北化聚合物制备工程模板Word格式.docx
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三异丁基铝,采用铝镍陈化,稀硼单加加入方式。
二、简述题(20分)4道题目每题5分
1.写出以下缩写的聚合物中文名称,并指出其聚合机理和工业实施方法。
PP、HIPS、PA66、NBR、EPS、PVA
答:
PP聚丙烯,配位聚合,本体聚合
HIPS高抗冲聚苯乙烯,自由基聚合,本体聚合
PA66,尼龙66,缩合聚合,熔融缩聚、固相缩聚
NBR,丁腈橡胶,自由基聚合,乳液聚合
EPS,发泡聚苯乙烯,自由基聚合,悬浮聚合
PVA,聚乙烯醇,自由基聚合,溶液聚合
2.对于相同的聚合反应过程而言,请作图表示分别采用间歇反应器、平推流反应器、单级理想混合反应器、多级理想混合反应器(以3级理想混合反应器为例)时反应器内单体浓度的变化趋势。
间歇反应器、平推流反应器、单级理想混合反应器、多级理想混合反应器的反应器内单体浓度的变化趋势:
(a)间歇反应器内物料浓度变化(b)平推流反应器内物料浓度变化
(c)单级理想混合反应器内物料浓度变化(d)多级理想混合反应器内物料浓度变化
3.采用间歇反应器、平推流反应器、单级理想混合反应器进行活性阴离子聚合制备SSBR,请说明三种反应器对产物结构的影响,并解释原因。
活性阴离子聚合其活性中心是阴离子,在没有活泼氢、氧气等杂质存在时,其具有很长的寿命。
采用间歇反应器,所有物料一次加入,活性中心增长的时间相同,所得SSBR具有分子量分布很窄的特点。
采用平推流反应器,物料连续加入,引发剂也连续加入,生成的活性阴离子中心增长的时间也相同,所得SSBR具有分子量分布窄的特点。
采用单级理想混合反应器,物料连续加入,引发剂也连续加入,生成的活性阴离子中心存在停留时间分布,活性中心增长的时间差异很大,导致所得SSBR具有较宽的分子量分布。
4.控制单体转化率是聚合工艺调节常见手段,请说明ESBR工业生产和PVC悬浮聚合工业生产控制单体转化率的目的,并简要解释其原因。
ESBR工业生产控制转化率的目的是控制聚合物组成分布均匀,控制凝胶含量,其原因是苯乙烯与丁二烯共聚可减少烯丙基自由基的产生,即使这样,当转化率达到一定程度后,因苯乙烯量减小,上述反应由会明显发生,导致乳聚乳聚丁苯橡胶的凝胶含量增大,产品性能下降,转化率提高,也会影响共聚组成及其分布,对产品性能产生显著影响。
聚氯乙烯工业生产控制转化率的目的是调控颗粒形态,其原因是:
转化率小于70~75%时,VC-PVC体系以两相存在:
一相是接近纯单体相,另一相是PVC被VCM(25~30%)所溶胀的聚氯乙烯富相。
这阶段纯单体相的饱和蒸汽压加上水的蒸汽压,就等于聚合釜的操作压力,PVC颗粒内外压力相平衡。
转化率大于70~75%时,纯单体相消失,大部分VCM溶胀在聚氯乙烯的富相内,其产生的VC分压将低于VC饱和蒸汽压或釜的操作压力。
继续聚合时,外压将大于颗内压力。
颗粒塌陷,表皮折叠起皱、破裂,新形成的聚氯乙烯逐步充满粒内和表面的孔隙,而使孔隙率降低。
同时,体积收缩吸塑包装、紧裹粒子,使结构致密。
因此,欲制得疏松型树脂,除分散剂、搅拌等条件合适外,最终转化率应控制在85%以下。
三、选择题(30分)每题2分,按空平均;
选错不给分,少选给一定分数。
1、下列资源属于可再生资源的是(ACF)。
A.植物油;
B.煤炭;
C.淀粉;
D.废塑料;
E.石油;
F.纤维素
2、使用了离子型和非离子型乳化剂配方的乳液聚合体系,其储存温度应高于(D),低于(AB)。
A.浊点;
B.转相点;
C.单体的沸点;
D.三相点
3、反应条件相同,且最终转化率相同的条件下,所需反应器体积最小的应是(D)
A.两级串联理想混合反应器;
B.三级串联理想混合反应器;
C.单级理想混合反应器;
D.四级串联理想混合反应器
4、提高乳液聚合反应速率,能够采用(ADE)。
A.增加乳化剂浓度;
B.增加水油比;
C.增大搅拌强度;
D.增大引发剂浓度;
E.加入电解质;
F.降低乳化剂浓度
5、PET熔融缩聚最后一个反应器提高聚合温度,提高真空度将使(BC);
聚苯乙烯反应后期升高温度将使(ACD)。
A.转化率提高;
B.分子量提高;
C.熔体粘度下降D.分子量降低
6、在后处理过程中脱挥是指(B),脱灰是指(D)。
A.脱除单体;
B.脱除溶剂;
C.脱除水;
D.脱除过渡金属催化剂
7、聚氯乙烯工业生产经过(B)控制聚合物分子量,乳液丁苯工业生产经过(C)调节聚合物分子量,聚烯烃工业生产经过(E)调节聚合物分子量。
A.反应时间;
B.温度;
C.硫醇;
D.乳化剂E.氢气;
F.溶剂
8、甲基丙烯酸甲酯悬浮聚合按照(B)成粒,氯乙烯乳液聚合按照(C)成粒。
A.单体液滴成粒机理;
B.珠状成粒机理;
C.胶束成粒机理;
D.粉状成粒机理
9、玻璃化效应常发生在(AC):
A.乳液聚合;
B.溶液聚合;
C.悬浮聚合;
D.本体聚合
10、聚氯乙烯能够采用(ACD)制备。
11、工业生产聚乙烯(LDPE和HDPE)采用的反应器包括(ACE)
A.釜式反应器;
B.反应挤出机;
C.管式反应器;
D.塔式反应器;
E.流化床反应器;
F.薄膜反应器
12、反应器流动模型接近于理想混合流模型的是(CE),反应器流动模型接近于平推流模型的是(BDF)。
A.间歇釜式反应器;
B.管式反应器;
C.单级连续釜式反应器;
F.反应挤出机
13、聚氯乙烯悬浮聚合选用(B),顺丁橡胶工业过程选取(C),PET熔融缩聚选取(D)。
A.锚式搅拌桨;
B.平桨;
C.双螺带搅拌桨;
D.表面更新型搅拌桨;
E.推进式搅拌桨;
F.涡轮式搅拌桨
14、醋酸乙烯溶液聚合采用甲醇作为溶剂,能够起到(AC)作用。
A.链转移剂;
B.引发剂;
C.传热介质;
D.链终止剂
15、聚氯乙烯工业生产经过(BCDF)调节聚合物的颗粒形态。
C.转化率;
D.分散剂;
E.链转移剂;
F.搅拌转速
四、流程与工艺(25分)
1.试用流程框图和必要的文字描述镍系顺丁橡胶聚合生产工艺,并简述其产品质量的控制方法。
(15分)-框图5分,文字描述5分,简述控制方法5分。
或者
溶液聚合法生产顺丁橡胶的主要工序有以下几个:
①催化剂、终止剂和防老剂的配制与计量;
②丁二烯的聚合;
③胶液的凝聚;
④橡胶的脱水和干燥;
⑤单体、溶剂的回收和精制。
催化剂经配制、陈化后,与单体丁二烯、溶剂油一起进入聚合装置,在此合成顺丁橡胶。
胶液在进入凝聚工序前加入终止和防老剂。
.胶液用水蒸气凝聚后,橡胶成颗粒状与水一起输送到脱水、干燥工序。
干燥后的生胶包装后去成品仓库。
在凝聚工序用水蒸气蒸出的溶剂油和丁二烯经回收精制后循环使用。
顺丁橡胶的主要技术指标包括门尼粘度,灰分,挥发分,凝胶含量,顺式1,4含量等,为了达到质量指标,在聚合配方、催化剂陈化方式确定后,选择适宜的工艺指标(工艺条件)就成为保证优质、高产的关键。
控制这些工艺指标常见的方法是:
①温度在固定的冷冻盐水进出口温度后,一般是将丁油预冷及预热,改变催化剂、稀释油进料量来控制。
②转化率一般见改变催化剂用量、配比或丁油浓度、聚合温度可反应时间来控制。
③门尼粘度一般是用改变铝、硼(或镍)组分的用量,改变聚合温度来调节。
2.某公司需要制备各种聚苯乙烯原料用于评价、筛选,具体要求见下述:
①A-PSt:
分子量分布≤1.1,相对数均分子量≤100,000
②B-PSt:
球状粒料,粒径~1mm或更大,相对数均分子量≤100,000
③C-PSt:
粉料,粒径约50~300nm
④D-PSt:
透明粒料,相对数均分子量≤200,000
⑤E-PSt:
相对数均分子量≥400,000,且必须采用自由基聚合。
请针对上述5种聚苯乙烯的具体要求,设计所需要的聚合方法(如指定聚合方法,则无需选择新的方法)、实施方法,并提出相应的反应器形式和操作形式。
(10分)――评分标准:
每题2分,按照要求平均给分。
1A-PSt:
根据分子量及其分布的要求,确定采用活性阴离子聚合方法,采用溶液聚合实施方法,采用釜式反应器,采用间歇操作,能够达到预期目的。
2B-PSt:
根据产品形态要求,确定采用自由基聚合方法,采用悬浮聚合实施方法,采用釜式聚合反应器,采用间歇操作,能够达到预期目的。
3C-PSt:
根据产品形态要求,确定采用自由基聚合,采用乳液聚合实施方法,采用釜式聚合反应器,采用间歇操作,能够达到预期目的。
根据产品形态要求,确定采用自由基聚合,采用本体聚合实施方法,采用釜式或塔式聚合反应器,采用间歇或连续操作方式,能够达到预期目的。
根据产品要求,采用自由基聚合,采用本体聚合实施方法,采用理想混合反应器,控制聚合温度较低,控制转化率较低(40~60%),能够达到预期目的。
五、计算题(15分)评分标准:
基本参数计算3分,每种反应器计算各3分,反应器比较3分;
列出相关方程给一定分数;
计算结果错误,扣
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