1、,聚合物制備工程作業(yè),徐日煒 材料科學(xué)與工程學(xué)院 北京化工大學(xué),“聚合物制備工程”,20092010年度 2nd semester,聚合物生產(chǎn)過(guò)程 聚合物生產(chǎn)過(guò)程的基本內(nèi)容包括什么？ 聚合物制備工程的內(nèi)容主要包括哪些方面？ 舉例說(shuō)明如何選擇某種聚合物的聚合實(shí)施方法？ 如何評(píng)價(jià)生產(chǎn)工藝合理及先進(jìn)性。 思考題：開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品或新工藝的步驟和需注意的問(wèn)題有哪些？ 聚合物工業(yè)與可持續(xù)發(fā)展 三烯、三苯是哪些化學(xué)品？簡(jiǎn)述三烯、三苯和乙炔的來(lái)源。 聚合物工業(yè)的原料來(lái)源有哪些？ 思考題： 如何實(shí)現(xiàn)聚合物工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展？ 可降解聚合物材料的分類(lèi)與應(yīng)用的意義。,第一章 緒 論,第二章 聚合物制備工程基礎(chǔ),什么是聚合

2、反應(yīng)器？其最基本的特征是什么？ 聚合反應(yīng)器按照結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)有哪些主要種類(lèi)，其中釜式反應(yīng)器由哪些基本結(jié)構(gòu)組成？ 按照操作方式分類(lèi)反應(yīng)器有哪些主要種類(lèi)？它們的主要特點(diǎn)是什么？ 為有效排除聚合反應(yīng)熱可以對(duì)聚合釜采取哪些換熱方法？ 攪拌器有哪些種類(lèi)？各有何特點(diǎn)？如何選用攪拌器？ 擋板、導(dǎo)流桶的起到什么作用？各自在實(shí)際安裝時(shí)需要注意哪些問(wèn)題？ 分離過(guò)程對(duì)聚合物制備的有何重要性？ 后處理過(guò)程對(duì)聚合物制備的有何重要性？樹(shù)脂與橡膠的后處理有何不同？ 選擇聚合反應(yīng)器需要考慮哪些因素？聚合物反應(yīng)器選型的的簡(jiǎn)要原則是什么？ 平推流反應(yīng)器、理想混合流反應(yīng)器的定義與特點(diǎn)是什么？ 在間歇反應(yīng)器、平推流反應(yīng)器、理想混合流反

3、應(yīng)器、多級(jí)串聯(lián)理想混合反應(yīng)器中，反應(yīng)物料濃度與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如何？ 反應(yīng)器設(shè)計(jì)的基本要求是什么？ 反應(yīng)器設(shè)計(jì)的物料衡算方程是什么？間歇反應(yīng)器與理想連續(xù)反應(yīng)器的物料衡算方程是什么？ 間歇反應(yīng)器、平推流反應(yīng)器、理想混合流反應(yīng)器、多級(jí)串聯(lián)理想混合反應(yīng)器的設(shè)計(jì)方程分別是什么？,第二章 聚合物制備工程基礎(chǔ),15.在間歇釜式反應(yīng)器中，己二酸與己二醇以等摩爾比，在70度下進(jìn)行縮聚反應(yīng)，生產(chǎn)聚酯樹(shù)脂。硫酸為催化劑。由實(shí)驗(yàn)測(cè)得其反應(yīng)速度方程為： 其中：A反應(yīng)速度，消耗己二酸kmoles/lmin k反應(yīng)速度常數(shù)，l/kmolemin CA己二酸的瞬時(shí)濃度，kmoles/l 據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，70度時(shí)，k=1.97l/

4、kmolemin；己二酸的初始濃度CA00.004kmoles/l；若每天處理2400kg己二酸，其轉(zhuǎn)化率為90%，每批操作的輔助時(shí)間為1小時(shí)。采用單釜生產(chǎn)，裝料系數(shù)0.75，試計(jì)算間歇反應(yīng)器的體積；若采用平推流反應(yīng)器，求其有效體積；若采用單級(jí)理想混合反應(yīng)器。求其有效體積；若采用四級(jí)串連理想混合反應(yīng)器，求其有效體積。 16.己二酸與己二醇以等摩爾比，在70度下進(jìn)行縮聚反應(yīng)，生產(chǎn)聚酯樹(shù)脂。硫酸為催化劑。由實(shí)驗(yàn)測(cè)得其反應(yīng)速度方程為： 其中：A反應(yīng)速度，消耗己二酸kmoles/lmin k反應(yīng)速度常數(shù)，l/kmolemin CA己二酸的瞬時(shí)濃度，kmoles/l 據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，70度時(shí)，k=1.97l

5、/kmolemin；己二酸的初始濃度CA00.004kmoles/l；每天處理2400kg己二酸；（1）采用四級(jí)串連理想混合反應(yīng)器，每個(gè)反應(yīng)器的有效體積均為0.55m3，求其最終己二酸的濃度及其轉(zhuǎn)化率？,第二章 聚合物制備工程基礎(chǔ),17.反應(yīng)器形式與操作方式的選擇原則是什么？ 18.停留時(shí)間分布函數(shù)F(t)、停留時(shí)間分布密度函數(shù)E(t)的定義；F(t)與E(t)關(guān)系 19.描述F(t)與E(t)的測(cè)定方法？,第三章 本體聚合工業(yè)過(guò)程,在工業(yè)上有哪些聚合物采用本體聚合工藝生產(chǎn)？ 本體聚合工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程最主要的工程問(wèn)題是什么？可以采用的解決辦法有哪些？ 試用流程框圖描述通用聚苯乙烯生產(chǎn)工藝？簡(jiǎn)述其生

6、產(chǎn)過(guò)程主要采用什么手段進(jìn)行控制？為什么？ 如何采用本體聚合生產(chǎn)高分子量聚苯乙烯？（數(shù)均分子量大于40萬(wàn)） 試用流程框圖描述HIPS的生產(chǎn)工藝，并指出制備HIPS的關(guān)鍵控制過(guò)程是什么？ 聚乙烯有哪些品種？分別采用哪種聚合方法制備？其分子結(jié)構(gòu)有何特點(diǎn)？ 試用流程框圖描述LDPE生產(chǎn)工藝，簡(jiǎn)述其生產(chǎn)過(guò)程的影響因素？ 釜式與管式反應(yīng)器生產(chǎn)的LDPE各有何特點(diǎn)？為什么？ 聚丙烯兩種工藝的特點(diǎn)是什么，哪種方法更為先進(jìn)？ 思考題：聚丙烯催化劑經(jīng)歷了幾代的發(fā)展，每次催化劑的重大發(fā)展，對(duì)聚丙烯聚合工藝過(guò)程產(chǎn)生了何種影響？,第四章 溶液聚合工業(yè)過(guò)程,試論述VAc溶液聚合中為什么選用甲醇作溶劑？為什么用量比單體少的

7、多？反應(yīng)溫度為甲醇的沸騰溫度有何好處？ 試分析在VAc溶液聚合中，影響PVA分子量及分子結(jié)構(gòu)的主要因素有哪些？ 以鎳系順丁橡膠的生產(chǎn)為例，說(shuō)明溶液聚合中溶劑的選取原則。 以4釜串連生產(chǎn)鎳系順丁橡膠為例，說(shuō)明溶液聚合中攪拌器的選取原則. 用方塊圖及文字簡(jiǎn)述鎳系順丁橡膠的生產(chǎn)過(guò)程。 順丁橡膠有哪些種類(lèi)？鎳系順丁橡膠的主要特點(diǎn)是什么？ 我國(guó)鎳系三元催化體系的組成是什么？各組分的主要作用是什么？ 丙烯酸酯及醋酸乙烯酯的溶液聚合為什么多采用半連續(xù)操作方式？ 溶聚丁苯橡膠的聚合機(jī)理是什么？其具有哪些特點(diǎn)？ SBS的合成方法有哪些？,第五章 懸浮聚合工業(yè)過(guò)程,懸浮聚合適合哪些產(chǎn)品的生產(chǎn)？ 懸浮聚合的定義、聚

8、合體系組成？ 常用懸浮聚合分散劑有哪些種類(lèi)？其穩(wěn)定機(jī)理是什么？ 懸浮聚合中機(jī)械攪拌與分散劑有什么重要作用？它們對(duì)聚合物顆粒狀態(tài)有什么影響？ 何謂珠狀成粒機(jī)理和粉狀成粒機(jī)理，其各自的過(guò)程是什么？ 測(cè)定孔隙度最主要的方法是什么？為什么懸浮聚合特別注重堆積密度？ 苯乙烯的懸浮聚合為何進(jìn)行加壓聚合？ 用方塊圖及文字簡(jiǎn)述發(fā)炮聚苯乙烯聚合的生產(chǎn)工藝過(guò)程？ 用方塊圖及文字簡(jiǎn)述PVC聚合的生產(chǎn)工藝過(guò)程與控制方法？ 為什么氯乙烯的聚合必須嚴(yán)格控制聚合溫度的微小波動(dòng)？ 緊密型與疏松型顆粒的PVC有何差別？這些差別是如何形成的？ 試簡(jiǎn)述懸浮聚合過(guò)程中產(chǎn)生粘釜的原因，并提出可能防止粘釜的措施。 思考題：水性涂料的增稠

9、劑、污水處理用絮凝劑及衛(wèi)生行業(yè)用高吸水樹(shù)脂，為什么現(xiàn)在都傾向于采用反相懸浮聚合？反相懸浮的主要工藝流程包括哪些？,第六章 乳液聚合工業(yè)過(guò)程,乳液聚合聚合適合哪些產(chǎn)品的生產(chǎn)？ 乳化劑的特征參數(shù)有哪些？如何選擇乳化劑的類(lèi)型和用量？ 為什么說(shuō)表面活性劑的CMC是乳化效率的重要指標(biāo)？ 膠束是怎樣形成的？什么是膠束的增溶作用？ 乳液聚合的溫度高低的選取應(yīng)從哪些方面進(jìn)行考慮？ 乳化劑穩(wěn)定乳液的原理是什么？破乳有哪些方法？ 簡(jiǎn)述乳液聚合的聚合機(jī)理。 乳液聚合機(jī)理及聚合速度與分子量公式在工業(yè)生產(chǎn)中有何意義？ 簡(jiǎn)述凝膠效應(yīng)、玻璃化效應(yīng)。 在乳聚丁苯橡膠的生產(chǎn)中為什么要控制丁二烯的轉(zhuǎn)化率在80以下？ 苯乙烯的常壓乳液聚合為何轉(zhuǎn)化率達(dá)不到100？ 用方塊圖及文字簡(jiǎn)述乳液丁苯的生產(chǎn)工藝過(guò)程與控制方法？ 簡(jiǎn)述高溫乳液丁苯、低溫乳液丁苯的引發(fā)機(jī)理。 試述低溫乳液丁苯引發(fā)體系各組分的作用。 試述種子乳液聚合的特點(diǎn)及實(shí)用意義。 ABS可采用種子乳液接枝聚合制得，還可采用哪些工藝制得ABS？ 乳聚丁苯橡膠在聚合速度控制上與丙烯酸酯的乳液聚合有何不同？ 氯乙烯、丙烯酸酯乳液聚合與丁苯橡膠的乳液聚合有何區(qū)別？ 思考題：丁苯橡膠有幾種，各自的結(jié)構(gòu)與性能有何區(qū)別或優(yōu)點(diǎn)。 思考題：簡(jiǎn)述與乳液聚合有關(guān)的新聚