聚合物合成工艺学部分复习题的参考答案

聚合物合成工艺学部分复习题的参考答案一、针对工业上悬浮法聚合生产聚氯乙烯的的生产工艺，回答下列问题：1、写出聚氯乙烯向单体转移终止的反应式。2、简述悬浮法生产聚氯乙烯的工艺过程。（1）准备：计量去离子水→聚合釜→开启搅拌→依次加悬浮剂溶液、水相阻聚剂硫化钠溶液、缓冲剂碳酸氢钠溶液。（2）聚合：聚合釜内升至规定温度→加溶有引发剂的单体溶液→开始聚合（严格控温，温度波动≤±0.2℃，冷凝器用于单体蒸发冷凝回流排出聚合热）→釜压达规定值→结束反应→加链终止剂→贮液罐。（3）分离单体：贮液罐→减压脱除大部分未反应单体→含2－3％VC的PVC浆料→热交换器预热→单体剥离（汽提）塔顶，PVC浆料与塔低通人的热的水蒸气做逆向流动，VC与水蒸气一同逸出→PVC浆料（10－5－10－6VC质量分数）→塔底→热交换器冷却。（4）聚合物后处理：经冷却的PVC浆料→离心机，脱除盐水，得到含水20－30％的滤饼→螺旋输送机→气流干燥器，热风干燥→旋风分离器，除去湿的空气→沸腾床干燥器，挥发物0.3%-0.4%→滚筒筛，筛分除去大颗粒树脂→料斗→成品包装。3、氯乙烯的沉淀悬浮聚合只到转化率70％后才有明显的自动加速现象，为什么？转化率70％之前，体系内存在含VC27％的PVC树脂颗粒（凝胶体）和单体液滴，聚合热由单体液滴的蒸发冷凝排除，同时由于凝胶体内PVC分子链堆砌疏松，能进行正常的链增长和向单体转移的链终止反应，自动加速现象尚不明显。转化率达70％时，体系内单体液滴已近乎消失，同时由于转化率的提高，凝胶体内PVC分子链堆砌较紧密，链终止反应受阻，而凝胶体内尚能进行正常的链增长，因此自动加速现象明显，转化率80％后聚合反应速率逐渐降低。二、针对工业上丁基橡胶的生产工艺，回到下列问题：1、设计合成丁基橡胶的大致生产配方。异丁烯/异戊二烯：质量比为97:3；异丁烯的质量分数为25％－40％；溶剂氯甲烷，质量分数为50％－70％；引发剂AlCl3：0.2%-0.3%(以单体量计算)；共引发剂水：0.002%（以AlCl3量计算）；分子量调节剂：乙烯或丙烯。2、写出合成丁基橡胶的反应式。3、简述丁基橡胶的工业生产工艺过程。准备：在引发剂罐中，用氯甲烷将引发剂稀释至一定浓度后，加入聚合釜；单体异丁烯、异戊二烯与一定比例氯甲烷混合均匀后，冷至－100℃；已冷却的单体溶液在管路中与已经冷至－100℃的分子量调节剂乙烯或丙烯混合，然后泵入聚合釜。聚合：聚合温度控制在－100℃至－103℃，聚合终点控制异丁烯转化率为75%-95%，异戊二烯转化率为45%-85%；聚合物不饱和度1.5%；釜内带有强力搅拌，反应热借助夹套中液态乙烯的蒸发而移除。分离：含有大量未反应单体和溶剂的聚合物淤浆从反应釜顶部溢流出，在管路中与防老剂混合；进入一级闪蒸器，用热的水蒸气快速脱除未反应单体和溶剂；再进入二级闪蒸器，进一步脱除残留的未反应单体和溶剂；聚合物以细颗粒状态析出于水中；引发剂残渣溶解于水中。聚合物后处理：聚合物的水悬浮混合物经振动筛除去部分自由水，再经挤压干燥器干燥，然后成型、包装成成品。三、针对聚丁二烯橡胶（PBR）的合成工艺，回答下列问题：1、所采用引发剂的基本组成有哪些？配制该引发剂时应注意什么？（1）Ni－三元引发剂，Ni－三元引发剂的化学组成：（2）注意原料中微量的水和氧能与引发剂组分中的金属有机化合物剧烈反应，而使引发剂失活，因此原料中的水和氧在进入聚合釜之前必须除尽。2、说明聚丁二烯橡胶合成工艺过程中出现的挂胶现象，并解释其危害、成因及应采取的措施。挂胶：合成一段时间后，釜壁、釜底、搅拌桨叶、管道、泵等处沉积一层结实的胶膜，这种现象称之。危害：随胶膜的越结越厚，会导致严重传热不良，搅拌困难，产品质量下降，甚至堵塞管道。成因：分子链上双键交联，产生不溶聚合物凝胶；引发剂活性低，物料釜内停留时间较长；釜壁粗糙；聚合温度较低；聚合物粘度大。措施：选择溶解性好的溶剂；提高引发剂活性；釜壁抛光处理；控制转化率。3、说明聚丁二烯橡胶生产过程中采用的跃升反应措施，并写出反应式。聚合初期制备分子量较低的聚合物，后期加入跃升剂使聚合物分子量在较短时间内成倍增长，然后加终止剂，立即出料。这种方法可以一定程度上解决传热和挂胶的问题。