聚合物合成工艺学思考题及其答案 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/6/26 19:14:35星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

15. 自由基乳液聚合中乳化剂的分类并举例说明,并简述不同乳化剂的稳定性作用原理。 答:乳化剂按物质分类:表面活性剂、天然产物或其加工产品、高分散性粉状固体 乳化剂按分子质量大小分类:低分子乳化剂、高分子乳化剂

乳化剂按亲水基团性质分类:阴离子型、阳离子型、非离子型、两性离子型。

原理:a. 高分散性的粉末状固体物质:其主要作用是吸附于分散相液滴表面,好似在液滴表面形成固体薄膜层。b. 某些可溶性天然高分子化合物:其主要作用是在分散相液滴表面形成了坚韧的薄膜层。

第四章

1.简述阴离子聚合阳离子聚合工业上应用。

2. 什么是Ziegler-Natta催化剂,它的组成如何。

答:中文译名 “齐格勒-纳塔”催化剂,由三乙基铝与四氯化钛组成,是一种优良的定向聚合催化剂。

催化剂又称触媒,可以组合成Ziegler-Natta触媒的化合物种类相当多,Ziegler-Natta触媒可由下列的化合物组合而成:

⑴周期表中第ⅣB到第ⅧB族的过渡金属化合物

⑵周期表中第IA到第ⅢA族的金属所组成的有机金属化合物 其中过渡金属化合物为触媒,而有机金属化合物为助触媒。 3. 简述配位聚合生产工艺。

答:该过程一般包括原料准备,催化剂制备,聚合,分离,后处理。(1)原料处理包括:a单体纯度;b要求原料单体要进行精制,再通入净化剂(如硅油、活性炭)。(2)溶剂选择及精制:应考虑对活性中心,是否引起催化剂中毒,熔沸点,溶解度等。一般选用脂肪烃。且而后也须经行脱出水分,除杂等。(3)在配位聚合应严格控制催化剂的种类、用量、和配位条件(加料次序、温度、时间等)。(4)聚合时考虑反应介质中不含水分借进行干燥处理,一般需要干燥处理,采用比表面积小的,如矮胖型的 。(5)对聚合方法选择应考虑:聚合物要有一定的分子量分布和如何提高聚合速率,溶液法和本体法(有淤浆法,溶液法,本体气相法及本体液相法)及反应热的去除如溶液法装有搅拌装置的斧式反应器气相法的沸腾床反应器。(6)为使所得产品达到使用要求及反应中未反应的除去因而要进行后处理,包括脱单体、脱灰(如用少量活性物质异丙醇)、分离干燥(如氮气进行闭路循环干燥)、溶剂回收,造粒等。

第五章

1. 分别简述线型缩聚物和体型缩聚物的定义、应用和生产方法。

答:定义:发生缩聚反应的单体所含有反应性官能团的数目全部为2时,经缩聚反应生成的最最终产物为高分子了聚合物。简称为线型缩聚物。如果一部分单体含有的反应性官能团数目大于2,则经缩聚反应生成的最终产物为体型缩聚物。

应用:线型缩聚物主要用作热塑性塑料、合成纤维、涂料、胶黏剂等。体型缩聚物则是热固性塑料、热固性涂料以及热固性胶黏剂的主要成分。

生产方法:线型缩聚物:熔融缩聚法、溶液缩聚法、界面缩聚法、固相缩聚法。

体型缩聚物:生产一般分两阶段进行: 第一阶段:先制成聚合不完全的预聚物 线形或支链形,液体或固体,可溶可熔;第二阶段:预聚物的固化成型再加入固化剂和加热加压条件下,进行交联固化。

2. 简述四种线型缩聚物生产工艺的定义并比较它们的优缺点和应用范围。(教材P113) (1)熔融缩聚法:无溶剂情况下,使反应温度高于原料和生成的缩聚物熔融温度,即反应器中的物料在始终保持熔融状态下进行缩聚反应的方法。

优点:工艺过程比较简单,由于不需溶剂,减少成本。生产工艺可用连续法,适合大规模生产,例如连续法合成纤维时不必分离聚合物而直接纺丝。 工业生产采用的方法

直接减压法(或提高真空度法):效果较好,但对设备制造、加工精度要求严格,投资较大。 通入惰性气体降低小分子副物分压法:优点是即可以降低小分子副产物分压,以能保护缩聚产物,防止氧化变色,一般需要配合较强的机械搅拌。但缩聚后期效果较差。 综合方法是先通入惰性气体降低分压,反应后期提高真空度

(2)溶液缩聚法:将单体溶解在适当溶剂中进行缩聚反应。规模仅次于熔融缩聚,适用于耐高温材料如聚砜、聚酰亚胺等合成。

特点:1.降低体系温度和粘度,有利于热量交换,反应平稳。2.不需要高真空度;可将小分子副产物共沸除去。3.缩聚产物可直接制成清漆、成膜材料、纺丝。4.使用溶剂后,工艺复杂,需要分离、精制、回收。5.生产成本较高。溶剂大多有毒,易燃,污染环境。

(3)界面缩聚法:将两种单体分别溶于两种不互溶的溶剂中,再将这两种溶液倒在一起,在两液相的界面上进行缩聚反应,聚合产物不溶于溶剂,在界面析出。界面缩聚的主要特点:界面缩聚是一种不平衡缩聚反应。小分子副产物可被溶剂中某一物质所消耗吸收。界面缩聚反应速率受单体扩散速率控制。单体为高反应活性,聚合物在界面迅速生成,其分子量与总的反应程度无关。对单体纯度与功能基等摩尔比要求不严。反应温度低,可避免因高温而导致的副反应,有利于高熔点耐热聚合物的合成。需要大量溶剂,产品不易精制。

(4)固相缩聚法:反应温度在单体或预聚物熔融温度以下单体或预聚体在固态条件下的缩聚反应。优点:反应温度低,反应条件缓和。缺点:原料要达到一定细度,反应速度慢,小分子不易扩散。

3. 简述熔融缩聚生产工艺。

答:熔融缩聚法是工业生产线型缩聚物的最主要方法。

缩聚物生产工艺主要分为原料配制,缩聚,后处理等工序。

第六章

1聚氨酯的定义和反应通式。

答:聚氨酯的定义:大分子主链中含有氨基甲酸酯基团NHCOO(又称氨酯键)的聚合物。

反应通式:

2从分子结构进行分析说明为什么异氰酸酯具有很高的反应活性?(P132-133)

答:异氰酸酯化合物中的-N=C=O基团是一个高度不饱和的基团,它的化学性能十分活泼,能与任何一种含有活泼氢原子的化合物相互反应,甚至能和一些含有极不活泼氢原子(即不易被钠所取代的)的化合物反应。

3. 简述一步法和两步法合成聚氨酯树脂的原理。(教材P135-137)

答:一步法:由异氰酸酯和醇类化合物直接进行逐步加成聚会反应以合成聚氨酯的方法

二步法

第一步合成预聚体

第二步预聚体进行扩链反应和交联反应

4. 分别举例说明合成聚氨酯的原料异氰酸酯、多羟基化合物、扩链剂、催化剂的类型。 答:1、异氰酸酯:按---NCO集团数目可分为二元异氰酸酯、三元异氰酸酯、聚合型异氰酸酯。按异氰酸酯R---NCO中集团R的性质可分为脂肪族及芳香族两大类。甲苯二异氰酸酯(TDI)是使用最广、耗量最大的一种异氰酸酯。

聚合型异氰酸酯、隐蔽型异氰酸酯、特殊类型的异氰酸酯

2、多羟基化合物:聚醚多元醇,由单体环氧乙烷、环氧丙烷或四氢呋喃开环聚合而成。聚酯多元醇,含有端羟基的聚酯多元醇,由二元酸与过量的多元醇反应二成,其分子量较低。其他类型多元醇:含磷、卤助燃剂型聚醚多元醇、汉羟基丙烯酸酯型聚合物。

3、扩链剂:二元醇类,一般为低分子量的脂肪族和芳香族的二元醇,如乙二醇、1,4-丁二醇等 二元胺类,芳香族胺类,联苯胺、3,3-二氯联苯二胺等

4、催化剂:叔胺类,三乙胺、三乙醇胺、丙二胺等 有机锡类化合物,二丁基锡二月桂酸酯、辛酸亚锡、油酸亚锡等

5. 从大分子结构方面阐述聚氨酯为什么会有广泛的应用和优异的性能。(教材P147) 答:聚氨酯的主要原料是有机多元异氰酸酯、多元醇化合物及扩链剂,醇类可为聚醚多元醇、聚酯多元醇等为软组分结构,异氰酸酯和扩链剂为硬组分结构,通过调整醇类、异氰酸酯、扩链剂的组成、比例;对于交联型聚氨酯又可调节交联剂种类及交联密度,从而获得有广泛的应用的和优异的性能的聚氨酯。

6.聚氨酯泡沫塑料的分类,其成泡原理是什么,发泡工艺有哪些。150-151 153-154

成泡原理:a. 泡沫的形成:在成泡剂的作用下,产生泡沫。b.泡沫的增长:新气体不断产生,泡孔膨大c. 泡沫的稳定:在泡沫增长阶段,气泡壁层变薄,要求聚合物有足够的分子量和交联。使用泡沫稳定剂.

发泡成型工艺:a.手工发泡:计量加入反应物,经高速搅拌混合数秒后,立即倾入模具内进行发泡成型b.浇铸法 (模塑法):均匀的发泡混合料定量地注入金属模具内进行发泡,预熟化,然后脱模,再加热充分熟化c. 喷涂法:借助压力使各组分在喷枪内混匀,然后喷涂于施工物表面上进行现场发泡成型。d. 块状法:连续的机械浇注发泡工艺,其成型泡沫体的