聚合物合成工藝學試題庫-資料下載頁

【導讀】，須由（）來決定。樹脂是（）三元共聚物。，破乳方法不包括。,反應釜應選擇攪拌器。體聚合中，得到的是。，可以同時提高反應速率和分子量的聚合是。，懸浮聚合在較高溫度下進行時，可以選用（）做分散劑。，用（）洗滌以除去分散劑。常常和（）組成氧化還原引發體系用于自由基聚合。AB型，多嵌段等不同形式的嵌段共聚物的主要聚合方法為（）。，配位聚合所生產的聚乙烯不應有（）。A.降低反應溫度；B.加大引發劑用量；C.分段聚合；D.共聚其他單體；方面優于高溫丁苯。℃，100℃，極性、彈性、老化性；℃，50℃，加工性能、色澤、老化性；反應速度增大B。

　　

【正文】 構的高分子量合成樹脂，經過適當方法紡絲得到的纖維稱為合成纖維。 合成纖維 成纖維與天然纖維相比較，具有強度高、耐摩擦、不被蟲蛀、耐化學腐蝕等優點。缺點是不 易著色，未經過處理時易產生靜電荷，多數合成纖維吸濕性差。 2. 合成高分子化合物的聚合反應主要包括哪兩大類？ 答：合成高分子化合物的聚合反應主要包括連鎖聚合反應和逐 步聚合反應兩大類。 聚合反應器特殊型式聚合反應器種類及選型原則 板框式聚合裝置、臥式聚合釜、捏合機反應裝置、螺桿機壓機反應器、履帶式聚合裝置 選用原則：聚合反應器的操作特性、聚合反應及聚合過程的特性、聚合反應器操作特性對聚合物結構和性能的影響、經濟效應。 攪拌的功能要求及作用 功能要求：混合、攪動、懸浮、分散 作用： 1）推動流體流動，混勻物料； 2）產生剪切力，分散物料，并使之懸浮； 3）增加流體的湍動，以提高傳熱效率； 4）加速物料的分散和合并，增大物質的傳遞效率； 5）高粘體系，可以更新表面 ，使低分子蒸出。 攪拌器槳型，評價攪拌器性能的主要根據及選型原則 槳型：平槳、斜槳 主要根據：保證物料混合；消耗最少功率；所需費用最低；操作方便，易于制造和維修。 選用原則： 1）對攪拌沒有特殊要求的可參照使用類似攪拌器經驗； 2）對攪拌器有嚴格要求且無類似過程提供參考則應對①設備、工藝過程操作類別②攪拌要求③經濟性全面分析，找到操作主控因素，再選擇相應攪拌形式 3）在一定試驗基礎上，研究出最佳攪拌器葉形式、尺寸以及操作條件，再用相似模擬放大方法進行設計計算 攪拌釜中流體的兩種典型流況 宏觀流動：流體以大尺寸在大范圍中流動的狀況。包括徑向流動、軸向流動、切線流動。 微觀流動：流體以小尺寸在小范圍中流動的狀況。剪切流動 何為打漩現象？如何消除打漩現象 打漩：隨著攪拌器轉速的增加，液體沿釜壁上升，中心部分液面下降，形成一個漩渦的現象。消除方法：加擋板、安裝導流筒。 攪拌功率有哪三方面組成？計算攪拌功率的目的是什么 組成：攪拌器所消耗的能量、攪拌軸封所消耗的能量、機械傳動所消耗的能量。 目的： 1）攪拌功率是衡量攪拌強度的主要物理量； 2）攪拌功率是攪拌器機械設計的基本數據； 3）根據攪拌功率可選用攪拌電機 3. 單體儲存時應注意什么問題，并說明原因？ 答：單體儲存時應達到防止單體自聚、著火和爆炸的目的。 （ 1）防止單體自聚，為了防止單 體自聚，在單體中添加少量的阻聚劑。 （ 2）防止著火，為了防止著火事故發生，單體儲罐要 遠離反應裝置，儲罐區嚴禁明火以減少著火的危險。 （ 3）防止爆炸，防止爆炸事故的發生， 首先要防止單體泄露， 因單體泄露后與空氣接觸產生易爆炸的混合物或過氧化物； 儲存氣態 單體或經壓 縮冷卻后液化的單體的儲罐應是耐壓的儲罐；高沸點的單體儲罐應用氮氣保護， 防止空氣進入。 4. 聚合物反應產物的特點是什么？ 答：①聚合物的相對分子量具有多分散性。 ②聚合物的形態有堅韌的固體、粉狀、粒狀和高粘度的溶液。 ③聚合物不能用一般產品精制的方法如蒸餾、重結晶和萃取等方法進行精制和提純。 5. 選擇聚合方法的原則是什么？ 答： 聚合方法的選擇原則是根據產品的用途所要求的產品形態和產品成本選擇選擇適當的聚 合方法。 6. 生產單體的原料路線有幾條？試比較它們的優缺點？ 答：工業上生產的高聚物主要是加聚高聚物和縮聚高聚物。當前主要有兩條路線。 （ 1）石油化工路線（石油資源有限） ）石油化工路線（石油資源有限） 石油經開采得油田氣和原油。原油經煉制得到石腦油、煤油和柴油等餾分和煉廠氣。以 此為原料進行高溫熱裂解可得到裂解氣和裂解輕油。裂解氣經分離精制可得到乙烯、丙烯、 丁烯和丁二烯等。裂解輕油和煤油經重整得到的重整油，經加氫催化重整使之轉化為芳烴， 經抽提（萃取分離）得到苯、甲苯、二甲苯和萘等芳烴 化合物。 （ 2）煤炭路線（資源有限，耗能大） ）煤炭路線（資源有限，耗能大）煤礦經開采得到煤炭，煤炭經煉焦得煤氣、氨、煤焦油和焦炭。煤焦油經分離精制得到 苯、甲苯、二甲苯、萘和苯酚等。 焦炭與石灰石在高溫爐中高溫加熱得到電石（ CaC2） ，電石與 H2O 反應得到乙炔。 炔可以合成氯乙烯、醋酸乙烯和丙烯腈（ jing）等單體或其他有機原料。 （ 3）其他原料路線 ） 主要是以農副產品或木材工業副產品為基本原料，直接用作單體或經化學加工為單體。 本路線原料不足、成本較高，但它也是充分利用自然資源，變廢為 寶的基礎上小量生產某些 單體，其出發點是可取的。 7. 簡述由最基本的原料（原油、天然氣和煤）制造高分子材料的過程。 答：石油化工路線（石油資源有限） 石油經開采得油田氣和原油。原油經煉制得到石腦油、煤油和柴油等餾分和煉廠氣。以 此為原料進行高溫熱裂解可得到裂解氣和裂解輕油。裂解氣經分離精制可得到乙烯、丙烯、 丁烯和丁二烯等。裂解輕油和煤油經重整得到的重整油，經加氫催化重整使之轉化為芳烴， 經抽提（萃取分離）得到苯、甲苯、二甲苯和萘等芳烴化合物。 答：煤炭路線（資源 有限，耗能大） 煤礦經開采得到煤炭，煤炭經煉焦得煤氣、氨、煤焦油和焦炭。煤焦油經分離精制得到 苯、甲苯、二甲苯、萘和苯酚等。 焦炭與石灰石在高溫爐中高溫加熱得到電石（ CaC2） ，電石與 H2O 反應得到乙炔。由乙 炔可以合成氯乙烯、醋酸乙烯和丙烯腈（ jing）等單體或其他有機原料。 8. 請寫出 10 種用自由基聚合獲得的高聚物。 答：高壓聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯脂、聚丙烯酸酯、聚丙烯 腈、丁苯橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠。 1 聚合反應釜中攪拌器的形式有哪些？適用范圍 如何？ ①常用攪拌器的形式有平槳式、旋槳式、渦輪式、錨式以及螺帶式等； ②渦輪式和旋槳式攪拌器適于低粘度流體的攪拌；平槳式和錨式攪拌器適于高粘度流體的攪拌；螺帶式攪拌器具有刮反應器壁的作用，特別適用于粘度很高流動性差的合成橡膠溶液聚合反應釜的攪拌。 2 簡述合成樹脂與合成橡膠生產過程的主要區別。 — 合成橡膠生產中所用的聚合方法主要限于自由基聚合反應的乳液聚合法和離子與配位聚合反應的溶液聚合法兩種。而合成樹脂的聚合方法則是多種的。合成樹脂與合成橡膠由于在性質上的不同，生產上的差別主要表現在分離過程和后處理過程 差異很大： ①分離過程的差異：合成樹脂，通常是將合成樹脂溶液逐漸加入第二種非溶劑中，而此溶劑和原來的溶劑是可以混溶的，在沉淀釜中攪拌則合成樹脂呈粉狀固體析出。合成橡膠的高粘度溶液，不能用第二種溶劑以分離合成橡膠，其分離方法是將高粘度橡膠溶液噴入沸騰的熱水中，同時進行強烈攪拌，未反應的單體和溶劑與一部分水蒸氣被蒸出，合成橡膠則以直徑 10— 20mm 左右的橡膠析出，且懸浮于水中。經過濾、洗滌得到膠粒。 ②后處理過程的差異： 合成樹脂后處理方框圖： 干燥 干燥的粉狀合成樹脂 包裝 粉狀合成樹脂商品 潮濕的粉狀 穩定劑等 合成樹脂 粒狀塑料 均勻化 干燥 干燥的粉狀合成樹脂 混煉 造粒 包裝 粒狀塑料 制品 合成橡膠后處理方框圖： 潮濕的粒狀合成橡 膠 干燥 壓塊 包裝 合成橡膠制品 高分子合成工業的“三廢”是如何產生的？怎樣處理？什么是“爆炸極限”？ ①高分子合成工業所用的主要原料 — 單體和有機溶劑，許多是有毒的，甚至是劇毒物質。由于回收上的損失或設備的泄漏會產生有害或有臭味的廢氣、粉塵污染空氣和環境。聚合物分離和洗滌排除的廢水中可能有催化劑殘渣、溶解的有機物質和混入的有機物質以及懸浮的固體微粒 。這些廢水如果不經過處理排入河流中，將污染水質。此外，生產設備中的結垢聚合物和某些副產物會形成殘渣，因此高分子合成工業與其他化學工業相似，存在著廢氣、粉塵、廢水和廢渣等三廢問題。 ②對于三廢的處理，首先在進行工廠設計時應當考慮將其消除在生產過程中，不得已時則考慮它的利用，盡可能減少三廢的排放量。必須進行排放時，應當了解三廢中所含各種物質的種類和數量，有針對性地進行回收利用和處理，最后再排放到綜合廢水處理場所。不能用清水沖淡廢水的方法來降低廢水中有害物質的濃度。 ③一種可燃氣體、可燃液體的蒸汽或有機固體和空氣 混合時，當達到一定的濃度范圍，遇火花就會引起激烈爆炸。可發生爆炸的濃度范圍叫做爆炸極限。 在自由基聚合生產中，主要采用什么方法控制產品的平均分子量？ — 控制平均分子量的手段：（ 1） 嚴格控制引發劑的用量，一般僅為千分之幾；（ 2）嚴格控制反應溫度和其他反應條件；（ 3）選擇適當的分子量調節劑并嚴格控制其用量。 在實際生產中，由于聚合物品種不同，采用的控制手段各有所側重，根據主要影響因素來選擇控制手段。 自由基聚合反應的實施方法有哪幾種？分別能生產哪些主要的高聚物品種？ — 高分子聚合反應實施方法有自由基聚 合（本體聚合、乳液聚合、懸浮聚合、溶液聚合）；離子與配位聚合（本體聚合、溶液聚合）。 本體聚合生產的主要品種： LDPE、 PS、 PMMA 等。懸浮聚合生產的主要品種： PVC、EPS、 AS、 ABS 、 PMMA、 PTFE 等。乳液聚合主要產品：合成樹脂如 PVC、聚醋酸乙烯、聚丙烯酸酯等，合成橡膠如 SBR、 NBR、 CR。 簡述開發新產品或新工藝的步驟？ 答： 發現新原料或新合成方法 化學合成路線的評價（包括化學反應工藝條件、經濟價值的評價等） 產品性能的評價（包括材料性能、產品價格、市場試銷情況調查） 中試規模生產（反應器的選擇、工藝條件和流程的確定） 工業規模裝置的設計與建設、工業化規模裝置運轉 改良研究 ？簡述石油化工路線裂解生產乙烯單體的過程，并由乙烯單體可以得到哪些聚合物產品？ 答 :單體和原料 :烯烴、丁二烯、和芳烴、苯、甲苯、二甲苯等。它們是重要的基本有機原料，而細聽中的乙烯、丙烯和丁二烯，則又是重要的單體 。 汽油、石腦油、煤油、柴油等餾分和煉廠氣。 過程：輕油在水蒸汽存在下，于 750820℃高溫熱裂解為低級烯烴、二烯烴。為減少副反應，提高烯 烴收率，液態烴在高溫裂解區的停留時間僅 秒。水蒸汽稀釋目的在于減少烴類分壓，抑制副反應并減輕結焦速度。液態烴經高溫裂解生成的產品成分復雜，包括氫、甲烷、乙炔、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、裂解汽油等。 聚合物產品：聚乙烯、乙丙橡膠、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、維綸樹脂、聚苯乙烯、 ABS 樹脂、丁苯橡膠聚氧化乙烯、滌綸樹脂。 如何 由 C4 餾分制取 1， 3 丁二烯？ ①用 C4 餾分分離出來的丁烯進行氧化脫氫制取②將裂解氣分離得到的 C4餾分用 PM下進行萃取蒸餾抽提制取。 5 由 C5 餾分制取異戊二烯 利用溶劑 DMF 對不同組分的溶解度不同，改變各組分相對揮發度，從而有效地從 C5餾分制取異戊二烯。 萃取精餾法自 C5 餾分制取異戊二烯的流程見下圖。 C5 餾分不需預處理經蒸發器 (1)加熱蒸發后從第一萃取塔 (2)的中部進入塔內。作為難揮發的第三組分溶劑， DMF 從第一萃取塔上部進入塔內，使得 C5 餾分中的戊烷和戊烯的揮發度增加而從塔頂餾出，從而脫除了戊烷和戊烯，操作溫度為 40℃ 50 ℃ 。塔底分離出的二烯