《高分子合成工艺》复习宝典
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一、名字解释1、本体聚合:在不加溶剂、分散介质(或只加少量引发剂)的情况下依靠热引发(或引发剂引发)而使单体进行聚合的方法2、乳液聚合:单体在水中分散成乳液状的聚合,一般体系由单体.水.水溶性引发剂.水溶性乳化剂组成。
3、悬浮聚合:单体作为分散相悬浮于连续相中,在引发剂作用下进行自由基聚合的方法4、溶液聚合:单体溶解在适当溶剂中并在自由基引发剂作用下进行的聚合方法5、扩链反应:分子量不高的聚合物,通过末端活性基团的反应(或其他方法)使分子相互联接而增大分子量的过程的反应6、聚合物合金:化学结构不同的均聚物或共聚物的物理混合物7、互穿网络聚合物:互穿网络聚合物(IPN)是一种独特的高分子共混物。
它是由交联聚合物Ⅰ和交联聚合物Ⅱ各自交联后所得的网络连续地相互穿插而成的8、乳化剂:可以使不溶于水的液体与水形成稳定的胶体分散体系(乳化液)的物质。
9、悬浮剂:随着聚合反应的进行,油珠逐渐变黏稠有凝结成块的倾向,为了防止黏结,水相中必须加有分散剂又称悬浮剂。
10、缩聚反应:含有反应性官能团的单体经缩合反应析出小分子化合物生成聚合物的反应称为缩合聚合反应。
11、界面缩聚:将可以发生缩聚反应的两种反应在两相界面进行的方法12、凝胶反应:MMA在聚合过程中,当单体转化率达到一定时,黏度上升很快,聚合速率显著提高,以致发生局部过热,甚至产生爆聚。
13、临界胶束浓度:表面活性剂分子在溶剂中缔合形成胶束的最低浓度14、粘合剂:具有良好黏合能力的物质,(分无机物质和有机物质)15:玻璃化效应:对某些单体和在某些条件下进行的乳液聚合过程来说,当转化率升高到某一值时,聚合反应速率突然大幅度降低,其时间—转化率曲线趋近于一条水平线,这种现象叫做玻璃化效应。
二、简答题1、自由基聚合用到的引发剂哪三类?(1 ) 过氧化物类;(2)、偶氮化合物;(3)、氧化-还原引发体系2、悬浮聚合分散剂两类?答:1)、无机固体粉末分散剂;无机固体粉末分散剂的粒子愈细,侧一定用量的覆盖面积愈大,悬浮液越稳定。
一、选择题1.下列塑料的合成中,发生的化学反应类型与其它三种不同的是A.聚乙炔塑料B.聚氯乙烯塑料C.酚醛塑料D.聚苯乙烯塑料答案:C【分析】根据加聚和缩聚反应的特点进行判断反应类型,或者用生成物的种类判断,或者用单体的官能团判断能发生的反应类型。
解析:A.聚乙炔是由乙炔发生加聚反应合成;B.聚氯乙烯塑料是由氯乙烯发生加聚反应合成;C.酚醛塑料是由苯酚和甲醛发生缩聚反应合成;D.聚苯乙烯塑料是由苯乙烯发生加聚反应合成;故不同的反应类型是缩聚反应,故选答案C。
【点睛】根据反应单体的官能团判断反应类型。
2.乳酸的结构简式为,在一定条件下,得到聚乳酸(PLA),下列说法不正确的是A.1mol乳酸分子与Na充分反应,可产生1molH2B.PLA的链节为C.PLA可以被微生物降解为CO2和H2O,是公认的环保材料D.PLA通常是在乳酸杆菌作用下由淀粉发酵转化为乳酸,再将乳酸加聚制得答案:D解析:A.由乳酸的结构简式可知,1mol乳酸含有1mol羧基和1mol羟基,故1mol乳酸分子与Na充分反应,可产生1molH2,A正确;B.乳酸生成聚乳酸是发生酯化反应缩聚而成,酯化反应的机理为酸脱羟基醇脱氢,故PLA的链节为,B正确;C.PLA为聚乳酸,分子中含有C、H、O三种元素,含酯基,故可先降解为乳酸,再可以被微生物降解为CO2和H2O,是公认的环保材料,C正确;D.PLA通常是在乳酸杆菌作用下由淀粉发酵转化为乳酸,乳酸形成聚乳酸是缩聚反应,而不是加聚反应,D错误;故答案为:D。
3.下列说法正确的是A.聚碳酸酯可通过缩聚反应制得B.合成高聚物的单体一共有三种C.的单体不能发生银镜反应D.1 mol最多与7 mol H2加成答案:A解析:A.聚碳酸酯可通过缩聚反应制得,A正确;B.合成高聚物的单体一共有2种,单体为:CH2=CH-CH=CH2和,故B错误;C.合成酚醛树脂的单体为苯酚和甲醛,甲醛能发生银镜反应,C错误;D.1 mol,一个链节与7 个H2发生加成,1mol中含有n mol链节,需要7n mol H2,D错误;故选A。
2012级高分子合成工艺复习题《高分子合成工艺》复习题一、重要的基本概念1、高分子材料发展史上,第一个工业化的合成树脂是酚醛树脂。
2、为防止单体在贮存运输过程中发生自聚,应在单体原料中添加少量的阻聚剂,它的用量大致是单体质量的 0.1~5 %。
3、搅拌器的桨叶形状目前工业上常用的有锚式或平桨式、涡轮式、螺轴式或螺带式等。
4、熔融缩聚制备PET 的反应中常伴有的副反应有环化反应或基团消去反应、化学降解反应或脱羧反应或链交换反应等。
5、聚合物在聚合釜中分批产生的聚合操作方式称为间隙操作;原料连续进入聚合釜,聚合物连续出料的聚合操作方式称为连续操作。
6、白油的主要成分是脂肪族烷烃混合物。
7、脲醛压塑粉也称电玉粉。
主要用于压制各种颜色鲜艳的日用品如纽扣、瓶盖、食品盒等。
8、除去与聚合物不相溶的液相介质可采用离心分离,除去少量水分和少量有机溶剂的操作方法是气流干燥方法。
9、Carothers 依据聚合后是否生成小分子副产物将聚合反应分为加聚反应和缩聚反应,而Flory 将聚合反应分为连锁聚合和逐步聚合则是从反应机理的角度进行分类的。
10、聚氯乙烯不溶于氯乙烯单体,因此本体聚合过程中生成的聚氯乙烯以细粉状态析出,这种聚合称之为非均相本体聚合。
11、乳化剂的三相平衡点是指分子状态、胶束状态、凝胶状态三相平衡时的温度点。
乳化剂在高于三相平衡点温度时起乳化作用。
12、制备丁苯乳液的配方中添加一定量的歧化松香酸钠的作用是乳化作用。
13、生产聚丙烯腈的配方中引入质量分数为5%-10%的丙烯酸甲酯,目的是为了改善聚丙烯腈的脆性,增加其柔韧性和弹性。
14、制备脲醛树脂的反应中,尿素的官能度是 4 。
15、计算三聚氰胺单体的摩尔质量。
16、工业上常用的二异氰酸酯单体有甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)等。
17、20世纪50年代,Ziegler-Natta 等发明了有机金属引发体系,在较温和的条件下合成了高密度聚乙烯和全同聚丙烯,因此获诺贝尔奖。
绪论1.简述塑料、化学纤维和橡胶的分类和主要品种。
2.简述塑料、化学纤维和橡胶所涉及的主要特异性品质指标名称。
3.简要说明化学纤维的线密度和相对强度概念。
4.简述超细纤维的特点和复合纺丝制造方法。
5.简要说明高分子材料成形基本过程和成形过程中的变化。
6.成形制品时选择材料及其成形工艺应遵循哪些基本原则?并简要说明。
第一篇高分子成形基础理论第一章高分子材料的成形品质1. 高分子的可挤出性受哪些因素的影响?通常如何评价高分子的可挤出性?2. 挤出细流类型有哪些类型?什么类型是正常纺丝的细流类型?如何实现?3. 可纺性与哪些因素相关?如何相关?4. 可纺性理论包括哪两种断裂机理?请简要说明。
5. 什么是模塑性?试画图并说明高分子的最佳模塑区域。
6. 评价模塑性通常采用什么方法?请简要说明方法原理。
7. 聚合物的拉伸曲线有哪三种基本类型?哪两种拉伸曲线具有可延性?如何获得该两种拉伸曲线?8. 什么是可延性?高分子为什么具有可延性?如何评价可延性?9. 可延性的影响因素有哪些?如何影响?10. 试分析高分子成形过程中应如何对待高分子的粘弹性。
11. 试说明高分子成形过程中应如何利用高分子的松弛特性?12. 高分子应变硬化的物理基础是什么?高分子成形中哪些工艺利用了应变硬化?13. 合成纤维的成形中经常采用多级拉伸,试问有什么意义?多级拉伸应如何实施?14. 高分子的热膨胀系数随温度的变化表现出什么样的规律?15. 简要说明高分子比热容随温度的变化关系?16. 为什么非晶聚合物的导热系数随温度的变化规律在玻璃态和高弹态不同?第二章高分子成形流变学基础1. 区别三组概念:①剪切流动和拉伸流动;②稳态流动与非稳态流动;③等温流动与非等温流动。
2. 非牛顿流体有几种类型?分别表现出怎样的流动行为?3. 高分子流体在宽剪切速率范围内为什么往往会出现第一牛顿区、非牛顿区和第二牛顿区三个区域的流变特征?4. 什么是宾汉流体?有什么样的流动特征?为什么表现出那样的流动特征?5. 什么是幂律方程?幂律方程的K 和n 有什么特征?6. 时间依赖性流体有哪两种?它们为什么会出现时间依赖性?7. 测得一种热塑性聚合物熔体在注射成形条件下的流体稠度K=64,n=0.65,该熔体通过直径4mm 、长75mm 圆形等截面喷孔时的体积流率为5×10-5m 3·s -1,试计算管壁处的剪应力、剪切速率和整个圆管中的流速分布函数。
高分子材料制备与加工复习资料第一章高分子材料简介1.1聚合物的基本概念1。
聚合物:也称为聚合物或大分子。
主链是共价键合的,具有高分子量。
它的结构必须由多个重复单元组成,这些重复单元实际上或概念上来自相应的小分子(单体)。
一般来说,大分子是由许多相同的重复单元通过化学键连接而成的大分子。
2.单体:可以聚合并转化为聚合物基本结构单元的小分子。
3.重复单元:聚合物中化学成分相同的最小单元,也称为链。
4.结构单元:基于大分子链中单体结构的原子团5。
聚合度:每个聚合物分子中包含的结构单元的数量。
1.2高分子的命名:习惯命名法+商品名或俗称命名法(课件)1.3高分子分类:按来源可分为天然高分子、半天然高分子和合成高分子按主链分为:碳链高分子、杂链高分子、元素有机高分子、无机高分子根据性能和应用:1)塑料:在常温下具有固定的形状和强度,在高温下具有可塑性的高分子化合物。
在外力的作用下,可以产生形变,加工成任何所需的形状。
如pe、pvc、abs、pc、ptfe。
2)橡胶:橡胶是一种有机聚合物弹性化合物。
它在较宽的温度范围(-50~150℃)内具有良好的弹性,因此也被称为高弹性体。
例如NR、Br、SBR、IIR。
3)纤维:纤维是指长度比其直径大很多倍(大于1000/1),并具有一定柔韧性的纤细物质。
如锦纶、腈纶、涤纶、维纶。
4)粘合剂:将各种材料紧密结合在一起的物质。
5)涂料:涂布在物体表面而形成具有保护和装饰作用膜层的材料。
6)功能聚合物:具有特定功能的聚合物化合物,可用作功能材料。
如导电聚合物、液晶、生物可降解聚合物等。
第二章聚合反应和聚合方法2.1聚合反应的分类:按反应过程中是否析出低分子分类:加聚反应和缩聚反应?按聚合反应机理分类:连锁聚合和逐步聚合分别说明自由基聚合反应和缩聚反应的特点。
1)自由基聚合的特点:可明显区分出引发、增长、终止、转移等基元反应。
慢引发、快增长、速终止。
大分子是瞬间形成的,聚合物的聚合度变化不大。
高分子合成技术基础知识单选题100道及答案解析1. 以下哪种单体常用于合成聚乙烯?()A. 乙烯B. 丙烯C. 氯乙烯D. 苯乙烯答案:A解析:聚乙烯是由乙烯单体聚合而成。
2. 自由基聚合反应中,引发剂的作用是()A. 终止聚合反应B. 形成活性中心引发聚合C. 调节聚合速率D. 提高聚合物分子量答案:B解析:引发剂分解产生自由基,形成活性中心引发聚合反应。
3. 下列哪种聚合方法适用于生产高相对分子质量的聚合物?()A. 本体聚合B. 溶液聚合C. 悬浮聚合D. 乳液聚合答案:A解析:本体聚合中,反应物浓度高,有利于生成高相对分子质量的聚合物。
4. 能进行阳离子聚合的单体是()A. 苯乙烯B. 甲基丙烯酸甲酯C. 异丁烯D. 丙烯腈答案:C解析:异丁烯能进行阳离子聚合。
5. 乳液聚合中,乳化剂的作用不包括()A. 降低界面张力B. 增溶单体C. 增加聚合速率D. 终止聚合反应答案:D解析:乳化剂主要作用是降低界面张力、增溶单体等,不终止聚合反应。
6. 以下哪种引发剂属于油溶性引发剂?()A. 过硫酸钾B. 过氧化氢C. 偶氮二异丁腈D. 过硫酸铵答案:C解析:偶氮二异丁腈是油溶性引发剂,过硫酸钾、过氧化氢、过硫酸铵是水溶性引发剂。
7. 在缩聚反应中,官能团等活性理论的适用条件是()A. 低转化率B. 高转化率C. 任何转化率D. 中等转化率答案:C解析:官能团等活性理论在任何转化率下都适用。
8. 合成聚酯常用的二元醇是()A. 乙二醇B. 丙二醇C. 丁二醇D. 戊二醇答案:A解析:乙二醇是合成聚酯常用的二元醇。
9. 逐步聚合反应的特点是()A. 反应迅速B. 相对分子质量逐步增大C. 转化率很高D. 没有小分子生成答案:B解析:逐步聚合反应中,相对分子质量逐步增大。
10. 尼龙- 66 的合成原料是()A. 己二酸和己二胺B. 己内酰胺C. 对苯二甲酸和乙二醇D. 丙烯腈答案:A解析:尼龙- 66 由己二酸和己二胺合成。
⾼分⼦加⼯⼯艺学最全复习资料绪论:1、现代材料科学的范围定义为研究材料性质、结构和组成、合成和加⼯、材料的性能这四个要素以及它们之间的相互关系。
材料的结构转变包括⾼分⼦的组成、组成⽅式、材料宏观与微观结构的变化等。
1、⾼分⼦材料:主要是指以有机⾼分⼦化合物(不包括⽆机⾼分⼦化合物)为主体组成的或加⼯⽽成的,具有实⽤性能的材料。
按照来源分类:天然⾼分⼦材料和合成⾼分⼦材料按照⽤途分类:塑料、化学纤维、橡胶、胶粘剂、涂料和复合材料等。
按照材料学观点:⾼分⼦材料分为结构⾼分⼦材料和功能⾼分⼦材料。
2、纤维:聚合物经⼀定的机械加⼯(牵引、拉伸、定型等)后形成细⽽柔软的细丝,形成纤维。
1)按原料分类分为再⽣纤维和合成纤维。
再⽣纤维(⼜称⼈造纤维)是利⽤⾃然界的天然⾼分⼦化合物-纤维素或蛋⽩质作原料,经过⼀系列的化学处理与机械加⼯⽽制成类似棉花、⽺⽑、蚕丝,⼀样能够⽤来纺织的纤维。
合成纤维:是⽤合成⾼聚物为原料纺制的纤维。
2)按纤维的长度分类分为长丝与短纤维两类。
单丝:⼀束长丝如果由单根或由6根以下单丝组合⽽成。
复丝:由数以⼗计的单丝组成的长丝。
棉型短纤维:仿棉花的短纤维粗度较⼩,长度⼀般为35~38mm 。
⽑型短纤维:仿⽺⽑的短纤维粗度较⼤,长度⼀般为75~150mm3、化学纤维及其⼯艺名聚酯纤维(涤纶或称的确良);聚酰胺纤维(锦纶)、聚丙烯纤维(丙纶)、聚丙烯腈纤维(腈纶或称⼈造⽺⽑)、聚氨酯弹性纤维(氨纶或称莱卡)4、塑料(1)按照加⼯性能分类:热塑性塑料和热固性塑料。
区别:前者可反复受热软化或熔化,可经过多次成型加⼯;后者经固化成型后,再受热则不能熔化,强热则分解。
(2)按照塑料使⽤特点分类:分为通⽤塑料、⼯程塑料。
通⽤塑料产量⼤,⽤途⼴,价格相对较低,常见的通⽤塑料有5种:聚⼄烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯⼄烯(PVC)、聚苯⼄烯(PS)、ABS树脂。
5、合成⾼分⼦的发展⽅向:发展的重点仍在于对于现有材料品种的改性及其下游产品的开发以及复合材料和功能材料的开发;继续研究探索成型加⼯的新⼯艺、新技术和新设备。
1.塑料加工中常用的助剂及作用与塑料的性能评价途径?塑料助剂是在塑料在成型加工过程中所需要添加的各种辅助化学物质,因此也常称为添加剂。
假如助剂的目的是改善塑料加工成型的性能和制品的使用性能,或降低成本。
①增塑剂降低塑料的溶解温度或熔体粘度,从而改善其成型加工性能,并能增加产品柔韧性,耐寒性。
②稳定剂为了防止和抑制因外界因素(如光、热、氧、射线、细菌和霉菌等)作用而引起的降解和交联等破坏作用③润滑剂改进塑料熔体的流动性能,减少或避免对设备的粘附摩擦作用,使制品表面光洁。
④填充剂提高制品的物理机械性能,或降低成本及树脂的单耗,或者改善塑料的成型性能。
⑤增强剂使塑料的物理机械性能得到提高,其实也是一种填充剂。
⑥发泡剂使处于粘流状态的塑料形成蜂窝状泡孔结构。
⑦阻燃剂增加塑料的耐燃烧性能。
⑧着色剂使制品获得各种鲜艳夺目的颜色,增进美观。
⑨抗静电剂添加到塑料中或涂附在塑料制品表面,防止制品的静电危害。
⑩其他助剂A.驱避剂抵御、避免塑料制品在储存、使用过程中遭受老鼠、昆虫、细菌等的危害。
B.防霉剂防止霉菌对塑料制品的侵害。
C.偶联剂提高树脂(聚合物)与增强材料界面间结合力。
塑料作为材料,主要从以下几方面的性能进行评价:①物理性能比重(密度)、硬度、吸水性等;②机械性能抗张强度、抗弯强度、伸长率、弹性模量等;③电性能介电常数、表面电阻、体积电阻、介质损耗、击穿电压等;④热性能按规定条件测定的热变形温度、长期使用时的最高温度等;⑤耐化学腐蚀性能耐酸、碱性能,耐有机溶剂性能;⑥根据特殊需要,测定光学性能、耐火焰性。
2.氯乙烯单体的合成方法及聚氯乙烯悬浮聚合的配方及聚合工艺流程图。
①氯乙烯合成方法:乙烯直接氯化或氯氧化生产二氯乙烷,再经热裂解脱氯化氢。
(单体的生产(P258):(1)乙炔路线。
原料为来自电石水解生产的乙炔和氯化氢气体,在催化剂氯化汞的作用下反应生成氯乙烯(反应式);(2)乙烯路线(P259):生产氯乙烯的工业方法又叫乙烯平衡氯化法,(化学式))——补充②配方:原料规格a.VC ≥ 99.5%;b.软水 pH7~8;c.PVA醇水解度78%~89% ;d.明胶;e.过氧化二碳酸二异辛酯;f.AIBN ≥ 98%链终止剂:聚合级双酚A;叔丁基邻苯二酚;α-甲基苯乙烯链转移剂:硫醇类抗鱼眼剂:苯甲醚衍生物防粘釜剂:苯胺、蒽醌染料③工艺流程图(见书P266)3.乙烯采用高温、高压的苛刻条件下进行自由基本体聚合的原因及聚合条件(压力、温度、引发剂、链转移剂)对聚合的影响?乙烯没有取代基,结构对成,偶极矩为零,不易诱导极化,聚合反应的活化能很高,不易发生聚合反应;乙烯在常温常压下是气体,且不易被压缩液化;纯乙烯在350℃以下是稳定的,温度高于300℃,乙烯将发生爆炸性分解,分解为C、H2、和CH4等;为防止PE发生凝固,温度不能低于130℃。
第七章合成高分子材料综合复习资料及参考答案(总4页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第七章合成高分子材料一、选择题1、下列__属于热塑性塑料。
①聚乙烯塑料②酚醛塑料③聚苯乙烯塑料④有机硅塑料A ①②B ①③C ③④D ②③2、填充料在塑料中的主要作用是。
A、提高强度 B 降低树脂含量 C 提高耐热性 D A+B+C3、按热性能分,以下哪项属于热塑性树脂。
A 聚氯乙烯 B 聚丙稀C 聚酯D A+B二、是非判断题1、由单体自备聚合物的基本方法有加聚反应和缩聚反应。
2、热塑性树脂与热固性树脂相比具有强度大,粘结力强,变形小等特点,可用于结构材料。
3、聚合物的老化主要是由于高分子发生裂解这一类不可逆的化学反应造成的。
4、塑料和橡胶的最高使用温度称为玻璃化温度。
三、填空题1、根据分子的排列不同,聚合物可分为__聚合物,__聚合物和__聚合物。
2、塑料的主要组成包括合成树脂,__,__和__等。
四、名词解释1、热塑性树脂2、热固性树脂五、问答题1、某装修公司要承包一间歌舞厅的内外装修,欲采用塑料地板,妥否2、在粘结结构材料或修补建筑结构(如混凝土、混凝土结构)时,一般宜选用哪类合成树脂胶粘剂为什么3、现在建筑工程上倾向于使用塑料管代替镀锌管,请比较塑料管与镀锌管的优缺点。
4、选用何种地板会有较好的隔音效果5、某建筑工程需要给铝合金门窗的玻璃密封,现有三种密封膏(单组分硅酮密封膏,双组分聚氨酯密封膏,双组分聚硫橡胶建筑密封膏),请问选那一种较好原因何在6、试根据你在日常生活中所见所闻,写出5种建筑塑料制品的名称。
7、与传统建筑材料相比较,塑料有哪些优缺点8、某高风压地区的高层建筑有两种窗可选择A. 塑钢窗B. 铝合金窗9、热塑性树脂与热固性树脂中哪类宜作结构材料,哪类宜作防水卷材、密封材料?10、某住宅使用Ⅰ型硬质聚氯乙稀(UPVC)塑料管作热水管。
使用一段时间后,管道变形漏水,请分析原因。
《高分子合成工艺》作业及思考题参考答案作业:第一章1、单体储存过程中应注意什么问题,储存设备应考虑哪些问题,为什么?答:单体储存过程应该注意:(1)为了防止单体自聚,在单体中添加少量的阻聚剂,如在1,3-丁二烯中加人防老剂对叔丁基邻苯二酚。
(2)为防止着火事故的发生,单体储罐要远离反应装置,储罐区严禁明火以减少着火的危险。
(3)防止爆炸事故的发生,首先要防止单体泄漏,因单体泄漏后与空气接触产生易爆炸的混合物或过氧化物。
储存气态单体(乙烯)或经压缩冷却后液化的单体(丙烯、氯乙烯、丁二烯等)的储罐应是耐压的储罐;高沸点的单体储罐应用氮气保护,防止空气进入。
2、引发剂储存是应注意什么问题?答:多数引发剂受热后有分解和爆炸的危险,干燥纯粹的过氧化物最易分解。
因此,工业上过氧化物引发剂采用小包装,储存在阴暗、低温条件下,防火、防撞击。
3、聚合反应产物的特点是什么?答:聚合物的分子量具有多分散性;聚合物的形态有坚韧的固体、粉状、粒状和高粘度的溶液;聚合物不能用一般产品精制的方法如蒸馏、重结晶和萃取等方法进行精制和提纯。
4、选择聚合方法的原则是什么?答:聚合方法的选择原则是根据产品的用途所要求的产品形态和产品成本选择适当的聚合方法。
自由基聚合可以采用本体、溶液、乳液和悬浮聚合等方法;离子聚合只能采用本体和溶液聚合。
聚合操作可以是连续法或者间歇法;聚合反应器有不同的类别、排热方式和搅拌装置等。
5、如何选用聚合反应器?答:根据聚合反应器的操作特性、聚合反应及聚合过程的特征、聚合反应器操作特性和经济效益等聚合反应的特性以及过程控制的重点,按下列原则选择聚合反应器:(1)重点在于目标产物的生成时,在原料配方一定的情况下,当反应物浓度高对于目标聚合物生成有利时,可选用管式聚合反应器或间歇操作的釜式聚合反应器,当反应物浓度低对目标聚合物生成有利时,可选用连续操作的釜式聚合反应器或多级串联釜式聚合反应器(2)重点在于确保反应时间的场合可选用塔式或管式聚合反应器(3)重点在于除去聚合热的场合可以选用搅拌釜式聚合反应器(4)重点在于除去平衡过程中产生的低分子物的场合,可选用搅拌釜式聚合反应器,薄膜型聚合反应器或表面更新型聚合反应器(5)对于高粘度体系,应尽量选择相应的特殊型式的聚合反应器。
6、常见的聚合反应器有哪些?简述釜式聚合反应器结构。
答:常见的聚合反应器有:釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、流化床式反应器、特殊形式聚合反应器。
釜式反应器包括:容器部分、换热装置、搅拌装置、密封装置、其它结构7、高分子合成工艺路线选择原则?答:高分子合成工艺路线的选择原则为:满足产品的性能指标要求;生产的可靠性;技术上的先进性;经济上的合理性;生产装置大型化;清洁生产、注重可持续发展。
第二章1、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、煤炭路线和其它(农副产品)路线。
对原料来源要求:来源丰富、成本低、生产工艺简单、环境污染小、各种原料能综合利用、经济合理,可以从着几方面简单分析。
第三章1、什么是本体聚合?其主要组分是什么?本体聚合有什么特点?答:不加其它介质,只有单体本身、引发剂或催化剂在热、光、辐射作用下进行的聚合称为本体聚合,其主要组分是单体和引发剂(催化剂)。
优点:工艺过程简单,通常本体聚合的转化率很高,所需回收的单体很少,可省去分离回收工序;聚合体系简单:只需单体和引发剂;产品因为无杂质引入,品质纯净,绝缘性能和透明性好;因无溶剂回收和洗涤产物的过程,废水少,有利于环境保护。
缺点:烯烃聚合为放热反应,无传热介质、反应热难于消除;体系粘度大,分子扩散困难,所形成的合物的分子量分布加宽,产品易产生气泡;存在自加速效应。
2、甲基丙烯酸甲酯浇铸本体聚合工艺中,为什么要分两段进行?答:MMA在聚合过程中,当单体转化率达到20%左右时,粘度上升很快,聚合速率显著提高,以致发生局部过热,甚至产生爆聚,这种现象称为“凝胶效应"。
在MMA转化成聚合物的反应过程中,反应物的体积有着显著的收缩。
采用两段聚合可以:(1)缩短聚合时间,提高生产率,保证产品质量;(2)使一部分单体进行聚合,减少在模型中聚合时的收缩率;(3)增加粘度,从而减小模内漏浆现象;(4)克服溶解于单体中的氧分子的阻聚效应。
3、乙烯气相本体自由基聚合的聚合热很高,为生产正常进行,工艺上需采取哪些措施?答:乙烯气相本体聚合时聚合强烈放热,一般转化率提高1%,反应物料温度提高12~13︒C。
如果聚合热不及时排出,温度会迅速升高,而乙烯在350︒C以上不稳定,会发生爆炸性分解。
因此乙烯聚合应防止局部过热,控制低的转化率(通常在20%~30%),大量的乙烯必须循环使用,以保证传热。
同时,聚合釜中采用高速搅拌,保证釜内物料与引发剂充分混合,不产生局部过热。
4、乙烯高压聚合产生长支链和短支链的原因是什么?答:活性链向其它聚合物大分子链转移,生成新的游离基。
如果乙烯与这种新的活性游离基继续结合,便形成大分子内的长链支化。
活性增长链中氢原子为同一链所夺取(即游离基在分子内部转移),如果乙烯分子与这种活性的游离基继续结合即发生分子内的短链支化。
第四章1、何谓悬浮聚合?悬浮聚合的种类有哪两种?与本体聚合相比较其优缺点是什么?答:悬浮聚合是通过强烈的机械搅拌作用使不溶于水的单体或者多种单体的混合物成为液滴状分散于悬浮介质中进行聚合反应的方法,分为均相和非均相悬浮聚合。
特点:体系粘度低,聚合热容易经水介质与夹套换热,散热和温度控制比本体聚合容易得多;悬浮聚合一般采用间歇分批方式进行。
这主要是悬浮聚合中,随着聚合反应的进行,产生的聚合物易粘附于聚合器壁上,从而影响树脂质量的均一性和设备的使用性能,使悬浮聚合的连续化难于实现;产品分子量比溶液聚合高,比本体聚合分布窄;后处理工序比本体聚合复杂,生产成本高。
2、悬浮剂的种类及其悬浮机理答:悬浮剂主要是一些溶于水的高分子物质和一些难溶于水的微粉末无机化合物。
水溶性高分子化合物包括天然高分子化合物和合成高分子化合物两类,属于非离子型的表面活性极弱的物质,溶于水后,一部分分散于水相中,一部分被吸附于单体液滴的表面,从以下三个方面起到保护作用:降低体系的表面张力、形成珠滴保护层、增加介质水的粘度。
无机化合物以机械的隔离作用阻止单体液滴相互碰撞和聚集。
当固体粉未被水润湿并均匀分散悬浮于水相中时,它们就象组成一个间歇尺寸一定的“筛网”,当单体液滴的尺寸小于这个“筛网”的尺寸时,液滴可以在粉未之间作曲折运动,碰撞合并成尺寸较大的液滴。
大于“筛网”尺寸的液滴则不能穿过,故能防止发生聚集现象。
3、简述悬浮聚合中工艺条件(水油比,温度,时间,聚合装置等)的控制并简要说明原因。
答: 水与单体用量之比为水油比,水油比大,传热效果好,聚合物颗粒粒度均一,相对分子量分布窄,生产易控制,但设备利用率低。
水油比小,不利于传热,生产较难控制。
聚合温度影响聚合速率,也影响聚合物的分子量。
聚合温度越高,聚合速率越快。
较高温度下反应可缩短悬浮聚合的危险期,减少聚合物粒子凝聚结块向。
但随温度升高,放热峰提前出现,放热剧烈,在这种情况下防止爆聚极为重要。
反应温度对聚合物分子量有一定影响,如链引发速率大于增长速率,或因链增长活性增加导致链转移活性增加时,聚合物分子量下降。
从延长反应时间来增加转化率,将使生产周期延长,降低聚合设备的利用率,是不经济的。
通常在达到90%转化率以上时就终止反应。
悬浮聚合一般为间歇生产,故大多数在聚合釜中进行。
釜的传热和搅拌、粘釜和清釜均对聚合有影响。
4、简述影响PVC树脂颗粒形态和大小以及粒度分布的主要原因。
答:影响PVC树脂颗粒形态和粒度分布的因素主要是悬浮剂的种类和机械搅拌,其次是单体纯度、聚合用水和聚合物的后处理等。
1)悬浮剂种类:悬浮剂明胶对单体的保护作用太强,对树脂的压迫力太大,容易形成紧密型树脂。
PVA对单体的保护作用适中,形成疏松型树脂。
PVA的分子量越大,PVC树脂的颗粒越小。
PVA的分子量分布越宽,PVC树脂的粒度分布也越宽。
2)机械搅拌:一般而言,机械搅拌速度越快,树脂颗粒越小,搅拌速度均匀,树脂颗粒分布较窄。
3)其它因素:单体或水中含有氯离子、氯化物等对PVC树脂有一定的溶解能力,会导致形成紧密型树脂。
第五章1、什么是乳液聚合?其主要组分和各组分的作用是什么?乳液聚合有什么特点?答:乳液聚合是由单体和水在乳化剂作用下配制成的乳液中进行的聚合。
主要组分有油溶性单体、水溶性引发剂、水溶性乳化剂和介质水。
乳化剂在乳液聚合中的作用可以概括为:降低界面张力,便于油相单体和聚合物胶乳乳化和分散得很细;增溶作用,使油溶性单体溶解在液滴之中,形成乳液体系;形成保护胶膜,便乳液体系稳定。
乳液聚合的特点:以水为反应介质,粘度低,成本低,同时,分散体系稳定性优良,反应平稳安全,便于管道输送,容易实现连续化操作。
产品可直接作涂料和粘合剂,减少了引起火灾和污染环境的可能;聚合速度快同时分子量高;可以利用各种单体进行聚合和共聚合,有利于乳液聚合物的改性和新产品的开发;需得到固形物时,后处理复杂,成本高,聚合物产品中杂质含量高。
2、什么是乳化剂?乳化剂的作用是什么?乳化剂有哪几类?它们使用的场合有什么不同?用哪些指标来表征乳化剂的性能?答:工业上乳液聚合采用的乳化剂全部是表面活性剂。
乳化剂在乳液聚合中的作用可以概括为:降低界面张力,便于油相单体和聚合物胶乳乳化和分散得很细;增溶作用,使油溶性单体溶解在液滴之中,形成乳液体系;形成保护胶膜,便乳液体系稳定。
按照乳化剂溶于水时,其亲水基是否电离可分成:离子型和非离子型乳化剂。
临界胶束浓度CMC和亲水亲油平衡值HLB。
3、乳液聚合中,乳化剂并不参与反应,但是对聚合反应速率和聚合物分子量有很大影响,为什么?答:对于在合理的乳化剂浓度范围内进行的正常乳液聚合来说,[E]越大,胶束数目Nm越多,按胶束机理生成的乳胶粒数目也就越多,即Np就越大,Dp就越小。
当自由基生成速率一定时,Np越大,自由基在乳胶粒中的平均寿命就越长,自由基就有充足的时间进行链增长,故可达到很大的分子量Mn;同时,N P大,说明反应活性中心数目多,故Rp也越大。
4、什么是种子乳液聚合?答:种子乳液聚合是指在乳液聚合体系中如果已经有乳胶粒子存在,当物料配比和反应条件控制适当时,新加入的单体原则上仅在已生成的微粒上聚合,而不生成新的乳胶粒,即仅增大原来微粒的体积,而不增加乳胶粒的数目,这种乳液聚合称做种子乳液聚合。
简言之,原来的乳胶粒好似种子,以原来的乳胶粒作为种子,再加单体继续聚合,称做种子乳液聚合。
第六章1、什么是溶液聚合?简述溶液聚合的优缺点。
答:将单体溶解于溶剂中进行聚合的方法称为溶液聚合。