聚合物合成工艺学复习资料笔记考题四川大学华南理工大学(2)

2019-09-01 16:20

1高密度聚乙烯

(HDPE)

日本三井油化淤浆法工艺

HDPE既包括乙烯均聚物,也包括乙烯与少量α烯烃的共聚物,密度在0.940及以上,结晶度较高。(UHMWPE完全没有支链,因相对分子量很高,结晶度低,密度只有0.93g/cm3) 配位聚合,催化剂及生产工艺与LLDPE相似,主要采用淤浆法、溶液法和气相法。 1 主要原料:单体乙烯;分子量调节剂氢气;共聚单体丙烯或1-丁烯;反应介质己烷。 2 催化剂配制(Z-N催化剂)

PZ催化剂;淡棕色或灰色粉末,钛、铝、镁、氯、氧等; AT催化剂:含三乙基铝(wt)95.5%。 3 聚合:2个聚合釜串联或并联,每釜90m3。

聚合控制参数:浆液浓度、温度、液面、时间、加料等。 聚合物性质控制:熔体指数、密度、非牛顿指数。 4 分离和干燥:卧式离心机、蒸气管回转干燥器。

5 造粒:加抗氧剂、卤素吸收剂、紫外线稳定剂等助剂,造粒机挤出造粒。

④?? 影响PE性能的因素:密度是影响聚乙烯性能的主要因素,密度增加,对气体的屏蔽性、

硬度、耐磨性、拉伸强度、刚性、耐热性、耐化学腐蚀性及表面光洁度等性能提高;降

低密度则柔韧性、耐应力破裂性、透明性及伸长性提高,冷流性和收缩率降低。此外,聚乙烯的分子量及其分布对其性能也产生重要影响。

17 PP的生产方法有哪些?简述工艺流程

—PP有等规、间规、无规三种立体异构物,工业生产的PP要求等规PP含量在95%以上。采用配位聚合。生产方法:溶剂淤浆法,间歇液相本体PP。

间歇液相本体聚合法:单釜间歇操作,反应釜容积多为12m3;原料丙烯主要来自炼厂气,纯度>99.5%;催化剂采用Z-N催化剂体系,用高纯度H2调节PP分子量。反应条件:操作压力3.3~3.5MPa,温度75~80℃,时间3~6h,转化率70%左右。反应达到“干锅”状态时,回收未反应的丙烯,回收压力1.0~1.2MPa。从反应釜出来的物料进入闪蒸釜,通N2置换丙烯,通空气使催化剂脱活,得到粉状的

PP。

采用液相预聚合、液相均聚和气相共聚相结合的方法:液相均聚反应一般都采用两组串联的环管反应器,每组反应器由四根管子组成。预聚合后催化剂淤浆先进第一组环管反应器,另加丙烯和H2;再送到第二组环管反应器,另加丙烯和H2;淤浆质量分数保持在55%左右。反应温度40~70℃,压力3~3.5MPa。聚合物淤浆从第二组反应器底部出来,经过一条加热管(闪蒸线),使单体全部汽化,进入旋风式闪蒸罐分离。

18聚苯乙烯类树脂主要有哪些?分别采用什么方法生产?画出方框流程图。

—聚苯乙烯类树枝主要有:通用型PS;可发性PS;苯乙烯-丙烯腈共聚树脂;高抗冲PS;苯乙烯-马来酸酐共聚树脂;苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚树脂;丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚树脂(ABS)。

1通用型采用方法:本体聚合法,溶液本体法(改良本体法)和悬浮聚合法。

聚合条件:

预聚温度80~120℃,转化率20~50%;

聚合温度120~180℃,转化率55~95%;

物料停留时间:4~8小时。 溶剂用量为2%~30%。 后处理:送入闪蒸器脱除可挥发组分。

闪蒸罐 闪蒸器 转膜蒸发器 脱挥发挤出机

⒉ 悬浮聚合法

油相:苯乙烯、共聚单体、引发剂、链转移剂等; 水相:去离子水、分散剂(无机分散剂)。 引发剂:多采用混合引发剂;

主分散剂:常用磷酸三钙(磷酸钠+氯化钙); 助分散剂:表面活性剂如石油磺酸钙等。 反应温度80~140℃;时间5~24h,一般8~9h。

与本体法相比,悬浮法产品透明度较差,质量不如本体法稳定,自动化程度较低,运转成本较高,且有大量污水排出。因此,悬浮法生产GPPS已逐渐被淘汰,现主要用于苯乙烯共聚物及可发性PS(EPS)的生产。

高抗冲聚苯乙烯采用方法:本体法、本体-悬浮法等,多用本体法,工序如下: 橡 胶→溶解→本体预聚→本体聚合→挤出造粒→产品 发泡聚苯乙烯采用方法:用戊烷或戊烷混合物作发泡剂,采用悬浮聚合法,制备工艺有一步浸渍法和两步浸渍法之分。一步法:将单体、引发剂、分散剂、水、发泡剂和其他助剂一起加入反应釜内,聚合得到含发泡剂的珠粒树脂,发泡剂一般应在聚合转化率达90%以上加入。二步法(又称后浸渍法):

苯乙烯、水、分散剂、引发剂→聚合→洗涤→离心脱水→干燥→筛分→料仓

水、发泡剂、分散剂→浸

渍→洗涤→脱水干燥→包装

丙烯腈-苯乙烯共聚树脂采用方法:本体法、悬浮法制得,其中本体法占绝对优势。本体法:聚合热的移除单靠夹套冷却远远不够,最有效的移热方法是不断加入冷的单体,让部分单体和溶剂蒸发也是移热的好措施。可采用单釜满料聚合工艺、单釜不满料聚合工艺、双釜串联满料聚合工艺。

ABS树脂采用方法:乳液聚合法、本体聚合法、本体-悬浮法、乳液-悬浮法

及乳液-本体法。

19 氯乙烯的生产方法有哪些?生产工艺及其产品各有何特点?画出方框流程图。

—聚氯乙烯生产方法:自由基悬浮聚合(主要方法),乳液聚合,微悬浮聚合。

PVC悬浮聚合法工艺:工艺条件控制:反应温度波动±0.2℃。单体:纯度>99.98%;反应介质:去离子水;主分散剂:纤维素醚、聚乙烯醇、明胶;助分散剂:表面活性剂;引发剂:多用复合引发剂。聚合温度50~60℃。其他助剂:链终止剂、链转移剂、抗鱼眼剂、防粘釜剂等。

本体聚合:本体聚合用液态氯乙烯(VC)作悬浮剂,PVC不溶于VC,在搅拌下生成颗粒,成粒机理与悬浮聚合法相似。(1)预聚合 采用立式不锈钢热压釜,容积8~25m3,聚合温度62~75℃,转化率7~12%,反应时间30min。(2)聚合 反应釜现采用立式聚合釜,容积12~50m3,反应时间3~9小时。优点:不需要经过干燥工序,设备生产能力大,生产成本低,产品性能好,三废少。缺点:未反应的

单体难以充分脱除,会产生10%的大颗粒,须经筛分、研磨为合格品。

乳液聚合:用于生产PVC糊树脂,制作人造革、泡沫塑料、搪塑制品。

微悬浮聚合:微悬浮聚合分两个阶段:均化阶段和聚合阶段。均化是将油溶性引发剂、乳化剂、水、单体等借助均匀分散设备,使之形成均匀乳液;聚合是将均化好的细小单体液滴按悬浮聚合方式进行升温聚合。特点:含固量高,稳定性高,设备投资大,能耗大。 20 出酚醛树脂、氨基树脂的

主要单体及聚合反应。 —酚醛树脂原料:酚类:主要是苯酚;醛类:以甲醛为主。缩聚反应两步:Ⅰ 羟甲基化反应;Ⅱ 缩合反应。强酸催化:反应Ⅱ快,热塑性酚醛树脂(酸法树脂)。碱催化:反应Ⅰ快,生成多羟甲基衍生物,受热后可固化,热固性酚醛树脂(碱法树脂)。 氨基树脂原料:氨基化合物:脲(H2N-CO-NH2)最重要,三聚氰胺次之;醛类化合物:甲醛水溶液。缩聚反应两步:Ⅰ羟甲基化反应;Ⅱ缩合反应。

间歇法生产,以六亚甲基四胺为催化剂,缩聚后得氨基树脂水溶液,经处理后得电玉粉、玻纤模压料。

21 写出环氧树脂、不饱和聚酯树脂的主要单体、固化剂及固化机理。

—环氧树脂原料:双酚A、环氧氯丙烷,NaOH为催化剂。反应分两步进行:Ⅰ开环加成;Ⅱ脱除HCl形成环氧基团。环氧树脂固化机理:1 催化固化机理(1)路易氏酸作用下为阳离子聚合机理(BF3)(2)路易氏碱作用下为阴离子聚合机理(叔胺);2 固化剂参与固化反应的固化机理(1)胺类与环氧树脂的固化反应,伯胺基含有两个活泼氢,可与两个环氧基反应。(2)酸酐与环氧树脂的固化反应(酯化反应)。环氧树脂固化剂:(1)胺类固化剂(活性大,可室温固化),(2)酸酐固化剂。

不饱和聚酯树脂原料:不饱和二元酸:顺丁烯二酸或其酸酐(马来酸酐);饱和二元酸:邻苯二甲酸酐、间苯或对苯二甲酸等;二元醇:丙二醇、二乙二醇等。不饱和聚酯树脂的固化过程:1 固化剂 自由基引发剂:BPO、过氧化甲乙酮等;活化剂(促进剂):环烷酸钴、二甲基苯胺等(室温)。2 凝胶和固化。 22 工程塑料有哪些?说明其聚合方法。 —通用工程塑料:聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)、聚苯醚(PPO)、聚对苯二甲酸酯类(PBT,PET)。

聚酰胺的合成与生产流程:尼龙-1010的合成原理


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