《聚合物制备工程》第1章绪论试题及答案.docx

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1、第一章绪论聚合物生产过程1 .聚合物生产过程的基本内容包括什么？2 .聚合物制备工程的内容主要包括哪些方面？3 .举例说明如何选择某种聚合物的聚合实施方法？4 .如何评价生产工艺合理及先进性。5 .思考题：开发新产品或新工艺的步骤和需注意的问题有哪些？6 .思考题：是否存在从聚合物单体到聚合物材料制品的最简化路线？举例说明。聚合物工业与可持续发展1 .三烯、三苯是哪些化学品？简述三烯、三苯和乙炊的来源。2 .聚合物工业的原料来源有哪些及其分类（是否属于可再生资源）？3 .思考题：如何实现聚合物工业的可持续发展？4 .思考题：可降解聚合物材料有哪些种类？此类材料的发展和使用具有哪些意义？参考答案

2、聚合物生产过程1 .聚合物生产过程的基本内容包括什么？答：任何聚合物的生产过程的都基本包括：生产准备，催化剂配制，聚合过程和后处理及回收四大过程。生产准备过程包括原料准备、公用工程的准备。催化剂的配制过程主要指催化剂的制备或配制与溶解：聚合过程是聚合物生产过程的核心，是决定产品质量的宙要工序或过程；后处理过程相当豆杂和繁多，尤其对于生产固体聚合物的生产过程，因采用的聚合实施方法不同，采用的后处理方式也不一样。但归纳起来不外乎有：分岗工序、脱挥工序、脱灰工序、干燥工序、添加助剂（防老剂、增塑剂、加工助剂等）、产品形状处理工序（造粒、压块、切片），对于直接使用乳液的场合还需加涧湿剂、消泡剂。除此之

3、外聚合物后处理过程还包括，单体和溶剂的回收与精制工序。2 .聚合物制备工程的内容主要包括哪些方面？答：聚合物制备工程是以高分子材料科学与化学工程学为理论基础的工程学科：其生产加工的对象包括对天然高分子材料的改性和人工合成高分子材料的工业化生产。聚合物制备工程包括的内容是合理设计及选用最佳的聚合实施方法，合理设计及选用相应的反应器，合理选择原料、催化剂的制备或精制工序，合理地选择或设计后处理工序设备,过程的优化或系统化及其控制方法以及三废处理等工序设备的设计等。3 .举例说明如何选择某种聚合物的聚合实施方法？答:目标聚合物采用何种方法（何种聚合历程何种聚合实施方法）生产首先是由单体的性质决定：单

4、体的结构性质决定其是进行逐步聚合还是进行连锁聚合，进一步决定是进行阴离子聚合、阳离子聚合、配位阴离了聚合还是自由基聚合。其次单体水溶性大小乂进步决定是进行水溶液聚合还是进行溶液聚合,是进行正相悬浮（乳液）聚合还是进行反相悬浮（乳液）即单体的性质苜先决定可采用的聚合历程,在可进行多种历程F，再看所用引发剂的性质如何，若在满足产品性能的前提下有多种聚合历程，应优先选择投资少、工艺简单的工艺，在催化剂体系决定后，再选择出合理的具体实施方法.如丁二烯虽可进行阴岗子聚合、配位阴离子聚合及自由其聚合，但若采用自由基聚合，产物凝胶含量非常大，根本不能作为橡胶使用，因此只能从前两个历程进行考虑。故现在有锂系顺

5、丁橡胶和锲系顺丁橡胶，均因两种催化剂的性质（遇水失活甚至爆炸）和产品的性能（高分子限的橡胶），决定其只能用溶液聚介，而不能用本体聚合的实施方法。另如，苯乙烯可采用阴离子聚合、阳离子聚合及自由基聚合，前两种历程存在操作控制难度高、投资大等，因此均采用控制难度低的自由基聚合，因自由基可以采用四种聚合实施方法，但R前多采用本体聚合或悬浮聚合为主。总之，目标聚合物采用何种聚合实施方法，首先由单体的决定，其次由选择的催化剂的性限决定，然后再考虑产品的用途和性能来决定。4 .如何评价生产工艺合理及先进性。答：生产工艺的合理与先进与否主要从下述几个方面进行评价：第一考察由该工艺生产出的产品的性能是否属于国际

6、先进水平，在此基础上还要考察所拟定的工艺产能大小、多种牌号生产的套用性：一般规律是生产规模越大，目标产品的性能月难易控制或达到。其次考察原料的来源的容易，原料的成本，尽量采用石油天然气路线或可再生资源路线,尽量不使用煤化工路线。第三，要评价所拟定的工艺路线中的原料单耗大小、能源的单耗大小，必须选择效费比最高，资源消耗低、碳排放量的工艺路线。第四，在上述基础上确定合理的控制手段，对于生产规模大的产品的生产，尽量采用国际先进的控制系统和仪表，确保在投资合理前提下，提r自动化程度，减小人为操作的误差，保证产品质量的稔定。,第五，在前述的五项内容的基础上，优先选择生产过程中三废排放少的工艺路线，三废少

7、的路线的基咄上，选择投资少效率高的三废处理方法的工艺路线。确保整个项目具仃最低或零生态影响。5 .思考题：开发新产品或新工艺的步骤和需注意的问题有哪些？答新产品的开发是一项综合化系统性极强的任务。要求开发者不仅掌握与高分子合成（高分子化学）和高分子应用（高分子物理）的知识，还需掌握与聚合物生产过程中的设备知识（包括国内外设备制造水平、国外能否出售该关键设备技术等）。在此基础上才可能开发出可供生产转化的新技术或新产品。对于新产品开发者来说，新产品的开发的流程不外乎包括以下几个方面：确定新产品的应用领域、使用方法和最终达到的性能。使用方法最为关键，不同的使用方法就要求聚合物具有不同的流变性能，而流

8、变性能乂与聚合物分子量大小及其分布、分子主链的极性、侧基的极性及侧基的而大小有关：在确定了使用方法后，确定哪类聚合物具有这样的制造可能性；在确定了聚合物类型后，选择适当的聚合单体：包括来源可靠性，经济性：在确定r聚合单体就可选择适当的聚合机理及聚合实施方法，开始迸行小试。确定第合使用要求和性能要求的小试工艺条件：确定三废排放点，做到三废最小甚至是零排放。根据小试工艺条件进行工艺放大设计，放大后的产品与小试产品进行评价，确认达到小试水平后，直接进行应用试验评价；当直接应用试盼合格后，就可进行再放大生产。确定设备的加工难易程度，制造的可行性。最终确定最佳的生产工艺流程和设符“编制新产品操作规程。6

9、 .思考题：是否存在从聚合物单体到聚合物材料制品的最简化路线？举例说明。答：很多产品可以从聚合物单体直接得到聚合物材料制品，这种路线也是聚合物制备工程中的最简化路线。如：塑胶跑道，就是浇注型聚氨酯，可以将二元醇或多元醇与二异很酸脑混合直接聚合得到。另一常见的例子就是有机玻瑞的制备，直接将甲有引发剂的单体MMA注入板式反应器中直接得到有机玻璃的制备过程。聚合物工业与可持续发展1.三烯、三笨是哪些化学品？简述三烯、三紫和乙快的来源。答三烯主要指乙烯、丙烯及丁二烯，三苯主要是苯、甲苯和二甲苯：乙烯的主要来源有三：是来自乙烯工程，即就是从石脑油（轻油）或原油直接高温高乐裂解得到。二是从发酵乙醇脱水制备

10、乙烯：三是从大然气制得的甲醇出发也可制得乙烯。目前三种路战的成本相差不大：丙烯可以有两种来源，一是乙烯工程，同乙烯，另一种来源是在石油炼化过程中也产生丙烯。丁二烯有两种路线可以得到，一是乙烯工程，直接从轻油裂解得到，二是从乙烯出发经反应得到丁二烯。上述三种烯垃是化学工业最基础的原料，是制备其他聚合物的关键原料。三苯的主要来源有二，一是石油裂解后产生芳煌，经重盛后得到：而是焦炭行业，由煤制备焦炭时也会生成多种芳攵3其中就有苯，甲苯和二甲苯。前者称为石油三苯，后者称为焦化三弟，三米也是化工行业的重要原料。2 .聚合物工业的原料来源有哪些及其分类（是否属于可再生资源）？答：工业化聚合物的生产的原料一

11、般有3条路线，即：石油化工路线：煤化工路线：天然聚合物路线；石油化工路线较煤化工路线具石清洁、价格便宜、原料多样化的特点，但石油路线是不可再生的路线，石油的逐渐枯竭将来会影响聚合物材料的多样性。煤化工路线也是一种不可再生的路线，煤化工技术路线虽可生产出像石油天然气路线那样多的原料，但因现有技术瓶颈仍不为大家所认可和接受，尤其是污染大，设备投资大，经济效益低。天然聚合物路线是目前大家追求的一种可再生路线，从天然聚合物改性可直接得到可具有实用化的材料,如木塑材料,但目前从天然聚合物制备橡胶材料还是空白：从天然聚合物（淀粉,纤维素）可以经过前催化得到甲醉、乙醉、丁醇等，可以从这些原料进一步制备乙烯、

12、丙烯及丁二烯等,从而可制备多种聚合物材料,如橡胶、纤维及塑料,但目前因粮食紧缺问题,也受到影响：3 .思考题：如何实现聚合物工业的可持续发展？答：石油、天然气、煤终究会消耗殆尽，人们在不断地探讨如何实现聚合物工业可持续发展的问侬聚合物工艺可持续发展与否有三乂含义，一是制符聚合物所需的原料可持续性供给问题，二是现有废弃聚合物材料的在利用问题：三是制得的目标聚合物材料能否在自然环境下能否降解问题目前可采用的措施可以归纳为：现有聚合物的再生利用：作为橡胶材料，目前已再生股的重豆利用为主。作为塑料材料，依据其可否降解，醉解与否，可分为：不可辞解和或水解的聚烯烧，仍以再生利用为主，尽管性能下降，但与新塑

13、料粒子掺混后仍可满足常规性能要求：对于可水解或醇解塑料如聚酯、聚酰胺，可直接将废弃物醇解成单体，重新聚合得到性能完全一样的产品。从可再生资源路线出发确定制备聚合物材料所需基础原料的合成路线；如从淀粉制备乳酸再从乳酸制符可生物降解的聚乳酸塑料4 .思考题：可降解聚合物材料有哪些种类？此类材料的发展和使用具有哪些意义？答：可降解聚合物分为生物可降解高分子、光降解聚合物及热降解聚合物三大类：（1）可生物降解高分子可生物降解的聚合物主链一般多为酯基，嵌胺基,肽键等三大类。天然高分子包括：淀粉及其相关聚合物、蛋白痂，聚院胺，纤维素甲亮素等,天然聚缩醛，天然聚附化合物.：从生化法制得的小分子单体制备而成的

14、合成聚合物，如聚乳酸（聚丙交酯），聚乙交酯,聚己内的等：从石油化工资源制备的可降解聚合物：聚己内的，聚丁二酸丁二解的，由己内酯核合成的聚犯酣，聚乙烯醇，聚碳酸而，聚磷脂(主链为磷酣基)等：细菌发醉制备的聚合物：聚羟基烷酸酯聚制基丙烯枝酯(PCA)(2)可光降解聚合物般聚合物主链必须含“黑基”结构，目前可由氧化碳与烯短聚合的到：还有一类光降解聚合物就是在将胸腺嘛呢引入聚合物主链上。(3)可焦降解聚合物可热降解聚合物很少，一般主链具有季碳结构的聚合物均可在加热的情况下降解为最初始的单体，H前有，PMMA.PIB.聚甲基米乙烯，聚富基丙烯酸酯(PCA),以及它们的共聚物开发可降解聚合物的意义在于：目前世界高分子材料生产和使用已跃居三大材料之首，每年产生近5000万吨废I日物，如此多的高聚物迫切需要进行生物可降解,以尽量减少对人类及环境的污染；研究及合成特定可生物降解高分子，用于人工组织，药物缓择，造福人类；研究天然可生物降解窈分子，可以了解生命的演变历史，从而进行仿生，制备新型医药或材料。