发布时间 : 星期四 文章高聚物合成工艺学期末复习题更新完毕开始阅读8137d38c59eef8c75fbfb3e0
聚合物合成工艺学复习题
1.简述石油裂解制烯烃的工艺过程。
石油裂解装置大多采用管式裂解炉,石油裂解过程是沸点在350℃左右的液态烃,在稀释剂水蒸气的存在下,于750-820℃高温裂解化为低级烯烃、二烯烃的过程。
2.自由基集合过程中反应速度和聚合物分子量与哪些因素有关？工艺过程如何调节？
影响因素:聚合反应温度、引发剂浓、单体浓度、链转剂种类和用量。反应温度的升高,所得聚合物的平均分子量降低严格控制引发剂用量,一般仅为千分之几,严格控制反应温度在一定范围内和其他反应条件；选择适当的分子量调节剂并严格控制其用量,由于聚合物品种的不同,采用的控制手段可能各有侧重,如PVC生产中主要定向单体转移,而速度与温度无关。
3.苯乙烯的本体聚合为例,说明本体聚合的特点。
预聚合:将原料苯乙烯送到苯乙烯贮槽,在高位槽中进行预聚,反应温度为80-100℃,随聚合物浓度升高,预聚温度可提高到115-120℃。而后反应后聚合,在聚合塔内再升温,循环反应,使反应完全。
特点:方法较简单,相对放热量较大,有自动加速效应,形成的聚合物分子量分布较宽,本体聚合流程短,设备少,易于连续化,生产能力大,产品纯度高,透明性好,此法适合生产板材和其他型材。
4.悬浮聚合机械搅拌与分散剂各有什么重要作用,他们对聚合物颗粒状态有什么影响？
机械搅拌：防止两项因密度不同而分层；分散剂：防止粘稠的液滴粘结成大粒子进而防止结块。 悬浮聚合反应釜中的单体受到搅拌剪切力的作用,被打碎成带条状,再在表面引力作用下形成球状小液滴,小液滴在搅拌作用下碰撞而凝结成大液滴,重新被打碎成小液滴,而处于动态平衡。
5.悬浮聚合与本体聚合相比有哪些特点？
（1)以水为分散介质,价廉,不需回收安全,易分离。（2）悬浮聚合体系粘度低,温度易控制。（3）颗粒形态较大,可以制成不同粒径的粒子。（4）需要一定的机械搅拌和分散剂。（5）产品不如本体聚合纯净。
6.简述PVC悬浮聚合工艺过程。
首先将去离子水,分散剂及除引发剂以外的各种助剂,经计量后加于聚合反应釜中,然后加剂量的氯乙烯单体,升温至规定的温度。加入引发剂溶液或分散液,聚合反应随即开始,夹套同低温水进行冷却,在聚合反应激烈阶段应通5℃以下的低温水,严格控制反应温度波动不超过正负0.2℃。当反应釜压力下降至规定值后结束反应,加入链终止剂,然后进行单体回收、干燥,筛选出去大颗粒后,包装得到产品。
7.试述悬浮聚合中主要影响因素有那些？（悬浮聚合中影响颗粒大小及其分布）
反应器几何形状的影响；操作条件的影响；材料因素（如两相液滴动力粘度、密度和表面张力等）；分散剂。
8.苯乙烯悬浮聚合有两种工艺:即高温聚合和低温聚合,分析对比两种方法的配方及工艺过程。 高温:苯乙烯（100）、去离子水（140-160）、NaCO3（10%）、MgSO4(16%)、0.12苯乙烯-马来酸酐共聚物、钠盐0.12、 2,6-叔丁基对苯酚 0.025。
工艺过程:苯乙烯高温悬浮聚合在釜式压力反应器中间歇操作,初始反应温度为80℃,然后逐渐升温到140℃ ,反应时间为5-24小时,然后酸洗,再经离心分离,脱水干燥,添加必要的助剂后制成成品料粒。
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低温:苯乙烯 100、过氧化异丙苯 0.8、石油醚6-10、紫外线吸收剂（UV-9）0.2、分散剂(PVA）4-6、抗氧化剂2640.3、软水200-300。
工艺过程:a.发泡剂处理； b.操作条件：压力（表压）0.4MPa、温度90-100℃、时间4h；c.预发泡；d.熟化；e.成型。
9.苯乙烯及氯乙烯悬浮聚合法的生产工艺及粒子的形成过程有何差别？
苯乙烯:生产工艺:原材料：苯乙烯单体、引发剂、阻聚剂、去离子水。
工艺过程：高温聚合和低温聚合,P溶于M,使液滴逐渐变成透明粘稠,最后变成透明的圆球状颗粒,PVC聚合物不溶于单体,随着聚合物链的增长,逐渐沉淀出来,形成初级粒子,经过凝聚后,形成次级粒子,最后形成不规则不透明的颗粒。
10.自由基溶液聚合中溶剂起什么作用?怎么样选择溶剂？
作用:a.溶剂对引发剂分解速度的影响；b.溶剂的链转移作用对分子量的影响；c.溶剂对聚合物分子的支化与构型的影响.
溶剂的选择:a.考虑单体在所选择的溶剂中的溶解性；b.溶剂的活性:应当无阻聚或缓聚等不良影响以及考虑对引发剂的诱导分解作用；c.溶剂对聚合物溶解性能和对凝胶效应的影响:选用良溶剂时为均相聚合,有可能消除凝胶效应；d.选用沉淀剂时为沉淀聚合,凝胶效应显著，溶液聚合选择溶剂时应考虑溶剂的Cs值；e.溶剂的毒性,安全性和生产成本。
11.在自由基溶液聚合中溶剂对分子量及分子结构有什么影响？ Cs增大促使产品由高分子量向低分子量转变；可以降低向大分子进行链转移反应,减少了支链结构。
12. PAN溶液聚合一步法及二部法的主要区别何在？各有何优缺点？
一步法:均相溶液聚合,所用的溶剂既能溶解单体,又能溶解聚合物,聚合结束后,聚合可直接纺丝,使聚合纺丝连续化。二步法:非均相聚合,聚合过程中聚合物不断地呈絮状沉淀析出,需经分离以后用合适的溶剂重新溶解,以制成纺丝原液。
一步法只能湿法纺丝且只能生成短纤维,优点是不需要其他溶剂分解,可直接纺丝。二步法:优点:a.水相沉淀聚合通常采用水溶性氧化,还原引发体系,引发剂分解活化能较低,可在30-55℃甚至更低的温度下进行聚合,所的产物色泽较白；b.水相沉淀聚合的反应热易于排除,聚合温度容易控制,从水相得到的产品分子量比较均匀；c. 聚合速率快,聚合物粒子比较均匀,转化率较高；d. 聚合物易于处理,可省去溶剂回收过程。缺点:需使用溶剂重新溶解,以制成纺丝原液,比一步法增加一道生产工序；就聚合物浆状分离,干燥耗能大。
13. 简述溶液聚合生产聚丙烯腈的主要组分及其作用。
单体:丙烯腈,丙烯酸甲酯,第三单体；分散介质:水；引发剂:水溶性的氧化-还原引发体系。
14. 离子型聚合与自由基溶液聚合对溶剂的要求有何区别？
离子聚合:需使中性分子生成离子对,此时要求较高的能量,所以生成的粒子不稳定。必须在聚合前用溶剂在低温下使之稳定,不能使用强极性溶剂。多在低温下弱极性溶剂中反应。选择溶剂的原则应考虑溶剂极性大小,对离子活性中心的溶剂化能力,可能与引发剂产生的作用以及熔点或沸点高低,是否容易精制提纯以及与单体,引发剂和聚合物的相容性等因素。
自由基聚合:a.考虑单体在所选择的溶剂中的溶解性 ；b.溶剂的活性:应当无阻聚或缓聚等不良影响以及考虑对引发剂的诱导分解作用；c.溶剂对聚合物溶解性能和对凝胶效应的影响:选用良溶剂时为均相聚合,有可能消除凝胶效应；d.选用沉淀剂时为沉淀聚合,凝胶效应显著，溶液聚合选择溶
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剂时应考虑溶剂的Cs值； e.溶剂的毒性,安全性和生产成本。
15.溶液法生产聚丙烯的配方及物系组成有哪些？ 丙烯（纯度>99.5%） 25% 汽油(含水量<25PPm) 75%
TiCl3 0.024~0.032% Al(Et)2Cl 0.64%
H2 100~20PPm
16.比较缩聚与加聚反应特征？
缩聚:一般遵守逐步聚合机理,反应过程中有小分子副产物产生,每一步反应的速率和活化能大致相同,反应早期转化率就很高,随后低聚物继续反应,体系由分子量递增的一系列中间产物构成,中间产物的两分子都能发生反应。
加聚:一般遵守连锁聚合机理,活性中心为自由基、阳离子、阴离子等,整个过程由链引发、链增长、链终止等基元反应进行,各基元反应的Rp和Ea相差很大,整个过程中分子量变化不大,转化率逐渐增加,始终由单体、高聚物和引发剂组成。
17.试述缩聚反应的分类及实施方法。
按生成产物的结构分:线型缩聚、体型缩聚。
按参加反应的单体种类分:均缩聚、异缩聚、共缩聚。
实施方法:均缩聚:一种单体参加的缩聚反应；异缩聚:两种单体参加的缩聚反应；共缩聚:均缩聚和异缩聚中加入其它单体进行的缩聚；
线型缩聚:官能度是2的单体进行的缩聚反应；体型缩聚:有官能度大于2的一部分单体进行的缩聚。
18.在熔融缩聚中,可采用什么措施,以加快反应速度和提高缩聚物的分子量？
a.保证原料配比等摩尔；b.保证原料纯度、无杂质；c.选用合适的催化剂；d.使反应温度控制在适当的范围；e.反应前期通入惰性气体,既能防止缩聚物氧化变色,又能降低副产物分压,后期抽真空,使小分子挥发。
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聚合物合成工艺学复习题
1.简述石油裂解制烯烃的工艺过程。
2.自由基集合过程中反应速度和聚合物分子量与哪些因素有关？工艺过程如何调节？ 3.苯乙烯的本体聚合为例,说明本体聚合的特点。
4.悬浮聚合机械搅拌与分散剂各有什么重要作用,他们对聚合物颗粒状态有什么影响？ 5.悬浮聚合与本体聚合相比有哪些特点？ 6.简述PVC悬浮聚合工艺过程。
7.试述悬浮聚合中主要影响因素有那些？（悬浮聚合中影响颗粒大小及其分布）
8.苯乙烯悬浮聚合有两种工艺:即高温聚合和低温聚合,分析对比两种方法的配方及工艺过程。 9.苯乙烯及氯乙烯悬浮聚合法的生产工艺及粒子的形成过程有何差别？ 10.自由基溶液聚合中溶剂起什么作用?怎么样选择溶剂？ 11.在自由基溶液聚合中溶剂对分子量及分子结构有什么影响？ 12. PAN溶液聚合一步法及二部法的主要区别何在？各有何优缺点？ 13. 简述溶液聚合生产聚丙烯腈的主要组分及其作用。 14. 离子型聚合与自由基溶液聚合对溶剂的要求有何区别？ 15.溶液法生产聚丙烯的配方及物系组成有哪些？ 16.比较缩聚与加聚反应特征？ 17.试述缩聚反应的分类及实施方法。
18.在熔融缩聚中,可采用什么措施,以加快反应速度和提高缩聚物的分子量？
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