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1、高分子子合成工工艺作作业参考考答案第一章1、单体体储存过过程中应应注意什什么问题题，储存存设备应应考虑哪哪些问题题，为什什么？答：单体体储存过过程应该该注意：（1）为为了防止止单体自自聚，在在单体中中添加少少量的阻阻聚剂，如如在1，33-丁二二烯中加加人防老老剂对叔叔丁基邻邻苯二酚酚。（2）为为防止着着火事故故的发生生，单体体储罐要要远离反反应装置置，储罐罐区严禁禁明火以以减少着着火的危危险。（3）防防止爆炸炸事故的的发生，首首先要防防止单体体泄漏，因因单体泄泄漏后与与空气接接触产生生易爆炸炸的混合合物或过过氧化物物；储存存气态单单体（乙乙烯）或或经压缩缩冷却后后液化的的单体（丙丙烯、氯氯乙烯
2、、丁丁二烯等等）的储储罐应是是耐压的的储罐；高沸点点的单体体储罐应应用氮气气保护，防防止空气气进入。2、引发发剂储存存是应注注意什么么问题？答：多数数引发剂剂受热后后有分解解和爆炸炸的危险险，干燥燥纯粹的的过氧化化物最易易分解。 因此，工工业上过过氧化物物引发剂剂采用小小包装，储储存在阴阴暗、低低温条件件下，防防火、防防撞击。3、聚合合反应产产物的特特点是什什么？答：聚合合物的分分子量具具有多分分散性；聚合物物的形态态有坚韧韧的固体体、粉状状、粒状状和高粘粘度的溶溶液；聚合物物不能用用一般产产品精制制的方法法如蒸馏馏、重结结晶和萃萃取等方方法进行行精制和和提纯。4、选择择聚合方方法的原原则是什
3、什么？答：聚合合方法的的选择原原则是根根据产品品的用途途所要求求的产品品形态和和产品成成本选择择适当的的聚合方方法。自由基聚聚合可以以采用本本体、溶溶液、乳乳液和悬悬浮聚合合等方法法；离子子聚合只只能采用用本体和和溶液聚聚合。聚合操作作可以是是连续法法或者间间歇法；聚合反反应器有有不同的的类别、排排热方式式和搅拌拌装置等等。5、如何何选用聚聚合反应应器？答：根据据聚合反反应器的的操作特特性、聚聚合反应应及聚合合过程的的特征、聚聚合反应应器操作作特性和和经济效效益等聚聚合反应应的特性性以及过过程控制制的重点点，按下下列原则则选择聚聚合反应应器：（1）重重点在于于目标产产物的生生成时，在在原料配配
4、方一定定的情况况下，当当反应物物浓度高高对于目目标聚合合物生成成有利时时，可选选用管式式聚合反反应器或或间歇操操作的釜釜式聚合合反应器器，当反反应物浓浓度低对对目标聚聚合物生生成有利利时，可可选用连连续操作作的釜式式聚合反反应器或或多级串串联釜式式聚合反反应器（2）重重点在于于确保反反应时间间的场合合可选用用塔式或或管式聚聚合反应应器（3）重重点在于于除去聚聚合热的的场合可可以选用用搅拌釜釜式聚合合反应器器（4）重重点在于于除去平平衡过程程中产生生的低分分子物的的场合，可可选用搅搅拌釜式式聚合反反应器，薄薄膜型聚聚合反应应器或表表面更新新型聚合合反应器器（5）对对于高粘粘度体系系，应尽尽量选择
5、择相应的的特殊型型式的聚聚合反应应器。6、常见见的聚合合反应器器有哪些些？简述述釜式聚聚合反应应器结构构。答：常见见的聚合合反应器器有：釜釜式反应应器、管管式反应应器、塔塔式反应应器、流流化床式式反应器器、特殊殊形式聚聚合反应应器。釜式反应应器包括括：容器器部分、换换热装置置、搅拌拌装置、密密封装置置、其它它结构7、高分分子合成成工艺路路线选择择原则？答：高分分子合成成工艺路路线的选选择原则则为：满满足产品品的性能能指标要要求；生生产的可可靠性；技术上上的先进进性；经经济上的的合理性性；生产产装置大大型化；清洁生生产、注注重可持持续发展展。第二章1、生产产单体的的原料路路线有几几条？比比较它们
6、们的优缺缺点？答：石油油化工路路线、煤煤炭路线线和其它它（农副副产品）路路线。对原料来来源要求求：来源源丰富、成成本低 、生产产工艺简简单、环环境污染染小、各各种原料料能综合合利用、经经济合理理，可以以从着几几方面简简单分析析。2、简述述由最基基本的原原料（石石油、天天然气和和煤炭）制制造高分分子材料料的过程程。从高分子子合成的的六个步步骤结合合具体的的例子描描述。3、从乙乙炔开始始可以制制备哪些些单体？从而制制备那些些高聚物物？参考教材材。第三章1、什么么是本体体聚合？其主要要组分是是什么？本体聚聚合有什什么特点点？答：不加加其它介介质，只只有单体体本身、引引发剂或或催化剂剂在热、光光、辐射
7、射作用下下进行的的聚合称称为本体体聚合，其其主要组组分是单单体和引引发剂（催催化剂）。优点：工工艺过程程简单，通通常本体体聚合的的转化率率很高，所所需回收收的单体体很少，可可省去分分离回收收工序；聚合体体系简单单：只需需单体和和引发剂剂；产品品因为无无杂质引引入，品品质纯净净，绝缘缘性能和和透明性性好；因因无溶剂剂回收和和洗涤产产物的过过程，废废水少，有有利于环环境保护护。缺点：烯烯烃聚合合为放热热反应，无无传热介介质、反反应热难难于消除除；体系系粘度大大，分子子扩散困困难，所所形成的的合物的的分子量量分布加加宽，产产品易产产生气泡泡；存在在自加速速效应。2、甲基基丙烯酸酸甲酯浇浇铸本体体聚合
8、工工艺中，为为什么要要分两段段进行？答：MMMA在聚聚合过程程中，当当单体转转化率达达到200%左右右时，粘粘度上升升很快，聚聚合速率率显著提提高，以以致发生生局部过过热，甚甚至产生生爆聚，这这种现象象称为“凝胶效效应。在聚合合过程中中，当反反应物渐渐渐增稠稠而变成成胶质状状态后，热热的对流流作用受受到限制制，使反反应体系系积蓄大大量的热热，局部部温度上上升，导导致聚合合速率加加快，以以致产生生大量的的热量，这这种恶性性循环的的结果先先是局部部，然后后扩大至至全部达达到沸腾腾状态，这这就是所所谓爆聚聚。在MMAA转化成成聚合物物的反应应过程中中，反应应物的体体积有着着显著的的收缩。采采用两段段
9、聚合可可以：(1)缩缩短聚合合时间，提提高生产产率，保保证产品品质量；(2)使使一部分分单体进进行聚合合，减少少在模型型中聚合合时的收收缩率；(3)增增加粘度度，从而而减小模模内漏浆浆现象；(4)克克服溶解解于单体体中的氧氧分子的的阻聚效效应。3、乙烯烯气相本本体自由由基聚合合的聚合合热很高高，为生生产正常常进行，工工艺上需需采取哪哪些措施施？答：乙烯烯气相本本体聚合合时聚合合强烈放放热，一一般转化化率提高高1%，反反应物料料温度提提高122133C。如如果聚合合热不及及时排出出，温度度会迅速速升高，而而乙烯在在3500C以上上不稳定定，会发发生爆炸炸性分解解。因此此乙烯聚聚合应防防止局部部过
10、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、乙烯烯高压聚聚合产生生长支链链和短支支链的原原因是什什么？答：活性性链向其其它聚合合物大分分子链转转移，生生成新的的游离基基。如果果乙烯与与这种新新的活性性游离基基继续结结合，便便形成大大分子内内的长链链支化。活性增长长链中氢氢原子为为同一链链所夺取取（即游游离基在在分子内内部转移移），如如果乙烯烯分子与与这种活活性的游游离基继继续结合合即发生生分子内内的短链链支化。第四章1、何谓谓悬浮聚聚合？悬悬浮聚合合的种类类有哪两两种？与与本体聚聚合
11、相比比较其优优缺点是是什么？答：悬浮浮聚合是是通过强强烈的机机械搅拌拌作用使使不溶于于水的单单体或者者多种单单体的混混合物成成为液滴滴状分散散于悬浮浮介质中中进行聚聚合反应应的方法法，分为为均相和和非均相相悬浮聚聚合。特点：体体系粘度度低，聚聚合热容容易经水水介质与与夹套换换热，散散热和温温度控制制比本体体聚合，溶溶液聚合合容易得得多；悬悬浮聚合合一般采采用间歇歇分批方方式进行行。这主主要是悬悬浮聚合合中，随随着聚合合反应的的进行，产产生的聚聚合物易易粘附于于聚合器器壁上，从从而影响响树脂质质量的均均一性和和设备的的使用性性能，使使悬浮聚聚合的连连续化难难于实现现；产品品分子量量比溶液液聚合高
12、高，比本本体聚合合分布窄窄；后处处理工序序比本体体聚合复复杂，生生产成本本高。2、悬浮浮剂的种种类及其其悬浮机机理答：悬浮浮剂主要要是一些些溶于水水的高分分子物质质和一些些难溶于于水的微微粉末无无机化合合物。水溶性高高分子化化合物包包括天然然高分子子化合物物和合成成高分子子化合物物两类，属属于非离离子型的的表面活活性极弱弱的物质质，溶于于水后，一一部分分分散于水水相中，一一部分被被吸附于于单体液液滴的表表面，从从以下三三个方面面起到保保护作用用：降低低体系的的表面张张力、形形成珠滴滴保护层层、增加加介质水水的粘度度。无机化合合物以机机械的隔隔离作用用阻止单单体液滴滴相互碰碰撞和聚聚集。当当固体
13、粉粉未被水水润湿并并均匀分分散悬浮浮于水相相中时，它它们就象象组成一一个间歇歇尺寸一一定的“筛网”，当单体体液滴的的尺寸小小于这个个“筛网”的尺寸寸时，液液滴可以以在粉未未之间作作曲折运运动，碰碰撞合并并成尺寸寸较大的的液滴。大大于“筛网”尺寸的的液滴则则不能穿穿过，故故能防止止发生聚聚集现象象。3、简述述悬浮聚聚合中工工艺条件件（水油油比，温温度，时时间，聚聚合装置置等）的的控制并并简要说说明原因因。水与单体体用量之之比为水水油比，水水油比大大，传热热效果好好，聚合合物颗粒粒粒度均均一，相相对分子子量分布布窄，生生产一控控制，但但设备利利用率低低。水油油比小，不不利于传传热，生生产较难难控制
14、。聚合温度度影响聚聚合速率率，也影影响聚合合物的分分子量。聚聚合温度度越高，聚聚合速率率越快。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。从延长反反应时间间来增加加转化率率，将使使生产周周期延长长，降低低聚合设设备的利利用率，是是不经济济的。通通常在达达到900%转化化率以上上时就终终止反应应。悬浮聚合合一般为为间歇生生产，故故大多数数在聚合合釜中进进行。釜釜的传热热和搅拌拌、粘釜釜和清釜
15、釜均对聚聚合有影影响。4、简述述影响PPVC树树脂颗粒粒形态和和大小以以及粒度度分布的的主要原原因。答：影响响PVCC树脂颗颗粒形态态和粒度度分布的的因素主主要是悬悬浮剂的的种类和和机械搅搅拌，其其次是单单体纯度度、聚合合用水和和聚合物物的后处处理等。1）悬浮浮剂种类类:悬浮浮剂明胶胶对单体体的保护护作用太太强，对对树脂的的压迫力力太大，容容易形成成紧密型型树脂。PPVA对对单体的的保护作作用适中中，形成成疏松型型树脂。PPVA的的分子量量越大，PPVC树树脂的颗颗粒越小小。PVVA的分分子量分分布越宽宽，PVVC树脂脂的粒度度分布也也越宽。2）机械械搅拌：一般而而言，机机械搅拌拌速度越越快，
16、树树脂颗粒粒越小，搅搅拌速度度均匀，树树脂颗粒粒分布较较窄。3）其它它因素：单体或或水中含含有氯离离子、氯氯化物等等对PVVC树脂脂有一定定的溶解解能力，会会导致形形成紧密密型树脂脂。第五章1、什么么是乳液液聚合？其主要要组分和和各组分分的作用用是什么么？乳液液聚合有有什么特特点？答：乳液液聚合是是由单体体和水在在乳化剂剂作用下下配制成成的乳液液中进行行的聚合合。主要要组分有有油溶性性单体、水水溶性引引发剂、水水溶性乳乳化剂和和介质水水。乳化剂在在乳液聚聚合中的的作用可可以概括括为：降低界面面张力，便便于油相相单体和和聚合物物胶乳乳乳化和分分散得很很细；增溶作用用，使油油溶性单单体溶解解在液滴
17、滴之中，形形成乳液液体系；形成保护护胶膜，便便乳液体体系稳定定。乳液聚合合的特点点：以水为为反应介介质，粘粘度低，成成本低，同同时，分分散体系系稳定性性优良，反反应平稳稳安全，便便于管道道输送，容容易实现现连续化化操作。产产品可直直接作涂涂料和粘粘合剂，减减少了引引起火灾灾和污染染环境的的可能；聚合速速度快同同时分子子量高；可以利利用各种种单体进进行聚合合和共聚聚合，有有利于乳乳液聚合合物的改改性和新新产品的的开发；需得到到固形物物时，后后处理复复杂，成成本高，聚聚合物产产品中杂杂质含量量高。2、什么么是乳化化剂？乳乳化剂的的作用是是什么？乳化剂剂有哪几几类？它它们使用用的场合合有什么么不同？
18、用哪些些指标来来表征乳乳化剂的的性能？答：工业业上乳液液聚合采采用的乳乳化剂全全部是表表面活性性剂。乳乳化剂在在乳液聚聚合中的的作用可可以概括括为：降降低界面面张力，便便于油相相单体和和聚合物物胶乳乳乳化和分分散得很很细；增增溶作用用，使油油溶性单单体溶解解在液滴滴之中，形形成乳液液体系；形成保保护胶膜膜，便乳乳液体系系稳定。按照乳化化剂溶于于水时，其其亲水基基是否电电离可分分成：离离子型和和非离子子型乳化化剂。临界胶束束浓度CCMC和和亲水亲亲油平衡衡值HLLB。3、乳液液聚合中中，乳化化剂并不不参与反反应，但但是对聚聚合反应应速率和和聚合物物分子量量有很大大影响，为为什么？答：对于于在合理
19、理的乳化化剂浓度度范围内内进行的的正常乳乳液聚合合来说，E越越大胶束束数目NNm越多多，按胶胶束机理理生成的的乳胶粒粒数目也也就越多多，即NNp就越越大，DDp就越越小。当当自由基基生成速速率一定定时，NNp越大大，自由由基在乳乳胶粒中中的平均均寿命就就越长，自自由基就就有充足足的时间间进行链链增长，故故可达到到很大的的分子量量Mn；同时，NNP大，说说明反应应活性中中心数目目多，故故Rp也也越大。4、什么么是种子子乳液聚聚合？答：种子子乳液聚聚合是指指在乳液液聚合体体系中如如果已经经有乳胶胶粒子存存在，当当物料配配比和反反应条件件控制适适当时，新新加入盼盼单体原原则上仅仅在已生生成的微微粒上
20、聚聚合，而而不生成成新的乳乳胶粒，即即仅增大大原来微微粒的体体积，而而不增加加乳胶粒粒的数目目，这种种乳液聚聚合称做做种子乳乳液聚合合。简言言之，原原来的乳乳胶粒好好似种子子，以原原来的乳乳胶粒作作为种子子，再加加单体继继续聚合合，称做做种子乳乳液聚合合。第六章1、什么么是溶液液聚合？简述溶溶液聚合合的优缺缺点。答：将单单体溶解解于溶剂剂中进行行聚合的的方法称称为溶液液聚合。优点：溶溶剂作为为传热介介质使体体系具有有较低的的粘度，便便于聚合合热的消消散和温温度控制制，局部部过热的的危险减减小。同同时溶剂剂的回流流和局部部沸腾也也有利于于温度的的控制；易于控控制产品品的分子子量，并并减少交交联作
21、用用；便于于除去聚聚合体系系中残留留的催化化剂，调调节剂以以及残余余单体；可不经经干燥直直接用作作油漆，涂涂料，粘粘合剂和和纺丝液液。缺点：反反应速度度缓慢，聚聚合度不不高；设设备利用用率低；溶剂回回收既费费时又增增加成本本,并造成成环境污污染。2、什么么是均相相溶液聚聚合？什什么是非非均相溶溶液聚合合？答：生成成的聚合合物溶于于溶剂中中的溶液液聚合为为均相溶溶液聚合合。生成成的聚合合物不溶溶于溶剂剂中的溶溶液聚合合为非均均相溶液液聚合。3、溶液液聚合中中溶剂的的作用？选择溶溶剂的原原则是什什么？答：溶剂剂作用：（1）诱导分分解使引引发效率率降低，引引发速率率增高。(2)链转移作用 (3)溶剂
22、对聚合物分子形态的影响:增加分子量、减少聚合物的支化、交联。溶剂的选选择：（1）对对于聚合合反应无无阻聚或或缓聚作作用。（2）链链转移常常数不能能很大，否否则不能能得到所所要求的的平均分分子量和和高分子子量的聚聚合物。（3）根根据应用用要求决决定采用用均相溶溶液聚合合还是非非均相溶溶液聚合合。（4）溶溶剂的毒毒性，安安全及生生产成本本等因素素。第七章1、溶液液丁苯聚聚合中如如何控制制产品的的无规度度？并说说明每种种方法的的原理。（1）添添加极性性物质无规试试剂法添加少量量极性物物质如醚醚类、硫硫醚、叔叔胺和磷磷的化合合物等到到溶聚丁丁苯的共共聚体系系中，通通过这些些极性物物质与活活性增长长中心
23、的的离子对对络合，可可以改变变两种单单体聚合合时的相相对活性性，使苯苯乙烯聚聚合活性性提高，在在反应初初期就能能与丁二二烯共聚聚得到无无规共聚聚物，并并使反应应速度加加快。（2）控控制加料料速度法法利用锂系系引发体体系活性性聚合的的特点，控控制加料料速度，使使其低于于聚合反反应速度度。这样样，当加加入的少少量丁二二烯被聚聚合后，反反应活性性较差的的苯乙烯烯也得到到完全聚聚合。当当加人体体系中的的两种单单体都消消耗完之之后，再再追加少少量单体体，使反反应继续续下去，以以此保证证苯乙烯烯能够较较为均匀匀地分布布在大分分子链上上，最终终形成无无规共聚聚物。（3）控控制单体体浓度比比率恒定定法人为地控
24、控制丁二二烯和苯苯乙烯单单体的浓浓度在这这样的比比率，即即丁二烯烯的浓度度保持在在一个较较低的水水平，而而苯乙烯烯的浓度度大得足足以在反反应初期期就能进进入共聚聚物中，促促使KBSB-SKBBBBB-B，并并不断补补充消耗耗的丁二二烯的量量，保持持丁二烯烯与苯乙乙烯单体体浓度比比率始终终恒定，则则可获得得无规聚聚合的丁丁苯橡胶胶。（4）高高温聚合合法常温下，锂锂系引发发剂引发发丁二烯烯与苯乙乙烯的共共聚体系系中，反反应速率率常数KKSBKBBS，KBBBKBSS。但是是在13301600的高温温下共聚聚时，苯苯乙烯的的相对活活性增加加，其共共聚速率率常数与与丁二烯烯靠近，三三个速率率常数之之间
25、的差差距显著著缩小，使使它们彼彼此都具具竞争能能力，从从而实现现无规共共聚。2、试讨讨论丁基基橡胶阳阳离子聚聚合的生生产工艺艺（聚合合方法和和聚合工工艺条件件）答：丁基基橡胶是是异丁烯烯和少量量异戊二二烯（用用量为异异丁烯质质量的11.54.5，或或者二者者质量之之比为997：3），经经阳离子子聚合反反应而得得。加人异戊戊二烯的的目的是是为了在在大分子子主链上上提供双双键，因因为异丁丁烯的均均聚物大大分子链链上无双双键，不不易硫化化为橡胶胶制品。加加人少量量异戊二二烯与之之共聚得得到的共共聚物经经硫化后后成为性性能优良良的丁基基橡胶。丁基橡胶的生产以淤浆法为主，其聚合机理是典型的阳离子聚合机理
26、。第八章1、简述述气相本本体聚合合生产HHDPEE的工艺艺流程。2、丙烯烯聚合的的催化剂剂组成（第第一到第第四代）见课件3、丁二二烯溶液液聚合中中产生挂挂胶的原原理是什什么？如如何预防防？答：丁二二烯在镍镍催化体体系中进进行聚合合是一个个无终止止的反应应过程，在在溶解良良好的条条件下体体系是均均相状态态，未终终止活性性中心只只能使单单体聚合合。如果果溶解不不好，有有线性聚聚合物沉沉析出来来，留在在其中的的活性中中心会使使线性分分子中的的23位置的的键打开开而交联联形成凝凝胶，这这种凝胶胶沉积于于管壁、釜釜壁及其其他死角角就形成成挂胶。产生挂胶的原因很多，如溶剂类型、催化剂浓度、聚合温度、原材料
27、纯度、聚合釜结构、搅拌器型式等。为减轻挂挂胶，可可采用以以下措施施：（i）以以苯、甲甲苯、甲甲苯和庚庚烷混合合液代替替溶解能能力较差差的抽余余油。（ii）提提高催化化剂活性性，减少少其用量量。（iiii）稳定定操作，防防止温度度起伏过过大。（iV）脱脱除三氯氯化硼乙乙醚络合合物中的的水分，减减少“黑油”产生。（V）用用预混釜釜使单体体、溶剂剂和催化化剂在入入聚合釜釜前预混混，使催催化剂分分散均匀匀。（Vi）采采用搪玻玻璃反应应器或用用不锈钢钢制造，且且用特殊殊的抛光光技术进进行加工工也可减减轻挂胶胶。4、生产产乙丙橡橡胶的物物料组成成及其作作用答：乙烯烯、丙烯烯二元共共聚物，简简称乙丙丙二元橡橡胶（EEPM），引引入少量量非共轭轭二烯烃烃为第三三单体得得到的乙乙烯丙丙烯非非共轭二二烯共聚聚合物，简简称乙丙丙三元橡橡胶（EEPDMM），两两者统称称已丙橡橡胶。乙乙丙橡胶胶工业生生产中，除除乙烯、丙丙烯单体体外，还还需要第第三单体体、溶剂剂、分子子量调节节剂、活活化剂等等。乙丙丙橡胶加加入非共共轭二烯烯烃作为为第三单单体，是是为获得得用硫磺磺硫化所所需的不不饱和度度。5、比较较丁二烯烯溶液聚聚合和气气相聚合合工艺从高分子子合成的的六个步步骤分析析比较，可可以参考考烯烃的的气相聚聚合。