聚合物合成工艺学

《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。

聚合物合成工艺学教案第一章：聚合物合成概述1.1 教学目标了解聚合物的概念、分类和特性掌握聚合反应的基本类型和机理了解聚合物的制备方法和工艺流程1.2 教学内容聚合物的概念、分类和特性聚合反应的基本类型和机理聚合物的制备方法：自由基聚合、离子聚合、配位聚合等聚合物的工艺流程：单体选择、反应条件控制、分子量调控等1.3 教学方法采用多媒体教学，展示聚合物结构和性质实例分析，介绍常见聚合物的制备方法和工艺流程开展小组讨论，探讨聚合反应机理和工艺优化方法第二章：自由基聚合2.1 教学目标掌握自由基聚合的原理和动力学了解自由基聚合的引发剂和终止剂掌握自由基聚合的工艺条件和调控方法2.2 教学内容自由基聚合的原理和动力学自由基聚合的引发剂和终止剂自由基聚合的工艺条件：温度、压力、单体浓度等自由基聚合的调控方法：分子量、分子量分布、聚合物组成等2.3 教学方法采用案例分析，介绍自由基聚合的实际应用开展实验操作，掌握自由基聚合的工艺条件和调控方法进行小组讨论，探讨自由基聚合的优缺点和应用前景第三章：离子聚合3.1 教学目标了解离子聚合的原理和特点掌握离子聚合的反应条件和调控方法了解离子聚合的应用领域3.2 教学内容离子聚合的原理和特点离子聚合的反应条件：温度、压力、单体浓度等离子聚合的调控方法：分子量、分子量分布、聚合物组成等离子聚合的应用领域：轮胎、电缆、医疗等3.3 教学方法采用实例分析，介绍离子聚合的实际应用开展实验操作，掌握离子聚合的反应条件和调控方法进行小组讨论，探讨离子聚合的优缺点和应用前景第四章：配位聚合了解配位聚合的原理和特点掌握配位聚合的反应条件和调控方法了解配位聚合的应用领域4.2 教学内容配位聚合的原理和特点配位聚合的反应条件：温度、压力、单体浓度等配位聚合的调控方法：分子量、分子量分布、聚合物组成等配位聚合的应用领域：聚合物薄膜、纳米材料等4.3 教学方法采用案例分析，介绍配位聚合的实际应用开展实验操作，掌握配位聚合的反应条件和调控方法进行小组讨论，探讨配位聚合的优缺点和应用前景第五章：聚合物结构与性能关系5.1 教学目标了解聚合物结构对性能的影响掌握聚合物性能的测试方法和评价指标了解聚合物结构与性能关系的应用领域5.2 教学内容聚合物结构对性能的影响：分子量、分子量分布、分子结构等聚合物性能的测试方法：物理力学性能、热性能、电性能等聚合物结构与性能关系的应用领域：材料设计、功能材料等采用实例分析，介绍聚合物结构与性能关系的实际应用开展实验操作，掌握聚合物性能的测试方法和评价指标进行小组讨论，探讨聚合物结构与性能关系的优缺点和应用前景第六章：聚合物合成工艺的优化与控制6.1 教学目标理解聚合反应过程中的质量守恒和能量守恒原理学习聚合反应过程中的温度、压力、流量等参数的控制方法掌握聚合反应过程中的产品质量分析和控制策略6.2 教学内容聚合反应过程中的质量守恒和能量守恒原理聚合反应装置及其操作原理：反应釜、换热器、压缩机等聚合反应过程中的参数控制：温度、压力、流量等聚合反应过程中的产品质量分析：分子量、分子量分布、纯度等6.3 教学方法采用模拟操作，演示聚合反应过程中的参数控制方法开展实验操作，练习聚合反应过程中的产品质量分析技巧进行小组讨论，探讨聚合反应过程中的优化与控制策略第七章：聚合物合成安全与环保7.1 教学目标理解聚合反应过程中的安全风险及防控措施学习聚合反应过程中的环保要求和执行标准掌握聚合反应过程中的安全事故应急处理方法7.2 教学内容聚合反应过程中的安全风险：化学品的毒性、火灾爆炸风险等聚合反应过程中的环保要求：废水、废气、固体废物的处理聚合反应过程中的安全事故应急处理：事故报告、救援措施等7.3 教学方法采用案例分析，介绍聚合反应过程中的安全事故实例开展实验操作，练习聚合反应过程中的安全事故应急处理方法进行小组讨论，探讨聚合反应过程中的安全与环保措施第八章：聚合物合成新技术与发展趋势8.1 教学目标了解聚合物合成领域的新技术：生物催化、纳米催化剂等掌握聚合物合成领域的新进展：可持续发展、绿色合成等熟悉聚合物合成领域的发展趋势：功能化、高性能化等8.2 教学内容聚合物合成领域的新技术：生物催化、纳米催化剂等聚合物合成领域的新进展：可持续发展、绿色合成等聚合物合成领域的发展趋势：功能化、高性能化等8.3 教学方法采用文献调研，了解聚合物合成领域的新技术和发展趋势开展小组讨论，探讨聚合物合成领域的新技术和新进展的应用前景进行课堂报告，分享聚合物合成领域的发展趋势研究成果第九章：聚合物合成工艺实例分析9.1 教学目标学习聚合物合成工艺的案例分析方法掌握聚合物合成工艺的优化和控制技巧培养解决聚合物合成工艺实际问题的能力9.2 教学内容聚合物合成工艺案例：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等聚合物合成工艺的优化：反应条件、设备选型等聚合物合成工艺的控制：产品质量、安全环保等9.3 教学方法采用案例分析，讨论聚合物合成工艺的优缺点和改进措施开展实验操作，练习聚合物合成工艺的优化和控制技巧进行小组讨论，提出解决聚合物合成工艺实际问题的方案第十章：聚合物合成工艺的工业化应用10.1 教学目标理解聚合物合成工艺在工业生产中的重要性和应用领域学习聚合物合成工艺的工业化生产技术和设备掌握聚合物合成工艺的工业化应用发展趋势10.2 教学内容聚合物合成工艺在工业生产中的应用领域：塑料、橡胶、纤维等聚合物合成工艺的工业化生产技术：反应釜、挤压机、纺丝机等聚合物合成工艺的工业化应用发展趋势：高性能、功能化、绿色化等10.3 教学方法采用实地考察，了解聚合物合成工艺的工业化生产设备和应用领域开展小组讨论，探讨聚合物合成工艺的工业化应用发展趋势及挑战进行课堂报告，分享聚合物合成工艺的工业化应用研究成果重点和难点解析重点环节一：聚合物的概念、分类和特性重点环节二：聚合反应的基本类型和机理重点环节三：聚合物的制备方法重点环节四：聚合物的工艺流程重点环节五：聚合物结构与性能关系重点环节六：聚合反应过程中的质量守恒和能量守恒原理重点环节七：聚合反应过程中的参数控制方法重点环节八：聚合反应过程中的产品质量分析重点环节九：聚合反应过程中的安全与环保重点环节十：聚合反应工艺的工业化应用本教案围绕聚合物合成工艺学的基本概念、反应机理、制备方法、工艺流程、结构与性能关系、工艺控制和安全环保等多个方面进行了详细的介绍。

聚合物合成原理及工艺学
聚合物合成原理指的是将单体（即单个分子）通过聚合反应进行连接，形成由重复单位组成的大分子链的过程。

这一过程可以通过多种方式进行，其中最常见的是添加剂法和自由基聚合法。

添加剂法是通过在反应体系中添加催化剂或起始剂（如过硫酸铵）来促进反应的进行。

该方法适用于制备线性聚合物，其中单体以轮流的方式连接起来。

催化剂或起始剂能够引发单体的聚合反应，使得单体分子之间的化学键断裂，并与其它单体发生反应，从而形成长链聚合物。

自由基聚合法是一种常用的聚合物合成方法，其中单体通过自由基反应进行聚合。

自由基是电子不成对的原子或分子，具有活跃的化学特性。

在反应体系中加入引发剂（如过氧化叔丁酮）可产生自由基，一般来自其与引发剂之间的反应。

生成的自由基能够与单体发生反应，断裂单体分子中的化学键，并与其它单体发生脱氢聚合反应，最终形成聚合物链。

工艺学是指在聚合物合成过程中所涉及的各种工艺和技术，包括反应条件的控制、催化剂的选择、反应温度和压力的调节等。

根据具体的聚合物和所需的性能，工艺学会不同。

例如，高分子量聚合物往往需要在较低温度下进行反应，以避免产生大量的副产物。

工艺学还包括聚合物合成过程中的混合、搅拌、过滤、成型等环节，以确保最终得到所需的聚合物产品。

总而言之，聚合物的合成原理和工艺学是实现聚合反应并得到
所需聚合物的关键。

通过选择适当的合成方法和控制好反应条件，可以合成出具有特定结构和性能的聚合物。

1、简述四种自由基聚合生产工艺的定义及他们的特点和优缺点？本体聚合（又称块状聚合）：在不用其它反应介质情况下，单体中加有少量或不加引发剂发生聚合的方法。

可分为均相本体聚合非均相本体聚。

均相本体聚合指生成的聚合物溶于单体（如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯）。

非均相本体聚合指生成的聚合物不溶解在单体中，沉淀出来成为新的一相（如氯乙烯）。

特点：产品纯净，电性能好，可直接进行浇铸成型；生产设备利用率高，操作简单，不需要复杂的分离、提纯操作优点：(1)本体聚合是四种方法中最简单的方法，无反应介质，产物纯净，适合制造透明性好的板材和型材。

(2) 后处理过程简单，可以省去复杂的分离回收等操作过程，生产工艺简单，流程短，所以生产设备也少，是一种经济的聚合方法。

(3) 反应器有效反应容积大，生产能力大，易于连续化，生产成本比较低。

缺点：(1) 放热量大，反应热排除困难，不易保持一定的反应温度(2) 单体是气或液态，易流动。

聚合反应发生以后，生成的聚合物如溶于单体则形成粘稠溶液，聚合程度越深入，物料越稠，甚至在常温下会成为固体。

(3) 任何一种单体转化为聚合物时都伴随有体积的收缩。

(4)聚合物粒子的形态和结构（均相聚合过程得到的粒子是一些外表光滑、大小均匀、内部为实心及透明有光泽的小圆珠球。

非均相聚合过程所生成的产物则不同，聚合物粒子是不透明的，外表比较粗糙，内部有一些孔隙）。

悬浮聚合:将单体在强烈机械搅拌及分散剂的作用下分散、悬浮于水相当中，同时经引发剂引发聚合的方法。

优点：（1）以水为分散介质，价廉、不需要回收、安全、易分离。

（2）悬浮聚合体系粘度低、温度易控制、产品质量稳定。

（3）由于没有向溶剂的链转移反应，其产物相对分子质量一般比溶液聚合物高。

（4）与乳液聚合相比，悬浮聚合物上吸附的分散剂量少，有些还容易脱除，产物杂质较少。

（5）颗粒形态较大，可以制成不同粒径的颗粒粒子。

聚合物颗粒直径一般在0.05-0.2mm，有些可达0.4 mm，甚至超过1mm。

聚合物合成原理及工艺学题库第一部分：聚合物合成原理1. 聚合物的基本概念聚合物是由大量重复单元组成的巨大分子，通过化学键相互连接形成线性或者支链结构。

常见的聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。

聚合物的性质取决于其结构以及聚合过程中的控制条件。

2. 聚合物的合成方法(1) 聚合反应聚合反应是指将单体分子通过共价键将其连接成高分子聚合物的过程。

常见的聚合反应有自由基聚合、离子聚合和羧化聚合等。

(2) 聚合物合成的原理在聚合物合成中，通常需要考虑单体的选择、聚合反应的控制条件以及引发剂等因素。

合成聚合物的过程一般包括引发剂引发聚合、聚合反应的进行以及制备和纯化工艺。

第二部分：聚合物工艺学1. 聚合过程的设计(1) 聚合物合成的反应条件在设计聚合过程中，需要考虑反应温度、压力、溶剂选择等因素。

这些条件会直接影响到聚合反应的进行以及最终聚合物的性质。

(2) 聚合物的结构控制通过不同的反应条件和控制手段，可以实现对聚合物结构的调控。

例如，改变引发剂种类和用量、反应温度和时间等，可以获得不同结构和性能的聚合物。

2. 聚合物的后处理工艺(1) 聚合物材料的纯化合成完聚合物后，通常需要进行纯化工艺以去除单体、引发剂和副产物等杂质。

纯化工艺包括溶剂萃取、结晶分离等方法。

(2) 聚合物制品的加工聚合物在制品化生产中，还需要进行各种后处理工艺，比如塑料制品的注塑成型、挤出成型等，以获得符合需求的最终产品。

第三部分：题库1.请简要介绍聚合物的基本概念。

2.聚合物的合成方法有哪些？请简要描述其中一种方法。

3.在聚合物工艺学中，为何需要考虑聚合反应的反应条件？4.聚合物的结构控制对其性能有何影响？举例说明。

5.请描述一种聚合物材料的纯化工艺。

6.聚合物制品的加工工艺有哪些？简要描述其中一种加工方法。

通过对聚合物的合成原理及工艺学的学习和掌握，可以更好地理解聚合物材料的合成与加工过程，为相关领域的研究和应用提供基础支持。

一、教案概述聚合物合成工艺学教案教学目标：1. 了解聚合物的基本概念、分类和性质。

2. 掌握聚合反应的基本原理和常见聚合反应类型。

3. 熟悉聚合物合成的工艺条件和流程。

4. 能够分析和解决聚合物合成过程中的问题。

教学内容：1. 聚合物的基本概念和分类2. 聚合反应的基本原理3. 常见聚合反应类型及特点4. 聚合物合成的工艺条件和流程5. 聚合物合成过程中的问题分析与解决教学方法：1. 讲授：讲解聚合物的基本概念、分类和性质，聚合反应的基本原理，常见聚合反应类型及特点。

2. 案例分析：分析聚合物合成的工艺条件和流程，以及聚合物合成过程中的问题。

3. 小组讨论：分组讨论聚合物合成过程中的问题，并提出解决方案。

4. 实践操作：进行聚合物合成的实验操作，加深对聚合反应的理解。

教学评估：1. 课堂参与度：评估学生在讨论中的积极参与程度和思考深度。

2. 实验报告：评估学生对聚合物合成实验的操作技能和问题分析能力。

3. 期末考试：考察学生对聚合物合成工艺学的整体理解和掌握程度。

二、第一章：聚合物的基本概念和分类教学目标：1. 了解聚合物的基本概念和分类。

2. 掌握聚合物的命名和表示方法。

3. 熟悉聚合物的性质和应用领域。

教学内容：1. 聚合物的基本概念2. 聚合物的分类3. 聚合物的命名和表示方法4. 聚合物的性质5. 聚合物的应用领域教学方法：1. 讲授：讲解聚合物的基本概念、分类和性质。

2. 案例分析：分析具体的聚合物实例，了解其应用领域。

教学评估：1. 课堂参与度：评估学生在讨论中对聚合物概念的理解和应用能力。

2. 课后作业：评估学生对聚合物分类和命名表示方法的掌握程度。

三、第二章：聚合反应的基本原理教学目标：1. 了解聚合反应的基本原理。

2. 掌握单体、活性种和聚合物链的生长。

3. 熟悉聚合反应的动力学和速率控制因素。

教学内容：1. 聚合反应的基本原理2. 单体、活性种和聚合物链的生长3. 聚合反应的动力学4. 聚合反应的速率控制因素教学方法：1. 讲授：讲解聚合反应的基本原理和动力学。

2013-2014（1）聚合物合成工艺学复习提纲1.根据下列高聚物或原料名称的英文缩写写出其中文名称聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚异丁烯（PIB）、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯（PVC）聚偏氯乙烯（PVDC)、聚氟乙烯（PVF）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚三氟氯乙烯（PCTFE）聚丙烯酸（PAA）、聚丙烯酰胺（PAM)、聚丙烯酸甲酯（PMA）、聚丙烯腈（PAN）聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚醋酸乙烯酯（PVAc）、聚乙烯醇（PVA）、聚丁二烯（PB）、聚异戊二烯（PIP)、聚氯丁二烯（PCP）、聚酯（PET）、聚碳酸酯（PC）苯乙烯-丙烯腈（SAN）、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯（SMMA）、苯乙烯-马来酸酐（SMA）丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）、聚酰胺（PA）、聚甲醛（POM）、聚苯醚（PPO）、聚砜（PSF）、聚苯硫醚（PPS）、聚酰亚胺（PI）、聚芳酯（PAR）2.乳液聚合的特点、乳液聚合机理及动力学、乳液聚合中乳化剂的主要作用及破乳方法。

特点：聚合速度快，分子量高；以水为介质，成本低。

反应体系粘度小，稳定性优良，反应热易导出。

可连续操作；乳液制品可以直接作为涂料和粘合剂。

粉料颗粒小，适合于某些特殊使用场合；由于使用乳化剂，聚合物不纯。

后处理复杂，成本高机理：分散阶段（聚合前段）乳胶粒生成阶段（聚合I段）乳胶粒长大阶段（聚合II段）聚合完成阶段（聚合III段）换言之，整个聚合体系中，平均有一半乳胶粒中有自由基，发生聚合反应；另一半乳胶粒中则没有自由基，不发生聚合反应。

胶乳颗粒的生成过程可以分成胶乳颗粒成核和颗粒增长两个阶段，实际上两阶段可以同时发生，即在第一个颗粒成核后立即增长，同时有新的核心生成。

+动力学： Rp =kp[M]p[R·]p=kp([M]pn-)N/NARp—单位体积连续相中的聚合速度[M]p—聚合物胶乳颗粒中发生反应时的单体浓度[R·]p—每升连续相中的自由基浓度N—颗粒数浓度n-—每个胶乳颗粒（相同大小）中存在的自由基平均数目乳化剂作用：使单体在乳状液中稳定，使单体在胶束中增溶；使聚合生成的聚合物胶乳粒子稳定；增加聚合物的溶解性；对引发聚合反应起到催化作用，因而可能由于参与化学反应而存在于所得聚合物中。