高聚物合成工艺学题集--四川大学 - 图文 联系客服

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烯、丙烯、丁烯和丁二烯等。

氧氯化法: 4CH2=CH2 + 2Cl2 + O2 —— 4C2H3Cl + 2H2O (2)煤炭路线:煤炭经炼焦得煤气、氨、煤焦油和焦炭,焦炭与石灰石在高温炉中高温加热得到电石(CaC2),电石与 H2O 反应得到乙炔。

乙炔合成法:C2H2 + HCl ——C2H3Cl

7.简述苯乙烯的生产方法。

合成苯乙烯的化学反应分为两步,首先苯与乙烯发生烷基化反应,合成乙苯,然后乙苯脱氢合成苯乙烯

工业法:将乙苯氧化成乙苯过氧化氢,它与丙烯反应生成环氧丙烷和2-苯基乙醇。2-苯基乙醇脱水生成苯乙烯。

8.试述合成高分子材料所用单体的主要性能,在贮存、运输过程中以及在使用时应注意哪些问题?

主要性能:能够发生聚合反应的单体分子应当含有两个或两个以上能够发生聚合反应的活性官能团或原子,仅含有两个聚合活性官能度的单体可以生成高分子量的线形结构高分子化合物,分子中含有两个以上聚合活性官能度的单体则要求生产分子量低的具有反应活性的聚合物

1)防止与空气接触产生易爆炸的混合物或产生过氧化物

2)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,以免贮罐爆炸 3)防止有毒易燃的单体泄露出贮罐管道泵等输送设备 4)防止单体贮存过程发张自聚现象,必要时添加阻聚剂 5)贮罐应当远离反应装置以免减少着火危险

6)为防止贮罐内进入空气高沸点单体的贮罐应当采用氮气保护。为防止单体受热后产生自聚现象,单体贮罐应当防止阳光照射并且采取隔热措施;或安装冷却水管,必要时进行冷却。

9.论述乙烯产量与高分子合成工艺的关系。

第三章 游离基本体聚合生产工艺

1.自由基聚合过程中反应速度和聚合物分子量与哪些因素有关?工艺过程中如何调节?

影响因素:聚合反应温度、引发剂浓度、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

2.自由基聚合所用引发剂有哪些类型,它们各有什么特点?

1)过氧化物类:分子中均含-O-0-键,受热后-O-0-键断裂而生成相应的自由基

2)偶氮化合物:与N原子相连的α碳原子结合的-CN基团。分解产生氮气 3)氧化还原引发剂:多数水溶性,主要用于乳液聚合

3.引发剂的分解速率与哪些因素有关?引发剂的半衰期的含义是什么?生产中有何作用?

因素:浓度、温度、反应介质

半衰期含义:引发剂分解掉1/2所用的时间

作用:工业上不希望在聚合物中残存有未分解的引发剂,所以在间歇发聚合过程中反应时间控制在引发剂半衰期的2倍以上,其倍数因单体种类的不同而不同

4.引发剂的选择主要根据哪些因素考虑?为什么? 1) 根据聚合方法选择适当溶解性能的引发剂

2) 根据聚合操作方式和反应温度条件选择适当分解速度的引发剂 3) 根据分解速度常数选择引发剂 4) 根据分解活化能(Ed)选择引发剂 5) 根据引发剂的半衰期选择引发剂 6) 根据反应速度要求选择复合引发剂

5.举例说明在自由基聚合过程中,调节剂,阻聚剂,缓聚剂的作用。 调节剂:种类很多,用来控制反应的时间,速率,pH值等各种条件。 阻聚剂:阻聚剂可以防止聚合作用的进行,在聚合过程中产生诱导期(即聚合速度为零的一段时间),诱导期的长短与阻聚剂含量成正比,阻聚剂消耗完后,诱导期结束,即按无阻聚剂存在时的正常速度进行。

缓聚剂:能迅速与游离基作用,减慢或抑制不希望有的化学反应物质,用于延长某些单体和树脂的贮存期。

6.为什么溶剂分子的Cs值比调节剂分子的Cs小的多,而对聚合物分子量的影响往往比调节剂大的多?

因为溶剂的浓度高,聚合物平均聚合度与溶剂的浓度成反比。若要得高分子量产品则应选择Cs值小的溶剂。如果要获得较低分子量产品则应选择Cs值高的溶剂。

7.以乙烯的本体聚合为例,说明本体聚合的特点。

乙烯气相本体聚合具有以下特点:(1)聚合热大;(2)聚合转化率较低;(3)基于乙烯高压聚合的转化率较低,即链终止反应非常容易发生,因此聚合物的平均分子量小;(4)乙烯高温高压聚合,链转移反应容易发生;(5)以氧为引发剂时,存在着一个压力和氧浓度的临界值关系。

以苯乙烯的本体聚合为例,说明本体聚合的特点。

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:生产工艺简单,流程短,使用生产设备少,投资较少;反应器有效反应容积大,生产能力大,易于连续化,生产成本低。缺点:热效应相对较大,自动加速效应造成产品有气泡,变色,严重时则温度失控,引起爆聚,使产品达标难度加大.由于体系粘度随聚合不断增加,混合和传热困难;在自由基聚合情况下,有时还会出现聚合速率自动加速现象,如果控制不当,将引起爆聚;产物分子量分布宽,未反应的单体难以除尽,制品机械性能变差等。

以苯乙烯为例,苯乙烯连续本体聚合的散热问题是可由预聚和聚合两段来克服的,预聚可在立式搅拌釜内进行,聚合温度为80-90℃以BPO或AIBN为引发剂,

转化率在30%-35%之间。这时还没发生自动加速现象,聚合热不难排除。透明粘稠的预聚物流入聚合塔顶缓慢流向塔底,温度由100℃渐增至200℃,最后达到99%转化率,自塔底出料,后经挤出,冷却,切粒,即成成透明粒料产品。

8.根据合成高压聚乙烯的工艺条件和工艺过程特点,组织高压聚乙烯的生产工艺流程,并划出流程示意图。

1原料:1)乙烯 单程转化率15-30%,其它回收循环使用;2)分子量调节剂:烷烃、烯烃、氢、丙酮、丙醛等。3)添加剂:防老剂(抗氧剂)、防紫外线剂和润滑剂以及开口剂、抗静电剂。

2催化剂(引发剂)配制:氧或过氧化物,前为氧,现为过氧化物,配制成白油溶液或直接用剂量泵注入聚合釜底乙烯进料管或聚合釜中。

3聚合反应条件:温度 130-280℃;压力:1100-2500kg/cm2,最高达3000kg/cm2

9. 高压聚乙烯分子结构特点是怎样形成的,对聚合物的加工及性能有何影响。

高温状况下,PE分子间的距离缩短,且易与自由基碰撞反应,很容易发生本分子链转移,支链过多,这种PE加工流动性好,可以采取中空吹塑,注塑,挤出成型等加工方法,具有良好的光学性能,强度,柔顺性,封合性,无毒无味,良好的电绝缘性

10. 乙烯高压聚合的影响因素有哪些?

在相同的条件下,熔融粘度越大,被挤压出来的树脂重量越少,因此聚乙烯的熔融指数越小,其分子量越高。