1、(5分)高分子材料的合成生产,包括几个过程?其中聚合过程应主要哪些问题? 过程:
原料准备与精制:包括单体,溶剂,去离子水等原料的贮存,洗涤,精制,干燥,浓度调整等过程。 催化剂或引发剂的准备和配制:包括聚合用催化剂,引发剂和助剂的制造,溶解,贮存,浓度调整等过程。
聚合反应:包括聚合釜为中心的有关热交换设备及反应物料的输送等过程。psas
分离过程:包括未反应单体的回收,溶剂和催化剂的脱除,低聚物的脱除等过程。
聚合物后处理:包括聚合物的输送,干燥,造粒,均匀化,贮存,包装等过程。
回收:主要是未反应的单体和溶剂的回收和精制。
聚合注意问题:单体,所有分散介质和助剂不能含有影响聚合反应或影响聚合物泽的杂质 反应条件应非常稳定以使平均分子量和分子量分布在要求范围内,聚合反应必须有重复性。
聚合生产设备不能污染聚合物,多数情况下应采用不锈钢,搪玻璃或不锈钢碳钢复合材料等制成。
2、(发热体5分)聚会反应的原材料为何有严格的精制和准备?
如果存在杂质会产生各种影响。
杂质对催化剂的潜在影响:降低催化作用,使催化剂失效,分解催化剂。
杂质对聚合反应的潜在影响:阻聚,产生链转移,产品泽异常。
3、(10分)请叙述自由基聚合生产工艺四种实施方法的工艺特点及主要控制因素。
聚合方法 | 本体聚合 | 乳液聚合 | 悬浮聚合 | 溶液聚合 |
聚合 过程 | 主要操作方式 | 连续 | 连续 | 间歇 | 连续 |
反应温度控制 | 难 | 易 | 易 | 易 |
单体转换率 | 高(低) | 可高可低 | 高 | 不高 |
分离回 收及后 处理过程 | 工序复杂程度 高保真拾音器 | 单纯 | 复杂 | 单纯 | 溶液不处理则单纯 |
动力消耗 | 少三爪卡盘结构 | 稍大,产品为乳液则少 | 稍大 | 溶液不处理则少 |
产品纯度 | 高 | 有乳化剂混入 | 有分散剂混入 | 低 |
废水废气 | 很少 | 胶乳废水 | 废水 | 溶剂废水 |
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控制因素:
4、(5分)悬浮聚合过程中,影响粒径大小及分布的因素有几点?
反应器几何形状:如反应器长径比,搅拌器形式与叶片数目,搅拌器直径与釜径比,搅拌器与釜底距离等。
操作条件:如搅拌器转速,搅拌时间,聚合时间的长短,两相体积比,加料高度,温度等。
物料的物理性质:如两相液体的动力粘度,密度以及表面张力等。
5、(15分)悬浮聚合原材料中的分散剂应具备哪些条件?请叙述它与搅拌系统的彼此关系。
具备条件:在有机分散相与水连续相的界面之间应当存在保护膜或粉状保护层以防止液滴凝结
彼此关系:反应器的搅拌装置应具有足够的剪切速率以使凝结的液滴重新分散。
搅拌装置的剪切力应当能够防止两相由于密度的不同而分层。
6、(10分)自由基聚合过程中,为何必须使物料达到设定的反应温度后,才能加入引发剂?
聚合反应的反应温度其实是一个温度范围,在这个范围内都可以发生聚合反应,所以我们制备的产物其实是同系混合物。如果我们要让分子量分布宽度窄一些,就应该在设定温度下投入引发剂,促使反应进行,使得产品性能更加均衡,一致。
真空吸砂机7、(15分)乳液聚合有哪些破乳的方法,请叙述稳定与破乳之间的辩证关系。
破乳方法:加入电解质,改变PH值,机械破乳,低温冷冻破乳,稀释破乳。
辩证关系:稳定的乳状液是由互不相容的分散相和分散介质组成,如果对稳定的乳状液进行一些处理(比如在乳状液中加入电解质,对乳状液进行冷冻或搅拌等),可以破坏原来的乳状液稳定性;如果解除这些处理,乳状液又可以恢复稳定性。
8、(5分)缩聚反应的定义及工艺特点是?请讨论原料配比对分子量的影响因素。
定义:含有反应官能团的单体经缩合反应析出小分子化合物,生成聚合物的反应。
工艺特点:
缩聚反应为逐步进行的平衡反应
原料配比对产品分子量的影响
缩聚物端基的活性基团将影响成型时的熔融粘度
反应析出的小分子化合物必须及时脱除
影响因素:当二官能团单体的摩尔比完全相等时,如果缩聚反应充分进行,理论上可以得到分子量无限大的产品。事实上受到精度限制、系统中杂质影响、反应过程中少量官能团受热分解或部分单体挥发逸出等因素制约,无法使两者配比真正相同。
9、(15分)溶液聚合中,溶剂的作用有哪些?均相与非均相的溶液聚合,对溶剂的要求有何不同?
作用:
降低反应温度,稳定反应条件
使难熔的单体溶解以促进反应(可避免单体分解)
降低体系粘度,吸取反应热,有利于热交换
可与引产物小分子共沸煮出,及时予以清除(或反应除去)
某些溶剂可兼顾起到缩合剂或催化剂的作用
要求:
10、(15分)pu铜绿微囊藻的生产工艺中,R值有何意义?为什么pu能覆盖高分子材料的所有品种?R称为异氰酸酯指数,R=-NCO(摩尔量)/-OH(摩尔量)
意义:合成预聚体时,可由R值大小,来控制预聚体的分子量及端基结构,也控制了扩链反应的发生与否。
原因:(1)硬度范围宽。(2)强度高。(3)性能的可调节范围大。(4)耐磨。(5)耐油。(6)耐臭氧性能优良。(7)吸震、抗辐射和耐透气性能好。
聚氨酯的各种分子量和羟基值都可以通过工艺和配方改变,所以覆盖面广。