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1主讲教师：于智材料化学教研室2知识目标了解高聚物合成的任务2高聚物重要品种的生产方法,结构,性能与应用3了解高聚物合成工业的发展趋势4了解高聚合物的聚合方法和工艺过程1了解高聚物合成的任务2了解高聚物合成的任务2了解高聚物合成工业的发展趋势4了解高聚物合成的任务2目标要求主要参考书目：1.赵德仁等编，《高聚物合成工艺学》，化学工业出版社，第1版，1981。2.《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。3.潘祖仁编，《高分子化学》，化学工业出版社，1986。4.李克友等编，《高分子合成原理及工艺学》，科学出版社，2001。教材：王久芬，《高聚物合成工艺》，国防工业出版社4第一章绪论5第一节高分子合成工业概述定义聚合物是由一种或几种简单低分子化合物经聚合而组成的分子量很大的化合物。61.高分子合成材料天然高分子材料合成高分子材料高分子材料分类种类繁多性能各异分类的方法多种多样蚕丝、羊毛、皮革、棉花、木材及天然橡胶等塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料、粘合剂、离子交换树脂等材料。7(1)天然高分子化合物的主要用途8(2)合成高分子化合物的主要用途(3)高分子合成材料工业的重要性年产1000t橡胶园年产1000t合成橡胶工厂300万株橡胶树占地3万亩工人5000～6000人占地10亩工人几十人现代化的合成橡胶生产装置一条生产线年产量可高达5-8万吨。年产100万t天然橡胶可节约1000万亩土地，节约种植劳动力500万人。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。合成橡胶不仅是工业用和生活用原料，而且是战略物质。(3)高分子合成材料工业的重要性年产10万吨合成纤维厂年产100万吨合成纤维厂200多万亩棉田的产量，也相当于2000万多头绵羊的年产毛量可节约2000多万亩土地，可养活3000-4000万人口112.高分子合成工业发展简史●天然高聚物的利用与改性阶段（19世纪前～19世纪末）●合成高分子工业的发展与高分子化学的建立阶段（20世纪初～40年代末）●现代高分子科学阶段（20世纪50年代初～20世纪末）●21世纪的高分子科学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。早期，我国劳动人民利用天然桐油，经适当处理制成油漆。19世纪中期，开始通过化学反应对天然高分子材料进行改性。1839年，美国人发明了天然橡胶的硫化。1855年，英国人由硝酸处理纤维素制得塑料(赛璐珞)，以后又相继制成人造纤维。80年代末期用蛋白质-乳酪素为原料获得了乳酪素塑料。它们又叫做半合成材料。1874年，苯酚+甲醛合成树脂状的物质1883年，法国人发明了用乙酸酐与纤维素制人造丝(粘胶纤维)。1910年，美国正式工业化生产酚醛树脂。1920年，H.Staudinger提出了“高分子化合物的概念，建立了大分子链的学术观点并系统研究了加聚反应。1931年，W.H.Carothers提出高聚物溶解与合成的理论，同时广泛研究了缩聚反应。Flory也系统研究了高分子链行为和高分子溶液理论。1925-1935年，逐渐明确了有关高分子化合物的基本概念，高聚物分子量概念，聚合同系物及合成高分子化合物的基本反应原理，诞生了“高分子化学”这一新兴学科。反过来，它又有力地促进高分子化合物的工业生产。20世纪是高分子材料合成工业不断发展壮大的时期重要成就是合成出丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、尼龙-66、聚酯纤维、高压聚乙烯和聚氯乙烯，产量和品种在世界大战中得到快速发展。20世纪40年代初，由于第二次世界大战所需橡胶数量巨大，大力发展合成橡胶，并且着眼于石油化工解决原料问题，奠定了石油化学工业的基础。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。60年代，工程塑料的发展及高分子物理大发展时期，工程塑料芳香族聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯醚、PBT的开发；耐高温的高分子开发；异戊橡胶和乙-丙橡胶等的开发。70年代，高分子工业发展的标志是高聚物生产的高效化、自动化和大型化。大型高聚物合成设备，如230m3PVC悬浮聚合釜的出现，300kt级ＰＥ和ＰＰ工厂的建立等。80年代，精细高分子、功能高分子和生物高分子的发展时期。三大合成材料超过100,000kt，其中塑料85,000kt，以体积计已超过钢铁的产量。90年代，新的催化工艺和聚合方法不断涌现，如EXXON公司于1991年首先实现茂金属催化聚乙烯的工业规模生产。特种高分子和功能高分子是90年代和今后高分子的重要发展方向。21世纪展望▲在合成上探索新的合成反应与方法；探索和提高高分子链结构有序和实现特定聚集态结构的合成技术；用普通单体通过共聚合成新的高聚物。▲在结构与性能上研究高分子链和聚集态各层次的结构和相态特点及对材料宏观性能、功能的影响；研究外场条件对各层次高分子链运动和结构的影响规律，开发潜在性能；研究新型高分子材料结构的特点、规律；研究生物高分子的结构特点、信息传递，合成仿生功能材料。▲在成型加工上研究高聚物成型原理，实现工业化；搜集高聚物流体数据，用计算机进行成型设计；注意在成型加工过程中控制结构，形成技能。▲在高分子化学上精确设计、精确操作，发展完善高分子化学与物理的结合，实现纳米化、功能化、仿生化。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。1949年，我国主要合成树脂产量约200t，合成橡胶也约200t。1958年，锦西化工厂建成年产3000吨PVC生产装置，结束了我国无高分子产品的历史。1970年，北京燕山石化总公司自行设计安装投产年产万吨的顺丁橡胶生产装置。3.我国高分子材料合成工业现状新中国成立后，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。我国近年高分子材料与主要原料产量/万吨PTA:精对苯二甲酸PX:对二甲苯我国高分子材料生产能力与产能预测丁苯、顺丁、丁基、丁腈、异戊、乙丙、氯丁近年我国合成树脂进出口情况2005年我国五大合成树脂进口来源分布五大合成树脂聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS214.高分子合成工业(1)高分子合成工业的原料最基本的原料天然气石油煤炭当前最重要的原料来源路线煤的路线石油的路线a.煤的路线煤煤气、煤焦油、焦炭苯煤焦油甲苯二甲苯焦炭+生石灰电石乙炔合成一系列乙烯基单体或其他有机化工原料干馏精制分离b.石油的路线乙烯丙烯石油裂解丁烯丁二烯苯、甲苯、二甲苯等24炼制4.高分子合成工业从石油路线看高分子合成的主要过程原油的开采与炼制(石油战线工人做)11原油石油气炼油汽油254.高分子合成工业1油品的高温裂解与单体合成(基本有机合成)2乙烯丁二烯丙烯苯甲苯二甲苯裂化重整油品单体合成CH2=CH2CH2-CH3CH2=CH2H2+cat+26合成树脂合成橡胶4.高分子合成工业单体合成(高分子化工)3聚合单体引发剂27橡胶制品合成纤维合成塑料4.高分子合成工业加工高分子加工4加工（即硫化）合成树脂合成树脂合成橡胶合成高分子材料的主要过程合成高分子材料的主要过程304.高分子合成工业研究如何利用高分子化工的基本理论，把基本有机合成工业制得的单体采取什么办法使之聚合，经聚合反应合成高分子化合物为高分子材料加工工业提供原料。高分子合成的任务315.现代生活中的高分子材料塑料32现代生活中的高分子材料--塑料33现代生活中的高分子材料--塑料氟塑料套管氟塑料电线34现代生活中的高分子材料--塑料滑板轮/溜冰轮是采用浇注型聚氨酯灌注成型的,耐磨性好,高回弹,颜色鲜艳,美观。新型实心轮胎,弹性好,耐磨,优异的缓冲性和刹车效果,避免了充气轮胎爆胎带来的尴尬,适用于各种路况.35常见塑料制品代号详解每个塑料容器都有一个“身份证”，一般就在塑料容器的底部。三角形里边有1～7数字，每个编号代表一种塑料容器。塑料制品回收标识，由美国塑料行业相关机构制定。这套标识将塑料材质辨识码打在容器或包装上，从1号到7号，买塑料制品时，消费者可以通过塑料瓶的瓶底三角回收标志进行辨认。以下是常用的塑料制品的代号：1：PET（聚苯二甲酸乙二醇脂），这种材料制作的容器，就是常见的装汽水的塑料瓶，也俗称“宝特瓶”。常见矿泉水瓶、碳酸饮料瓶等。耐热至70℃易变形，有对人体有害的物质融出。1号塑料品用了10个月后，可能释放出致癌物DEHP。不能放在汽车内晒太阳；不要装酒、油等物质。2：HDPE（高密度聚乙烯），清洁剂、洗发精、沐浴乳、食用油、农药等等的容器多以HDPE制造。容器多半不透明，手感似腊。常见白色药瓶、清洁用品、沐浴产品。不要再用来做为水杯，或者用来做储物容器装其他物品。清洁不彻底，不要循环使用。3：PVC（聚氯乙烯），多用以制造水管、雨衣、书包、建材、塑料膜、塑料盒等等器物。常见雨衣、建材、塑料膜、塑料盒等。可塑性优良，价钱便宜，故使用很普遍，只能耐热81℃高温时容易有不好的物质产生,很少被用于食品包装。难清洗易残留，不要循环使用。若装饮品不要购买。364：LDPE（低密度聚乙烯），随处可见的塑料袋多以LDPE制造。常见保鲜膜、塑料膜等。高温时有有害物质产生，有毒物随食物进入人体后，可能引起乳腺癌、新生儿先天缺陷等疾病。保鲜膜别进微波炉。5：PP（聚丙烯），多用以制造水桶、垃圾桶、箩筐、篮子和微波炉的食物容器等等。常见豆浆瓶、优酪乳瓶、果汁饮料瓶、微波炉餐盒。熔点高达167℃，是唯一可以放进微波炉的塑料盒，可在小心清洁后重复使用。需要注意，有些微波炉餐盒，盒体以5号PP制造，但盒盖却以1号PE制造，由于PE不能抵受高温，故不能与盒体一并放进微波炉。6：PS（聚苯乙烯），由于吸水性低，多用以制造建材、玩具、文具、滚轮，还有速食店盛饮料的杯盒或一次性餐具。常见碗装泡面盒、快餐盒。不能放进微波炉中，以免因温度过高而释出化学物。装酸（如橙汁）、碱性物质后，会分解出致癌物质。避免用快餐盒打包滚烫的食物。别用微波炉煮碗装方便面。7或58：其他类。常见水壶、太空杯、奶瓶。百货公司常用这样材质的水杯当赠品。很容易释放出有毒的物质双酚A，对人体有害。使用时不要加热，不要在阳光下直晒。37现代生活中的高分子材料----合成橡胶铁路轨枕胶垫衬垫于钢轨与混凝土轨枕之间轮胎38现代生活中的高分子材料--橡胶内胎汽车、摩托车橡胶配件鼠标垫手机按键39现代生活中的高分子材料--橡胶塑胶跑道40天然纤维：如棉花、羊毛、蚕丝和麻等纤维合成纤维：如腈纶(人造羊毛)、锦纶(尼龙)、维纶、氯纶、涤纶(的确良)和丙纶等“六大纶”合成纤维具有优良的性能：如强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀和不怕虫蛀等。现代生活中的高分子材料—纤维41现代生活中的高分子材料—纤维涤纶做基料的风帆、热气球42现代生活中的高分子材料—纤维聚酰胺纤维各种合成纤维制品43第二节高分子化合物生产过程A质量轻、自重小。B良好的电绝缘性能。C低的热导性能、优良的隔热保温性能。良好的化学稳定性。D1.高分子材料的主要特点宽范围内的力学可选择性。E44第二节高分子化合物生产过程F突出的减震阻尼性质。G良好的耐磨、耐疲劳性质。H良好的透光率。原料来源广泛、加工成型方便、成本低。I1.高分子材料的主要特点漂亮美观的装饰性。J45工艺流程评价生产工艺的改革操作方式与聚合设备工艺流程设计最佳工艺条件的确定工艺实施方法的选择在保证优质、高产、低消耗的条件下应考虑的问题第二节高分子化合物生产过程高分子化合物工业生产中同一种聚合物可以用几种不同的聚合方法进行生产。聚合方法的选择取决于聚合物性质。相同性能的产品，产品质量好，设备投资少，生产成本低的