、齐鲁、金山、仪征、 高桥、辽阳等。它们以石油裂解气为原料，已形成 了合成纤维工业、合成橡胶工业和合成树脂与塑料 工业的骨干企业，使我国高分子合成材料工业迅速 发展。

聚合物合成原理和工艺ppt课件

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微观结构对高分子的聚集体的综合物性的变化起关键性的作用
大分子的一次结构是由合成反应的条件决定的。分子量的大 小及分布、分子链节的组成、分子链的基团及活性官能团、 大分子空间立体结构等是由合成的配方、组成、催化剂及反 应条件所控制的。大分子的一次结构又对二次、三次及高次 结构及物性起决定性的作用。
耐低温性能对某些高分子材料是重要的，从分子结构看，增 加分子的柔性，Tg值下降，二烯类弹性体、硅橡胶等的分子 链柔性好，具有较好的弹性，玻璃化温度低。
为什么高压聚乙烯比低压聚乙烯的密度低？聚合物结构有何 差异？聚合机理有何不同？低密度聚乙烯的结构是怎样产生 的？
低密度聚乙烯的生产工艺有釜式法和管式法两种。
高压聚乙烯流程分5个部分：乙烯压缩、引发剂配制和注 入、聚合、聚合物与反应的乙烯分离、挤出和后处理（包 括脱气、混合、包装、贮存等）
本体聚合按参加参加单体的相态可分为气相和液相两种。 气相本体聚合中最成熟的是LLDPE的生产。
而升高，当超过一定值后，聚合物产率、分子量及密度则降
低.
?
T
V
但V链转移增加比V链增长更快
M相应降低，即MI
此外，支化反应加快，导致产物的长支链及短支链数目增 加，产物密度降低；另外，大分子链末端的乙烯基含量也 有所增加，降低产品的抗老化能力。
Chapter 3 悬 浮 聚 合
悬 浮 聚 合：通过强烈的机械搅拌作用使不溶于水的单体 或多种单体的混合物成为液滴状分散于一种悬浮介质中进 行聚合反应的方法。
包括：PA（聚酰胺）、PC（聚碳酸酯）、POM（聚甲醛、聚氧化甲 撑）、PPO（聚苯醚）、PBT（聚对苯二甲酸丁二醇脂）、PET（聚对 苯二甲酸乙二醇脂）
特种工程塑料：长期使用温度在150℃以上的塑料。

高聚物合成工艺学

高聚物合成工艺学

合 成 高 分 子 材 料 的 主 要 过 程
第2章 高分子化合物的生产过程
高分子合成生产过程大体上可分为以下几个工序:
(1)原料准备与精制过程;
(2)催化剂(引发剂)配制过程;
(3)聚合反应过程；
(6)回收过程
(4)分离过程；
(5)聚合物后处理过程
此外三废处理和公用工程如供电、供气、供水等设备。
聚合物制造工艺过程举例
2.1 原料准备与精制过程
高分子合成工业的最主要原料是单体，其次是有些生产过程中需要加 入有机溶剂，都可能含有杂质可能对聚合反应产生不利影响(单体纯度 >99%)。 单体贮存注意： a. 防止单体与空气接触产生爆炸、产生过氧化物。 b. 提供可靠的措施，保证在任何情况下贮罐不会产生过高的压力，以 免贮罐爆破。贮存气体状态单体的贮罐应当是耐压容器。贮罐还应当 远离反应装置，以减少着火危险。 c. 防止有毒易燃的单体泄漏出贮罐、管道和泵等输送设备。 d. 防止单体贮存中发生自聚现象，必要时应当添加阻聚剂。使用时用 NaOH洗涤。
反应物料在反应初期都是易流动液体状态或气体。
高分子合成工业中聚合反应器中的物料形态可归纳为： (a)高粘度熔体(均相)—熔融缩聚、本体聚合 。 (b)高粘度溶液(均相)—自由基溶液聚合、离子及配位溶液聚合、溶液缩聚。 (c)固体微粒-液体分散体系(非均相)——自由基悬浮聚合、离子及配位溶液 聚合、溶液缩聚。 (d)胶体分散液(非均相)——自由基乳液聚合。 (e)粉状固体(非均相)——自由基本体聚合、离子配位本体聚合。 (f)固体制品(本体浇铸聚合)。
搅拌器
为使釜式聚合反应器中的传质、传热过程正常进行，聚合釜中必 须安装搅拌器。
螺轴式
螺带式
推进器式

高聚物合成工艺学课件

高聚物合成工艺学课件
4. 李克友等编，《高分子合成原理及工艺学》，科学出版社， 2001。
第一章 绪 论
第一节 高分子合成工业概述 1. 高分子合成材料
天然有机材料 蚕丝、羊毛、皮革、棉花、木材及天然橡胶等。
高分子合成材科
塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料、粘合剂、 离子交换树脂等材料。
塑料可以代替大量钢材、有色金属、木材、塑料薄膜等； 合成纤维比天然纤维(棉花、羊毛、蚕丝等)更为牢固耐久。 合成橡胶不仅是工业用和生活用原料，而且是战略物质。
新中国成立后，我国的高分子材料合成工业从无到有、从小到 大，发展至今已形成一个完整的工业体系。
目前，各类材料生产配套、产品品种基本齐全，已广泛用于国 民经济和生活的各个领域。相继建成若干大型石油化工基地如 燕山、兰州、吉林、大庆、齐鲁、金山、仪征、高桥、辽阳等。
我国高分子材料合成工业差距
我国的高分子材料正逐步与国际市场接轨，但是相比之下仍然 暴露出品种牌号太少，尤其是高档产品和许多专用的、高附加 值的功能高分子材料在国内尚缺少工业产品。
50年代以后，Ziegler-Natta 发现了由有机金属化合物和过渡金 属化合物组成的催化剂体系，可以容易地使烯烃、二烯烃聚合 为性能优良的高聚物，同时由于石油化学工业的建立与发展， 高分子合成材料的产量激增。
1994年，全世界三大合成材料的产量超过1.4×104万吨，按体积 计算超过钢铁。
合成高聚物的主要用途
高聚物合成工艺学
主讲：材料化学教研室 于智
教材：《高聚物合成工艺学》，赵德仁，张慰盛编，北京，化 学工业出版社，1997年6月，第2版。
主要参考书目：
1. 赵德仁等编，《高聚物合成工艺学》，化学工业出版社， 第1版，1981。
2. 王久芬，《高聚物合成工艺》，国防工业出版社 ， 1995

聚合物合成工艺PPT优质课件

聚合物合成工艺PPT优质课件
➢ St高温聚合 2.8～3.0 1
4.4悬浮聚合的工艺控制
➢ 4.4.3聚合温度
➢ 对下列参数等有重要影响
夹套温度控制曲线－曲线c
反应速率 对自下动列 加参速✓数阶等段有P重V要C树影脂响不溶于单体VC，但可吸收单体达27％(质量)，形成粘性凝胶，然后聚合反应在凝胶内进行
（流程图见P48，图41）
1.93m2/m3，35m3反应釜的单位体积传热面积减少为 1.41m2/m3，减少了27％。 ✓ 因此，必需采取一些措施。
强化传热与传质的措施
✓ 内部增加带夹套的折流挡板，以尽可能增加传热
面积
✓ 改进搅拌器的结构，增加釜内的扰动，改进传热
效果
✓ 调节气体的蒸发速度 借助物料的体外循环带出
部分热量
聚合物合成工艺
（优选）聚合物合成工艺
悬浮聚合的优缺点
➢ 优点 ➢ 总体上与乳液法相近 ➢ 工艺流程较短，设备要求相对简单 ➢ 反应过程较易控制反应体系中含有大量的水作为介质，体
系的黏度较低，反应产生的热量易于除去。 ➢ 树脂的纯度比乳液法高 ➢ 三废排放量比乳液法低
悬浮聚合的优缺点
➢ 缺点
➢ 难以实现连续化生产聚合过程中分散问题在连续聚合中较难解
“鱼眼” 主要是在水相中聚合而成的聚合物 以VC悬浮聚合用14m3反应釜的单位体积传热面积为1.
通常的配比 1.0～2.5 1 “鱼眼” 主要是在水相中聚合而成的聚合物
可将两种无➢机物同时加入反应体系中，现场合成沉淀物以获得高分散性的无机粉末。
➢ VC悬浮聚合 1.5～2.5 1
➢ St低温聚合 1.4～1.6 1
➢ 4.6.1原料的合成路线
➢ 4.6.1.1电石法合成工艺—乙炔路线

高聚物合成工艺学绪论课件

高聚物合成工艺学绪论课件
能源与环境领域
探索高聚物在能源储存与转换、环境治理与修复等领域的应用， 为解决能源和环境问题提供解决方案。
THANKS
感谢观看
压力控制
聚合反应压力对反应速率和产物性能具有重要影响。压力波动可能 导致产品质量不稳定，因此需要保持恒定的反应压力。
原料和添加剂的控制
原料和添加剂的纯度和配比对高聚物的性能具有重要影响。通过严 格控制原料和添加剂的质量和配比，可以优化产品性能。
工业生产安全与环保
安全生产措施
高聚物合成工业生产过程中存在一定的安全风险，如火灾、 爆炸、中毒等。企业应采取有效的安全生产措施，如定期检 查设备、培训员工、制定应急预案等，确保生产安全。
循环利用与废弃物处理
优化生产过程中的废弃物处理和资源循环利用，降低生产过程中的 环境污染。
绿色溶剂与助剂
探索使用环保的溶剂和助剂，减少对环境的负面影响，实现绿色合 成。
高聚物合成工艺学的跨学科研究与应用
生物医学应用
将高聚物合成工艺学与生物医学领域相结合，开发新型生物医用 材料和器件。
电子信息产业
研究高聚物在电子器件、集成电路、柔性显示等领域的应用，推 动电子信息产业的发展。
产物干燥与储存
将纯化后的高聚物进行干 燥处理，并储存于干燥、 避光的环境中，防止其受 潮、氧化等影响。
04
高聚物合成的工业生产
工业生产设备与装置
聚合反应釜
聚合反应釜是高聚物合成工业生产中的核心设备，用于完 成聚合反应过程。其设计和制造需满足高温、高压、耐腐 蚀等要求，确保生产安全和稳定。
输送设备
重要性
高聚物合成工艺学是高分子科学领域 中的重要分支，对于推动高分子材料 的发展和应用具有重要意义。

高聚物合成技术PPT文档62页

23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
高聚物合成技术
51、山气日夕佳，飞鸟相与还。 52、木欣欣以向荣，泉涓涓而始流。
53、富贵非吾愿，帝乡不可期。 54、雄发指危冠，猛气冲长缨。 55、土地平旷，屋舍俨然，有良田美 池桑竹 之属， 阡陌交 通，鸡 犬相闻 。
Hale Waihona Puke 21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
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而造成泄漏；b.清釜操作中或生产间歇中聚合釜内残存的单体
浓度过高；c.干燥过程中聚合物残存的单体逸入大气中。
高分子合成工厂中污染水质的废水，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。
XX XX系
1.3 三废处理与安全 1.3.2 安全
高分子合成工厂中最易发生的安全事故是引发剂、催化剂、
早期，天然桐油，经适当处理制成油漆。
1839年，美国人发明了天然橡胶的硫化。
1855年，英国人由硝酸处理纤维素制得塑料(赛璐珞)，以后又相 继制成人造纤维。（80年代末期用蛋白质-乳酪素为原料获得了 乳酪素塑料，又叫做半合成材料。） 1883年，法国人发明了用乙酸酐与纤维素制人造丝(粘胶纤维)。
XX XX系
XX XX系
1.1.2. 高分子材料生产主要过程
XX XX系
1.1.3 高分子合成材料成型加工工业简介
高分子合成工业的产品形态可能是液态低聚物、坚韧的固态高 聚物或弹性体。它们必须经过成型加工才能够制成有用的材料 及其制品。
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）。
易燃单体、有机溶剂引起的燃烧与爆炸事故。可燃气体、液体 的蒸气或有机固体与空气混合时，当达到一定的浓度范围，遇
火花就会引起激烈爆炸。例如乙烯的爆炸极限是2.7％(下限)和
34.0％(上限) 。 高分子合成工业所用的化学品、单体、溶剂、聚合用助剂、 加工助剂等，有些已知为剧毒品、致癌物质、具腐蚀性、可长 期积累中毒等。
1.2 高分子合成材料的种类
1.2.3 合成纤维 线型结构的高分子量合成树脂，经过适当方法纺丝得到的
纤维称为合成纤维。
优点：与天然纤维相比较强度高、耐摩擦、防蛀、耐腐蚀等。 缺点：不易着色，未经处理时易产生静电，多数合成纤维的吸 湿性差，因此制成的衣物易污染，不吸汗，透气性差。 合成纤维品种：聚酯纤维(涤纶纤维)、 聚丙烯腈纤维(腈纶纤
XX学院 XX 专业
高聚物合成工艺学
【全套课件】 授课人：XX XX
第一章 绪 论
第一节 高分子合成工业概述
天然高聚物 合成高聚物 蚕丝、羊毛、皮革、棉花、木材及天然橡胶。 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
XX XX系
1.1.1 发展简史
XX XX系
石油工业的发展为高分子合成材料的兴起提供了基础 20世纪40年代初，由于第二次世界大战所需橡胶数量巨 大，大力发展合成橡胶，奠定了石油化学工业的基础。 50年代以后，Ziegler-Natta 发现了由有机金属化合物和过 渡金属化合物组成的催化剂体系，可以容易地使烯烃、 二烯烃聚合为性能优良的高聚物，同时由于石油化学工 业的建立与发展，高分子合成材料的产量激增。 1994年，全世界三大合成材料的产量超过1.4×104万吨， 按体积计算超过钢铁。 目前，高分子材料已经涉及国民经济的方方面面，与人 们生活息息相关。
塑料成型方法：注塑成型、挤塑成型、吹塑成型、模压成型等。 除模塑制品外，还有薄膜、人造革、泡沫塑料等。
XX XX系
1.2 高分子合成材料的种类
1.2.1 塑料 塑料是以合成树脂为基本成分，它是在加工过程中可塑制 成一定形状，而产品最后能保持形状不变的材料。
优点：质轻、绝缘、耐腐蚀、美观、制品形式多样化等
缺点：易燃，老化现象 分类：热塑性塑料、热固性塑料 根据生产量与使用情况可以分为：通用塑料、工程材料
XX XX系
1.2 高分子合成材料的种类
1.2.2 合成橡胶 合成橡胶是用比学合成方法生产的高弹性体。经硫化加工 可制成各种橡胶制品。 优点：耐热、耐磨、耐老化、耐腐蚀或耐油等性能 缺点：发生老化现象 分类：通用合成橡胶：代替部分天然橡胶生产轮胎、胶鞋、橡 皮管、带等橡胶 制品，包括丁苯橡胶、顺丁橡胶(顺式聚丁二 烯橡胶)、丁基橡胶、乙丙橡胶、异戊橡胶等品种 特种合成橡 胶：制造耐热、耐老化、耐油或耐腐蚀等特殊用途的橡胶制品， 包括氟橡胶、有机硅橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、聚氨酯橡胶 等。 XX XX系
XX XX系
我国高分子材料合成工业发展趋势
(1) 扩大产能及装置大型化 (2) 产品结构调整 ( (4) 催化剂的重大作用 (5) 合成、加工与应用的一体化
(6) 计算机、信息技术迅速推广应用
(7) 发展清洁生产，注重可持续发展 (8) 增强技术创新能力，培养高素质人才
XX XX系
我国高分子材料合成工业现状
我们古代祖先早已经使用各种天然高分子材料，创造了灿烂的 华夏文明。 19世纪末期才开始出现天然高分子加工工业。 1949年，我国主要合成树脂产量约200t，合成橡胶也约200t。 新中国成立后，我国的高分子材料合成工业从无到有、从小到 大，发展至今已形成一个完整的工业体系。 目前，各类材料生产配套、产品品种基本齐全，已广泛用于国 民经济和生活的各个领域。相继建成若干大型石油化工基地如 燕山、兰州、吉林、大庆、齐鲁、金山、仪征、高桥、辽阳等。
20世纪是高分子材料合成工业不断发展壮大的时期 1910年，美国正式工业化生产酚醛树脂，随后相继合成出丁苯 橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、尼龙-66、聚酯纤维、高压聚乙烯 和聚氯乙烯，产量和品种在世界大战中得到快速发展。 1920年，H. Staudinger提出了“高分子化合物的概念，建立了 大分子链的学术观点并系统研究了加聚反应。 1931年，W. H. Carothers提出高聚物溶解与合成的理论，同时 广泛研究了缩聚反应。 Flory也系统研究了高分子链行为和高 分子溶液理论。 1925-1935年，逐渐明确了有关高分子化合物的基本概念，诞生 了“高分子化学”这一新兴学科。反过来，它又有力地促进高 分子化合物的工业生产。
维)、 聚酰胺纤维(绵纶纤维或尼龙纤维) 温、耐腐蚀或耐辐射
的特种纤维如 聚芳酰胺纤维、酰亚胺纤维等。
XX XX系
1.3 三废处理与安全 1.3.1 三废处理
废气主要来自气态和易挥发单体积有机溶剂或单体合成过程中
使用的气体。 粉尘则主要来自聚合后树脂干燥过程。
单体污染大气的途径大致有以下方面：a.生产装置密闭性不够