高聚物合成工艺课后题答案.doc

高聚物合成工艺课后题答案
1生产单体的原料路线有哪几种?试比较它们的优缺点?
答:①石油路线:目前最主要的单体原料路线②煤炭路线:乙炔,电石生产需大量电能,经济上不合理,由于我国历史原因和资源情况,乙炔仍是高分子合成的工业的重要原料。③可再生资源路线,原料不充足,成本高,但充分利用自然资源,变废为宝的基础上,小量生产某些单体出发点还是可取的。
2、如何有C4馏分制取1,3丁二烯?
①用C4馏分分离出来的丁烯进行氧化脱氢制取②将裂解气分离得到的C4馏分用PM下进行萃取蒸馏抽提制取。
第三章本体聚合
1、简述高压聚乙烯工艺流程
答:精制的乙烯进入一次压缩(一级);来自低压分离的循环乙烯与相对分子量调节剂混合后,进入一次压缩机入口,压缩至250MPa,然后与来自高压分离器循环乙烯混合后进行二级压缩;冷却单体进入聚合反应器,引发剂溶液用高压泵送入进料口或直接进入气相聚合;然后高压分离、低压分离挤出切粒,未反应单体分离循环使用。
2、高压PE有哪两种主要工艺路线?各有什么特点?
管式反应器进行、反应釜中进行两条主要工艺路线
管式反应器反应中:物料在管内呈柱塞状流动,无返混现象,反应温度沿反应管长度而变化,得高压聚乙烯分子量分布较宽,耐高压。无搅拌
系统,长链分枝少。生产能力取决于反应管参数。
釜式反应器:物料可充分混合,反应温度均匀,还可分区操作。耐高压不如管式,反应能力可在较大范围内变化,反应易控制。PE分布窄,长链分枝多。
3、高压PE合成反应条件比较苛刻,具体条件如何?为什么采用这样的工艺条件?
反应温度设在150℃~330℃,原因有二:①乙烯无任何取代基,分子结构对称,纯乙烯在350℃以上爆炸性分解,从安全角度,避免因某些特殊不可预知的因素造成温度上升,引发事故,故使T<330℃②PE熔点为130℃,当T<130℃时造成大量PE凝固,堵塞管道,同样造成反应难以进行,造成事故,故最低温度不低于130℃,一般温度大于150℃。
反应在低压下进行,原因:乙烯常压下位气体,分子间距离远,不易反应,压缩后,分子间距离显著缩短,极大增加了自由基与单体分子之间碰撞几率,易反应,在100~300MPa下,C2H4接近液态烃,近似不可压缩状态,其次T上升,需压力也增加,才能使PE与单体形成均相状态,保持反应顺利进行。
转化率15~30%:明显低于其他单体本体聚合,f造成大量乙烯需要循环使用。—CH高,热容小,f提高1%,温度上升12~13℃,如果反应热不能及时移除,极易造成温度急剧上升,从而造成爆炸发生,故一般提高f困难,另外提高f,PE含量,易发生分相,需更高压力才能保持均相f上升困难。
4、本体法聚合工艺常需分段,为什么?试以本体法啊VC聚合工艺为
例分析。
首先分段聚合原因:①从工程上,预聚时粘度低流动性高,对反应器要求不高,后聚时粘度高,流动性差,对搅拌器要求很高②机理上,预聚时转化率不高,粘度不大,聚合热易排出,可采用较高温度下较短时间内,利用搅拌加速反应,以使自动加速现象提前到来,缩短了聚合周期,提高了效率。后期,降低温度,? 降低,充分利用自动加速现象,使反应基本上在平稳条件下进行,避免由于自动加速现象而造成局部过热,既保证了安全生产又保证了质量。
其次,对PVC而言,当f小于20%物料固液共存,而f≥40时表现为干燥粒子,不同f物料呈现不同相态,对传质、传热要求明显不同,对反应器要求也不同,故采用了分段聚合。
5、简要讨论本体聚合的工艺特点
杂质少,产品纯净;工艺流程相对较短,所需设备少;反应器要求相对较高,反应热移除相对困难;单程转化率相对较低,多采用分段聚合;产物分子量分布相对较宽,反应后期传热传质困难,凝胶效应严重。
6、自由基聚合引发剂有哪些种类?如何进行选择?其中过氧类有哪些类型?
过氧化物类、偶氮类、氧化还原体系等。过氧类有烷基过氧化氢类、过氧酸类、过氧化二烷基、过氧化二酰基、过氧化碳酸二酯类、过氧化磺酸酯类氢过氧化物等。选择方法根据分解活性能、分解速度常数选择。①根据聚合方法选取,悬浮、本体、溶液聚合选择油溶性引发体系,乳液聚合选择水溶性引发体系。根据操作方式和反应温度,间歇聚合依据反应时间,连续聚合依据停留时间选取与反应时间同数量
级半衰期的引发剂;高温热分解型、低温氧化还原体系。再者根据用途不同选择,过氧类易着色,有毒等。
7、从高分子化学原理出发,简要讨论控制自由基聚合产物分子量的主要手段
根据自由基聚合原理可知,影响M主要因素:聚合反应温度,引发剂浓度、单体浓度、链转移剂种类及用量。应严格控制引发剂使用量,严格控制反应温度;选用适当链转移剂品种及用量。一般[I]增加,Rp也增加,严重时反应失控,另外残留量提