搜索
第一章绪论【1】试述高分子合成工艺学的主要任务。答：高分子合成工艺学是应用化学专业材料化学方向学生一门必修的专业基础课，通过学习高分子制备原理及高分子材料的制备工艺，使学生掌握通用高分子材料的工艺特点和工艺过程，了解高分子材料的制备工艺和材料的改性，对高分子材料在实际生产中有初步的认识。为今后进一步学习有关材料科学学科的课程打下较好的基础。高分子合成工业的基本任务。答：将简单的有机化合物（单体），经聚合反应使之成为高分子化合物。【2】用方块图表示高分子合成材料的生产过程，说明每一步骤的主要特点及意义。答:1）原料准备与精制过程特点:单体溶剂等可能含有杂质,会影响到聚合物的原子量,进而影响聚合物的性能,须除去杂质意义:为制备良好的聚合物做准备2）催化剂配制过程特点:催化剂或引发剂的用量在反应中起到至关重要的作用,需仔细调制.意义:控制反应速率,引发反应3）聚合反应过程特点:单体反应生成聚合物,调节聚合物的分子量等,制取所需产品意义:控制反应进程,调节聚合物分子量4）分离过程特点:聚合物众位反应的单体需回收,溶剂,催化剂须除去意义:提纯产品,提高原料利用率5）聚合物后处理过程特点:聚合物中含有水等;需干燥.意义:产品易于贮存与运输6）回收过程特点:回收未反应单体与溶剂意义:提高原料利用率,降低成本,防止污染环境【3】如何评价生产工艺合理及先进性。答：1）生产方式2）产品性能：产品系列化3）原料路线4）能量消耗与利用5）生产技术水平：降低生产技术费塑料的原料是合成树脂和添加剂（助剂）。根据反应机理不同，高分子聚合反应可分为连锁聚合和逐步聚合；根据单体和产物组成和结构的不同可分为加聚反应和缩聚反应。【4】塑料生产中加入稳定剂和润滑剂的作用分别是什么？答：稳定剂的作用主要是防止成型过程中高聚物受热分解，或长期使用过程中防止高聚物受光和氯的作用而老化降解。有热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂等。润滑剂的作用是在高聚物成型过程中附着与材料表面以防止粘着模具，并增加流动性。【5】什么是萃取精馏？简述其原理萃取精馏是用来分离恒沸点混合物或组分挥发度相近的液体混合物的特殊精馏方法。基本原理是，液体的混合物中加入较难挥发的第三组分溶剂，以增大液体混合物中各组分的挥发度的差异，是挥发度相对地变大的组分可由精馏塔顶馏出，挥发度相对变小的组分则与加入溶剂在底端流出。然后进行分离。【6】简述高分子材料的主要类型,主要品种以及发展方向。答:天然高分子和合成高分子.天然-棉麻等;合成-塑料橡胶纤维等.向耐候性,耐热性,耐水性,功能性,环保性合成高分子发展第二章生产单体的原料路线【7】如何由石油原料制得芳烃？用全馏程石脑油（沸点200°C的直馏汽油-由原油经常压法直接蒸馏得到的汽油）于管式炉中，820°C下裂解产生。【8】简述石油裂解制烯烃的工艺过程答: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350C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【9】画出C4馏分中制取丁二烯的流程简图，并说明采用两次萃取精馏及简单精馏的目的。答:用DMF萃取精馏是用来分离恒沸点混合物或挥发度相近的液体混合物的特殊精馏方法.以上操作过程目的是为了得C4馏分中的丁烷,丁烯与丁二烯分离.简单精馏则是为了出去甲基乙炔,2-顺丁烯1,2-丁二烯与高沸点物【10】简述从三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）、三苯（苯、甲苯、二甲苯），乙炔出发制备高分子材料的主要单体合成路线（可用方程式或图表表示，并注明基本工艺条件）。乙烯～聚乙烯、乙丙橡胶；丙烯～聚丙烯、聚氯丙烯；苯～聚苯乙烯、聚碳酸酯；丁二烯～顺丁橡胶、ABS树脂；甲苯～硝化～二硝基甲苯～二氨基甲苯～甲苯二异氰酸酯+多元醇～聚氨基甲酸酯【11】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。【12】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？答: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.第三章自由基聚合生产工艺【13】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。【14】引发剂的分解速率与哪些因素有关？（浓度、温度、反应介质）引发剂的半衰期的含义是什么？引发剂分解掉1/2所用的时间。生产中有何作用？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。【15】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。【17】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?答: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【18】以苯乙烯的本体聚合为例，说明本体聚合的特点。答:预聚合:原料苯乙烯自苯乙烯车鉴定师送到苯乙烯贮槽,在高位槽中进行预聚,反应温度为80--100C,聚合物浓度高,预聚温度可提高到115--120C.而后反应后聚合,在聚合塔内再升温,循环反应,使发宁完全特点: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【19】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。画出高压聚乙烯生产流程方块图，并对生产过程中常用催化剂、聚合反应条件及控制分子量的方法进行简要说明。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，【20】高压聚乙烯分子结构特点是怎么样形成的,对聚合物的加工性能有何影响?答: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【21】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。【22】说明悬浮聚合的工艺特点，生产中的主要问题及解决方法。答: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【23】悬浮聚合中机械搅拌与分散剂有什么重要作用？它们对聚合物颗粒状态有什么影响？答: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,而处于动态配横.【24】紧密型与疏松型颗粒的PVC有何差别？这些差别是如何形成的？答:XJ-规整的圆球状;XS-多孔性不规则颗粒.所选用的分散剂不同,疏松型的PVC树脂吸收增塑剂的速度明显高于紧密型.紧密型采用明胶为分散剂,疏松型采用适当水解度的聚乙烯醇和水溶性纤维素醚.【25】常用悬浮剂有哪些类型，各有什么特点？答:1）水溶性高分子分散剂:高分子保护胶的作用在于两液滴之间形成高分子保护膜层,从而阻止了两液滴凝结;保护明胶被液滴表面吸附而产生定向排列,产生空间位阻作用.2）无机粉状分散剂:在液滴表面形成物理保护层,且颗粒越细越稳定,可在高温下使用,可用稀酸除去.【26】悬浮聚合分散剂一般作用是什么？并简述分散剂的种类及其作用原理。分散稳定的作用，主要有保护胶类分散剂（a天然高分子化合物及其衍生物，明胶、淀粉、纤维素衍生物b合成高分子化合物部分水解度的聚乙烯醇、聚丙烯酸及其盐）和无机粉状分散剂（高分散性的碱土金属和磷酸盐、盐酸盐以及硅酸盐）原理为降低表面张力和提高液体对固体表面的湿润能力。【28】悬浮聚合中主要的物系组成及其作用？答:物系组成:悬浮聚合是多相聚合体系,其中聚合体系由单体分散相（简单单体相）和水连续相（水相）组成.单体想主要由单体引发剂组成,必要时还有调节剂和其他一些特定的配合剂.单体作为反应原料引发剂,诱导使反应进行.其他组分如调节剂,发泡剂等来调节性能.水溶液相主要由水,分散剂及其他助剂所组成.用来对水质控制酸碱度,硬度,氯离子含量及机械杂质等.【29】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）答: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.【30】聚氯乙烯本体聚合生产工艺分几个阶段？各阶段的工艺条件如何？分为两个阶段：1、聚合反应在预聚釜中进行；溶解有引发剂的液态氯乙烯加于预聚釜中后，进行搅拌并加热使之早62～75°C迅速聚合，单体转化率控制在7%～12%范围，反应时间为30min所用的油溶性引发剂的半衰期较短，以过氧化乙酰基环己烷硫酰和过碳酸酯较恰当。当转化率达到1%左右时，搅拌作用使初级粒子聚集为更大的球形絮凝物。聚合反应温度不低于62°C初级粒子的聚集体粒子将在第二阶段聚合反应釜中，作为种子进一步成长为最终颗粒状产品。2、聚合反应釜容积为12～50立方米，聚合时间超过3h以已产生的初级粒子聚集体为种子，逐渐增大形成直径130～160μm的产品颗粒，聚合反应达到要求的转化率以后，减压排除并回收未反应的单体，在真空条件下加热至90～100°C，然后通入氮气或水蒸气排除残存的氯乙烯单体。最后加入适量的抗静电剂，以便于粉料顺利出科。大颗粒树脂约占总量的10%研磨粉碎后过筛，合格者与产品合并。【31】简述PVC悬浮聚合工艺过程。答: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,聚合反应随时开始,夹套同低温水进行冷却,在聚合反应激烈阶段应通5C以下的低温水,严格控制反应温度波动不超过正负0