《聚合物制备工程》第4章试题及答案.docx

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1、第4章合成树脂与量料1 .在聚乙烯有哪些品种？分别采用哪种聚合方法制备？其分子结构有何特点？答：聚乙烯品种有低空度聚乙烯（1.DPE,高压聚乙烯）、高骐度聚乙烯（HDPE.中、低压聚乙扁）及线形低密度聚乙烯（1.1.DPE,低压聚合：乙烯-长链烯足共聚物）；1.DPE主要又高压自由基溶液聚合或本体聚合制得,聚合物有长短不一的侧支链；HDPE则是采用配位阴离子聚合引发剂于低压下或中压下，用淤浆聚合,或气相本体聚合及液相本体聚合制得，HDPE结构特征是没有侧支链,结晶度高，分子箧规整度高。1.1.DPE也是采用配位阻离子聚合引发剂于低压下或中压下将乙烯与长住-烯月经淤浆聚合，或气相本体聚合及液相本

2、体聚合制得.1.1.DPE结构特征是聚合物有同样长度的侧支链,分子链规整度高但结晶度低.密度低,密度可调。2 .试用流程框图描述1.DPE生产工艺，并用文字描述生产工艺。答：1.DPE生产工艺流程图：v+-将分子分田倒过来,就有:=Krt+%s+J+kg(2)1=f4+ZrG+Z僧+得RpRpRpRp因氯乙烯的悬浮聚合,活性聚合物链向溶剂(水)转移的速率几乎为零(第二I页),故看仙s=0.又因氯乙烯悬浮聚合使用的引发剂链转移常数非常小.因此式(2)右边的第3项A也为零.，因氯乙烯悬浮聚合体系不加硫爵类调节剂,故式(2)的右边的第4项JIk他为零,因此式(2)可简化为：呆%即而氯乙烯的链转移常数

3、很大，因此氯乙烯悬浮聚合的PVC的分子量由毋体的隆转移常数大小所决定,而链转移常数仅与温度相关,因此氯乙烯聚合制备PVC时的产品的分子量仅与温馁有关,温度波动越大,分子星分布越宽。一旦超过02C,分子量大小差别大,故氯乙烯生产PVC时必须严格控制聚合温度。13 .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：紧型型粒径为30100微米.粒径分布宽。树脂内部由初级垃子紧空堆枳.孔隙率很低。表面光滑,基本是茉细胞颗粒，设有聚集结构，外观类似玻璃珠或乒乓球。球状表面有厚而致密的表皮,根本看不到内部结构。乒乓球状皮膜较薄,可看到内部结构。由于紧密型PVC树脂颗粒孔隙率少，因此增姻剂吸收

4、率很低,小于13%,表现空度较大，为055-0.689cm3,娃枳空度为O36O5O9cm3单体难以脱除,残单含量高。(2)疏松型脸径率大于紧密型,平均为150微米.粒径分布较窄。树脂内部由初级粒子疏松堆积.孔隙率高。表面形态粗精.是由许多亚颗跤聚集而成的不规则多细胞颗粒.外观似棉花.颗跤外表面也极皮般包裹.皮膜较薄、不完整,易破裂.产品表观密度较4%单体容易脱除,残单含量低。原因；转化率约为70%之前,聚合体系中单体VCM和PVC两相存在,聚合在两相中进行，存在一定的动态平衡。当转化率大于70%后，单体相消失，大部分溶胀在PVC中的VCM继续聚合.单体液滴都转变为固体颗*立，不宜粘合在一起，

5、使树脂结构致空，空隙率也如果转化率继续增加.单体越来越少,外压大于内压，导致恻脂颊粒塌陷,表面褶皱、破裂,新形成的PVC逐步充满颗粒内和表面孔隙,使空隙率下降。紧空树脂：水油比1.2疏松树脂：水泡比1.6-2.0获得疏松树脂转化率最多85%。14 .试简述悬浮聚合过程中产生粘釜的原因，并提出可能防止粘釜的措施。粘釜原因：有物理因素和化学因素，其中物理因素有釜内表面光洁度差、有划痕.机械磔搔导致钻釜：化学因素：自由基在器壁终止,生成低分子至的聚合物,也会造成就釜.此外槽内的流动状态,库伦引力（分子和离子产生的静电）也是粘釜的原因。一般粘釜发生的位爸多在：釜壁、轴和挡扳的气液接触部位,叶轮的根部和

6、挡扳反面流动停滞部位,正对叶轮排出流的釜壁.釜底中央部分,尤其装底轴承的设备。PVC悬浮聚合防拓釜技术：釜内表面抛光处理，添加水相附聚剂，超高压水清釜，涂布防粘釜液（黑色）化合物。涂布液必须要（I）与釜壁附若性魂.不易脱落；（2）具有亲水性能在壁面形成水膜以阻碍单体与聚合物与壁面接近.作为亲水基团以-OH、-NHz和NH为好；（3）具有捕捉游离功旎,在壁面阻聚。齐善石化使用国产JP4）涂布液曾获得连续运转600釜清一次釜的好成绩。15 .思考题：水性涂料的增稠剂、污水处理用絮凝剂及卫生行业用高吸水树脂，为什么现在都倾向于采用反相悬浮聚合？反相悬浮的主要工艺流程包括哪些？答：水性涂料的噜稠剂、污

7、水处理用累廉剂及卫生行业用高吸水树脂均是分子量高的聚合物.而且是越高越好。而反相悬浮聚合,聚合场所是被分散的液体,是每个小液滴的本体聚合,故单体浓度处于最大状态,聚合物的分子量比水溶液聚合大,而且做为高吸水恻脂聚合物,必须是交联聚合物,因此采用水溶液聚合时,体系粘度非常高,不适合釜式聚合.一旦引发聚合，体系就成弹性的固体，无法实现传质传热。另一方，反相悬浮聚合可直接得到颗粒状粉体产品,无需再造粒。故现在很多水性涂料的增稠剂、污水处理用紫凝剂及卫生用品级高吸水恻脂多转向反相悬浮聚合。反相悬浮的主要工艺流程：原料配制：将计星的单体用磁中和至中和度(70%mo1.),配制引发剂水溶液、配制分散剂、配

8、制交联剂溶液；聚合：向聚合釜加有机溶剂(汽油,甲苯或环己烷).开启搅拌.加分散剂,加单体的水溶液,升温值一定温度后加引发剂，在规定温度下反应一定时间，至转化率接近100%；脱溶剂：继续升温至共沸温度，采用共沸蒸镭的方法脱除有机溶剂，然后放料干燥.既得球形粒子产品。16 .ABS是哪种聚合物？其基本原料是哪些单体，分别起何作用？答：(I)ABS树脂(ABSAcrj1Ionitri1.eButadieneStyrene):通常指聚丁二烯橡胶与单体苯乙熔和丙烯脂的接枝共聚物.ABS往往是混合物：包括三元接枝物和SAN共聚物。(2)AN:耐化学性和热稳定性，提高表面光泽度Bd:韧性、抗冲击St:刚性和

9、易加工性丁二烯有优越的耐冲击演度,特别是在低温有无与伦比的冲击强度,而且狐变形温度IS；丙烯强电性能、耐化学药品性、耐油性好、易电镀；苯乙烯加工适应性好,注射成型、疥出成型、模压成型等所有的加工方法都可以.而且尺寸稳定性好.耐碱性.酿应力开裂性也好。17 .ABS的主要工艺有哪些？其中乳液接枝掺混工艺的基本流程及其关键技术是什么？(1)乳液接枝掺混法：主要方法乳液接枝-乳液SAN掺混乳液接枝-悬浮SAN掺混乳液接枝-本体SAN掺混乳液接枝法：古老的方法，趋于淘汰(2)连续本体聚合本体-悬浮聚合：有专利报道乳液-本体聚合：有工业装置乳液接枝和本体-悬浮连用法：豆杂(3)基本工艺流程如下：.STZ

10、ANffI：r湍需)()Gj叫1.三*E11C=Tj三大关键技术：主干胶乳合成：大粒径胶乳0.25m以上接枝聚合物合成：接枝聚合、接枝率SAN合成：共聚组成控制18 .举例常见工程塑料和特种工程塑料。答：常见工程塑料有：ABS树脂、聚氯乙烯(PVC)、聚酰胺(PA)、聚甲醛(PoM)、聚碳酸酯(PC)、聚苯舐(PP0)、聚酰亚胺、酚能树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂等；特种工程塑料有：矮塑料、聚网PSF)、聚微酰&PEEK)、聚苯硫忸PPS)、聚芳曲PSF)、聚芳酸碗(PES)、聚芳酸阴类工程雷料、液晶聚合物(1.CP)和耐高温尼龙等。19 .如何实现聚甲醛的稳定？聚甲醛的主要制备工艺有哪几种？

11、提高聚甲醛稳定性的方法：封谓法：用化学方法改变半缩醛端基而阻断解聚反应的方法。CH1COhkri十hoch,och,och1oh-宙化封.：CH1CHjCOOCH,OCH,OCHfOCCHjH1OH化封:OC11X)H(C)Ca-KOC(C)+Ha共聚法：引入另一种单体共聚.从而改变大分子主链结构，提高热稳定性。一般采用二属五环为共聚单体,可提高描稳定性。20 .举例说明聚碳酸酯的主要合成工艺及其特点。(I)直接光气法溶液光气法、二步界面缩聚法、一步界面缩聚法溶液光气法：以光气和双酚A为原料,在碱性水溶液和二氯甲烷（或二氯乙烷）溶剂中进行界面缗聚.得到的聚碳酸酯胶液经洗涤、沉淀、干燥、挤出造粒

12、等工序制得聚碳酸酯产品。此工艺经济性较差，且存在环保问题，缺乏竞争力，已完全淘汰。二步界面缩聚法：参与界面缩聚反应的两种单体是双酚A钠盐和光气。按传统的方法，在实施上述反应时.一般分为两步,即光气化阶段和缩聚阶段,这便是通常所说的“二步界面箔聚法”。一步界面缗聚法：近年来,”二步界面给聚法”正在向“一步界面给聚法”发展。在一步界面给聚法反应过程中，在反应一开始就加入催化剂，由于催化剂显著地加速氯甲酸酯基团与酚盐酯化的反应速度，故当双酚A钠盐光气化的同时，就伴随着缗聚反应的进行，而且几乎在光气化反应结束的同时，缩聚反应也随之结束。“一步法”光气界面聚合生产聚碳酸酯.反应速度快,双酚A、光气等原料

13、消耗大大降（限工艺成熟、生产稳定、易于操控,是目前世界上比较成熟的合成聚碳酸酯方法之一。（2）指交换法（间接光气法）本体聚合、熔融维聚h0-O-V-O-0h+n-0-2-0CH1+0-0VCho+2n-oh以苯酚为原料,经界面光气化反应制备碳酸二苯酯；碳酸二苯酯在催化剂（如卤化锂、M氧化锂、卤化铝俚及至氧化硼等）存在下与双酚A进行酯交换反应得到低聚物,进一步缩聚得到聚碳酸酯.反应过程分为指交换阶段和缗聚阶段。能交换阶段主要生成聚合度为3-6的齐聚物。在缩聚阶段,随着反应体系温度的升高和压力的降低.酯交换形成的齐聚物发生反应生成更高聚合度的聚碳酸酯。由于在酯交换阶段和缩聚阶段的反应过程均为可逆平

14、衡反应，为荻得商相对分子所重的聚碳酸酯.必须不间断并尽可能多地从反应物系中移出反应生成的低相对分子产物或碳酸二苯酯。因而在熔融酯交换缩聚工艺中,除原料衙单、无须使用溶剂.避免了繁杂的后处理工序外,对原材料双酚A的纯度要求很高、反应体系高温、高真空及反应后期体系的高裕度，成为其显著特点（3）开环聚合法使坏状低聚物开环而聚合成高分子化合物的工艺过程。以双酚A型环式碳酸酯低聚物为原料的开环聚台工艺尚单.不需要后处理。双酚A型环式敏酸酯低聚物在225C左右是一种低粘度液体,在催化剂存在下开环转化成线型聚碳酸脂.具重均相对分子质量可达14万.相对分子质量的控制在一定程度上与催化剂用量成反比。将环式低聚物

15、转化为线型聚合物的优点不仅在于生成聚合物的相对分子所量大,而且其最大特点是可以直接进行模塑制品的生产,如挤出、注射和滚塑。由于高相对分子质室的聚碳酸酯其熔体流动速率小,加工温度高,使挤出和注射都带来许多麻烦,影响了制品痍室.而环式低聚物在225CX度很低,可以在螺杆内或模具内进行开环聚合,直接成为高相对分子质量线型聚碳酸酯的制品。聚合和成型的一体化，揩促迸环式碳酸酯低聚物的工业化生产不断完善。21.常见的热固性树脂包括哪些种类？ 常见的热固性树脂主要包括： 酚醛树脂(RCSO1.CPheno1.ics、Novo1.acPheno1.ics) 氨基树脂(AininoP1.astics)豚醛快)脂

16、(Urea-FOrn1.aIdehydeReSin) 一酸脂(A1.kydResin) 环氧树脂(Epoxyresins) 不饱和聚酯树脂(UnStatUmICdpo1.yesters) 聚聂酯(POIyUrCthancs,PU) 聚酰亚胺(双马来酰亚胺bisma1.cimidcsandtherm。SCtpo1.yimidcs) 酸酯恻脂(CyanaIeester) 苯并嗪树脂(PO1.ybenZoXaZineS) 苯并环丁烯(BENZoCYC1.oBUTENES) 有机硅(Po1.ysi1.oxancs)22.线型酚醛树脂与甲阶酚醛树脂合成原理有何差异？分子结构有何差异？如何实现固化？答：线形的醛网脂除于热塑性酚醛树脂，线形的醛凤脂为以酚斐基的邻位结构；而甲阶的醛树脂陷于疲固性酚醛树脂，甲阶酚醛树脂为以酚斐基邻位结沟和对位结构都有,但匏位胫甲基活性高。热塑性酚醛树脂也称线形酚醛树脂，一般是在酸催化下经溶液非均相逐步聚合增长的过程,固化常用乌洛托品迸行固化。而热固性酚醛树脂因以甲阶段恻脂(禾酚与甲醛反应形成两个邻位和一个对位的登甲基)，分子量低,呈液体流动状忠，也称液体酚醛树脂,由于带有部分三个羟甲基,因此固化后是体型聚合物,故称热固性树脂.热固性酚醛树脂是在碱性催化条件下制得,催化剂可以是氨水,基氧化钠,氮氧化镁等，固化时常用硫酸作催化剂，属于酸固化机制。