聚合物合成工艺学.pptx

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聚合物合成工艺详解演示文稿

然后加入第二种单体再次进行聚合，则前一种聚合形成胶乳粒子的核心，好似种子
第二种单体聚合形成粒子的外壳，形成具有核壳不同结构的共聚物，称为核-壳乳液聚合。
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核壳聚合物具有十分独特的性能
即核与壳既有组成上的不同，又具有性能上的不同；十分有利于实现聚合物组成与功能的调节。
第23页，共74页。
6.3乳液聚合生产工艺概述
6.3.1典型工艺过程
乳化聚合脱单体后处理
根据所需产品的形态和产品的物性，可将后处理工艺分为三种类型固体块状物后处理工艺如SBR的生产，以破乳、凝聚、压块、干燥为
主
固体粉状物后处理工艺如PVC、ACR的生产，以直接的喷雾干燥为主
液体状胶乳后处理工艺如乳胶漆（苯－丙乳液）的生产，以
HLB值即亲水亲油平衡值。
HLB值＝7+∑(亲水基团值)-∑(亲油基团值)
各种基团的值由实验测定（参见P63，表3-16，张慰盛版）， HLB值不同的乳化剂，其应用领域不同。
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6.1.3.3表征表面活性剂性能的几个参数
④浊点阴离子型乳化剂的水溶液在分子溶解状态、胶束、凝胶三者之间存在一个平衡温度，称作三相平衡点（浊点）。
乳化剂的作用与机理（续）
用非离子型表面活性剂作乳化剂时，液滴表面也有电荷或电位存在。
这些电荷为液滴吸附水中的离子或经摩擦产生
通常介电常数高的物质带正电荷
由于水的介电常数一般高于其它液态，故一般O/W （水包油）型乳液的液滴通常带负电荷，水相带正电荷。
第18页，共74页。
6.2.1乳化现象与乳液的稳定性
因而，在实际应用上具有十分广泛的前景。
目前比较有代表性的品种是PVC改性剂ACR树脂。

聚合物合成原理和工艺ppt课件

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。

合成橡胶PPT课件

活化剂
还原剂螯合剂
硫酸亚铁雕白粉
EDTA
缓
冲
剂
磷酸钠
聚合温度
反应条件
聚合物合成工艺学多媒体课件
转化率，% 聚合时间，h
配方I 70 30 0.20 200 4.5 0.15 0.08 0.05 0.15
0.035 0.08
5 60 7-12
配方II 72 28 0.16 195 4.62 －
SBR
丁苯橡胶：由1，3-丁二烯
与苯乙烯共聚而得的高聚物，简称 SBR，是一种产量和消耗量最大的通用橡胶。
聚合物合成工艺学多媒体课件
概述
工业生产方法
第二节丁苯橡胶广泛应用
溶液聚合
乳液聚合
烷丁基苯锂橡溶胶液聚
胶醇烯溶液聚丁苯橡
1 4-
高丁反苯式橡聚胶，
锡丁偶苯联橡溶胶液聚
31
38
第三节顺丁橡胶
顺丁橡胶溶液聚合的生产工艺
二、生产原理与工艺
生产中存在的问题-----挂胶现象(聚合中普遍性问题)
危害
挂胶发生在搅拌轴、釜壁上及管道内壁，严重影响聚合，产生产事故，甚至停车。
产生原因
1.原料纯度；2.催化剂种类和用量：Ａｌ/Ｂ↑，挂胶严重； 3.溶剂种类与用量；4.聚合温度：T↑，挂胶严重；5.聚合釜结构、搅拌情况及釜壁光洁度。
国防、聚交合通物及合日成常工生艺活学中多。媒体课件
一、橡胶的类型
第一节概述
聚合物合成工艺学多媒体课件
轮胎制品
一、橡胶的类型
第一节概述
聚合物合成工艺学多媒体课件工业制品
二、橡胶的特性

聚合物合成工艺学考试重点ppt课件

2.比较连续生产和间歇生产工艺特点间歇聚合的特点：a.不易实现操作过程的全部自动化，每一批产品的规格难以控制严格一致。 b.反应器单位容积单位时间内的生产能力受到影响，不适于大规模生产。c.优点：反应条件易控制，便于改变工艺条件。所以灵活性大，适于小批量生产，容易改变品种和牌号。连续聚合特点：a.聚合反应条件是稳定的，容易实现操作过程的全部自动化，机械化，所得产品的质量规格稳定。b.设备密闭，减少污染，适合大规模生产，劳动生产率高，成本较低。c.缺点：不宜经常改变产品牌号，所以不便小批量生产。 3.简述高分子合成工业的三废来源、处理方法以及如何对废旧材料进行回收利用
石油裂解生产汽油、石脑油、柴油、煤油等原料，乙烯、丙稀、丁烯、丁二烯等单体以及芳烃化合物：苯、甲苯、二甲苯。乙烯聚合产物：聚乙烯、乙丙橡胶、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、维纶树脂、聚苯乙烯、ABS树脂、丁苯橡胶、聚氧化乙烯、涤纶树脂。
1
1.简述四种自由基聚合生产工艺的定义以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。乳液聚合是单体和水在乳化剂作用下形成的乳状液中进行聚合反应的一种聚合物生产方法。悬浮聚合是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，剂）进行聚合的方法。
2
乳液聚合优点：(1)以水作分散介质，价廉安全，比热较高，乳液粘度低，有利于搅拌传热和管道输送，便于连续操作。同时生产灵活，操作方便，可连续可间歇。(2)聚合速率快，同时产物分子量高，可在较低的温度下聚合。(3)可直接应用的胶乳，如水乳漆，粘结剂，纸张、皮革、织物表面处理剂更宜采用乳液聚合。乳液聚合物的粒径小。(4) 不使用有机溶剂，干燥中不会发生火灾，无毒，不会污染大气。缺点：(1)需固体聚合物时，乳液需经破乳、洗涤、脱水、干燥等工序，生产成本较高。(2)产品中残留有乳化剂等，难以完全除尽，有损电性能、透明度、耐水性能等。 (3)聚合物分离需加破乳剂，如盐溶液、酸溶液等电解质，因此分离过程较复杂，并且产生大量的废水；如直接进行喷雾干燥需大量热能；所得聚合物的杂质含量较高。悬浮聚合的优点：a. 以水为分散介质，价廉、不需要回收、安全、易分离。b. 悬浮聚合体系粘度低、温度易控制、产品质量稳定。c. 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。d. 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。e. 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。缺点：a. 工业上采用间歇法生产，而连续法尚未工业化。b. 反应中液滴容易凝结为大块，而使聚合热难以导出，严重时造成重大事故。 c. 悬浮聚合法目前仅用于合成树脂的生产。溶液聚合优点：与本体聚合相比，溶剂可作为传热介质使体系传热较易，温度容易控制；体系粘度较低，减少凝胶效应，可以避免局部过热；易于调节产品的分子量及其分布。缺点：a. 单体浓度较低，聚合速率较慢，设备生产能力和利用率较低。b.单体浓度低和向溶剂链转移的结果，使聚合物分子量较低。c.使用有机溶剂时增加成本、污染环境。d.溶剂分离回收费用高，除尽聚合物中残留溶剂困难。 2.举例说明自由基聚合引发剂的分类，在高聚物生产中如何选择合适的引发剂？ (1)过氧化物类：大多数为有机过氧化物，通式为 R-O-O-H 或 R-O-O-R烷基(或芳基)过氧化氢：R-O-O-H，过酸，过氧化二烷基(或芳基)：R-O-O-R，过氧化二酰基，过酸酯、过氧化碳酸二酯、过氧化磺酸酯等；无机过氧类引发剂：过硫酸盐，如过硫酸钾 K2S2O8 和过硫酸铵 (NH4)2S2O8等。(2)偶氮化合物：偶氮二异丁腈(AIBN)，偶氮二(2-异丙基)丁腈，偶氮二(2，4-二甲基)戊腈(3)氧化还原引发体系：(a)过氧化氢-亚铁盐氧化-还原体系(b)过硫酸盐-亚硫酸盐氧化-还原体系(c)过硫酸盐-Fe+2氧化-还原体系(d)过氧化二苯甲酰-二甲苯胺引发体系。选择：(a)根据聚合方法选择适当溶解性能的水溶性或油溶性的引发剂。(b)根据聚合操作方式和反应温度选择适当分解速度的引发剂。(c)根据分解速度常数选择引发剂。(d)根据分解活化能Ed选择引发剂。(e)根据引发剂的半衰期选择引发剂。 3.在聚合生产工艺中如何控制产品的分子量，举例说明常用的分子量调节剂。控制聚合反应温度在一定范围和其他反应条件、严格控制引发剂用量，一般仅为千分之一、单体浓度及链转移剂的种类和用量、选择适当的分子量调节剂并严格控制其用量。例如：在高压法生产低密度聚乙烯过程中用丙烷、丙烯或量H。2作为链转移剂，以控制聚乙烯平均分子量，生产丁苯橡胶时加入硫醇作为链转移剂以控制丁苯橡胶的平均分子 4.自由基本体聚合生产中用到的聚合反应器的类型和特点(1)形状一定的模型：适用于本体浇铸聚合。这种反应装置无搅拌器，其聚合条件应根据聚合时热传导条件而定。(2) 聚合釜：流体粘度高，多采用旋桨式或大直径的斜桨式搅拌器。采用数个聚合釜串联，分段聚合的连续操作方式。(3)本体连续聚合反应器，包括管式反应器，物料呈层流状态流动，使物料产生脉冲以产生湍流，单程转化率通常仅为10％~20％，多采用多管并联方式；塔式反应器：无搅拌装置，物料呈柱塞状流动。

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

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1000吨天然橡胶 1000吨合成橡胶
300万株橡胶树 5000名农业工人三万亩地
10名工人 10亩地
2.高分子合成材料发展简史
人类社会早期就开始了对天然高分子材料的利用，包括蚕丝、羊毛、皮革、棉花、木材及天然橡胶等。
• 19世纪前期，通过化学反应对天然高分子材料进行改性； • 19世纪40年代，美国人发明了天然橡胶的硫化； • 60年代末期以纤维素为原料获得了赛璐珞塑料； • 80年代末期用蛋白质-乳酪素为原料获得了乳酪素塑料。
高分子合成生产过程
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;
它们被称为半合成材料。
20世纪是高分子材料合成工业不断发展壮大的时期
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，它又有力地促进了高分子化合物的工业生产；
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；
• 根据生产量与使用情况可以分为通用塑料和工程材料。
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。
某些合成橡胶具有较天然橡胶为优良的耐热、耐磨、耐老化、耐腐蚀或耐油等性能。缺点是发生老化现象。
根据产量和使用情况合成橡胶可分为通用合成橡胶与特种合成橡胶两大类。
4.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
3
加强理论基础研究
44
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 增强创新能力，培养高素质人才
合成高分子材料的主要过程
合成高分子材料的主要过程
6. 高分子合成材料成型加工工业简介
3.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。
• 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。
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。
5. 高分子合成工业
(1) 基本原料：石油、天然气、煤炭等为原材料。
(2) 生产过程：包括石油开采、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，提供主要的原料-单体、溶剂、添加剂等辅助原料。
Байду номын сангаас
➢ 合成橡胶
合成橡胶制造橡胶制品时加入的添加物通常称为配合剂，包括硫化剂、硫化促进剂、助促进剂、防老剂、软化剂、增强剂、填充剂、着色剂等。
增强剂与填充剂用量较大（20％）。
橡胶制品的制造过程
➢ 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。加有少量消光剂、防静电剂以及油剂等。
(3) 高分子合成工业的任务：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。因此基本有机合成工业、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。
21世纪展望
合成树脂及塑料
合成橡胶
合成纤维
材料科学的高速发展与高新技术的广泛采用使高分子材料合成工业进入一个崭新的时期。
合成纤维的纺丝过程
二、高分子合成材料的品种和特性
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。
• 它具有质轻、绝缘、耐腐蚀、美观、制品形式多样化等优点。其主要缺点是绝大多数塑料制品易燃烧，在长期使用过程中发生老化现象。
• 根据受热后的情况，塑料可分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。前者可反复受热软化或融化，后者经固化成型后，再受热则不能熔化，强热则分解。
聚合物合成工艺学
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。
本书共分为三篇：第一篇介绍聚合方法和工艺过程第二、三篇主要介绍高分子材料领域中重要品种的生产方法、结构、性能与应用等有关的内容，可以全面地了解高分子材料的有关知识。
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， 2. 第1版，1981 2. 潘祖仁编，《高分子化学》，化学工业出版社，1986 3. 李克友等编，《高分子合成原理及工艺学》，科学出版社，
➢ 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、润滑刑、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）。
➢ 塑料成型重要的有：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。
2001
第一章绪论
◆ 高分子合成工业概述 ◆ 高分子合成材料的品种和特性 ◆ 高分子化合物生产过程 ◆ 生产流程评价和新工艺、新产品的开发 ◆ 合成工业的三废处理与安全 ◆ 废旧材料的回收利用
一、高分子合成工业概述
1. 高分子合成材料
天然高分子材料
高分子合成材料
✓ 塑料可以代替大量钢材、有色金属、木材等； ✓ 合成纤维比天然纤维(棉花、羊毛、蚕丝等)更为牢固耐久。
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。
• 与天然纤维相比较强度高、耐摩擦、放蛀、耐腐蚀等优点。
• 缺点是不易着色，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。
三、高分子化合物生产过程
聚合官能度数目与合成材料的关系