聚合物合成工艺学教案Word格式文档下载.docx

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《海外高分子的新进展》

《高分子合成化学》

《乙烯衍生物工学》

《缩合聚合》

《聚氨酯树脂》

李克友，张菊华，向福如

何天白，胡汉杰

冯新德

张旭之、王松汉

张留成、李佐邦

李绍雄，朱吕民

化学工业出版1997．6

化学工业出版社1997

科学出版社，1981.1

化学工业出版社1995

化学工业出版社1985

江苏科技出版社1992

教师

裴梅山

宋传洪

职称

教授，

讲师

单位

化学化工学院

授课时间

每学年上半学期

周次

第1周，第1次课

备注

章节

第一章绪论1

理论课（√）；

实践课（　）；

实习（　）

教　学

时　数

2

教

学

目

的

及

要

求

本章教学目的：

使学生了解高聚物合成发展过程，使学生了解高分子合成工业在国民经济和高科技中的重要地位和作用。

教　学　内　容　提　要

时　间

分　配

第一章高聚物合成发展过程

1．1高分子科学的形成

1．2高分子材料工业的发展

1.天然高分子材料2、改性天然高分子3、合成高分子

1．3.我国高分子工业的发展过程

1．4高分子材料的发展前景

高分子科学的形成高分子材料工业的发展1课时

我国高分子工业的发展过程高分子材料的发展前景1课时

重

点

与

难

重点：

要让学生通过了解高分子的发展与现状，认识到高分子工业对人类社会和科学发展的重要性，培养学生的事业心。

难点：

根据我国的高分子工业现状和美好前景激发学生学习积极性

讨

论

、

练

习

作

业

提出一些学生可能了解的问题引导课堂讨论。

1.试述高分子合成工艺学的主要任务。

2.简述高分子材料的主要类型，主要品种以及发展方向。

手

段

多媒体课件和讲授，放映电视教学片。

参

考

资

料

《化工咨询报告》，化学工业出版社，2002

《高分子化学》，周其凤，胡汉杰，化学工业出版社，2001

《海外高分子的新进展》，何天白，胡汉杰，化学工业出版社1997

《高分子合成化学》，冯新德，科学出版社，1981.1

《功能高分子与新技术》，何天白，胡汉杰，化学工业出版社2001

第1周，第2次课

第一章绪论2

本章教学目的有三：

一，了解本课程的主要内容，主要教学思想，工业合成聚合物的共性及相应的研究学习方法。

二，明确本课程对不同知识点的不同层次的具体要求。

高分子材料的分类及各类高分子材料的应用。

高分子化合物的一般生产过程可以划分为四个主要的共通阶段来加以认识即：

（1）原材料准备与精制包括单体的储存和提纯，催化剂的配制和溶剂的纯化等；

（2）聚合过程，包括连续聚合和间歇聚合；

涉及聚合过程中传热传质的反应釜换热的七种常用方式；

常用搅拌器的形式和适用粘度范围。

（3）聚合物的分离和后处理，包括不同合成方法中分离纯化聚合物的常用技术；

常用干燥设备如气流干燥器，流化床干燥器和挤压膨胀干燥机等。

（4）回收溶剂和单体的一般过程。

三，本课程的主要教学内容及方法，两个了解和三个掌握的基本要求。

高分子材料历史及现状介绍2学时，高分子合成的一般过程及要求2学时。

教学重点：

在调动学生学习高分子合成工艺学的积极性和了解工业合成高分子聚合物的一般过程。

教学难点：

要结合实际例子，高度概括高分子合成的共通性的过程，给学生留下深刻的印象，为下一步学习提供一种归纳总结的思想方法。

3.用方块图表示高分子合成材料的生产过程，说明每一步骤的主要特点及意义。

4.如何评价生产工艺合理及先进性。

5．开发新产品或新工艺的步骤和需注意的问题有哪些？

多媒体教学包括大量的图片和数据展示和讲授

第2周，第3次课

第二章生产单体的原料路线1

本章要求了解生产单体的三种原料路线，即煤炭路线，石油化工路线和农副产品路线。

重点掌握由石油化工路线制备三烯三苯的方法。

掌握石油裂解制烯烃，催化重整制芳烃的工艺流程。

了解如何由三烯、三苯合成其它单体、再由它们合成聚合物的路线。

了解如何由煤炭路线获得乙炔再合成单体、聚合物的路线，并掌握五种重要单体的合成方法。

1．石油化工路线

a．原油的炼制

b．石油裂解制烯烃

c．催化重整制芳烃

d．萃取精馏制丁二烯

e．以基本有机原料为基础合成单体、聚合物的路线

f．几种重要单体的合成方法

石油化工路线2学时，

1.石油裂解制烯烃的工艺过程

2.催化重整制芳烃

3.萃取精馏制丁二烯

.石油裂解制烯烃中丁二烯的萃取精馏

1．简述高分子合成材料的基本原料（即三烯、三苯、乙炔）的来源。

2．简述石油裂解制烯烃的工艺过程。

3．如何由石油原料制得芳烃？

并写出其中的主要化学反应及工艺过程。

4．画出C4馏分中制取丁二烯的流程简图，并说明采用两次萃取精馏及简单精馏的目的。

多媒体课件和讲授，放映石油裂解制烯烃的电视教学片。

《石油裂解气的深冷分离》，上海高桥化工厂，石油化工出版社，2001出版社。

《芳烃工学》，赵仁殿等，烃加工出版社2001。

《石油烃的裂解》，石油化工出版社，1976。

《聚合物制备工程》，中国轻工出版社，2001.1。

第3周，第4次课

第二章生产单体的原料路线2

2．煤炭路线

a．煤炭路线的基本方法

b．以乙炔为基础合成单体、聚合物的路线

3．其它原料路线

a..农副产品路线

b.天然气路线

煤炭路线和其它原料路线2学时

.五种重要单体的合成路线

催化重整制芳烃中的铂重整

1．简述从三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）、三苯（苯、甲苯、二甲苯），乙炔出发制备高分子材料的主要单体合成路线（可用方程式或图表表示，并注明基本工艺条件）。

2．如何由煤炭路线及石油化工路线生产氯乙烯单体？

第3周，第5次课

第三章高聚物的生产过程简述

一、学习掌握生产过程的六个工序，二、了解高聚物工厂工艺开发改进的一般过程

一、生产过程的六个工序

原料准备和精制过程，催化剂或者引发剂制备过程；

单体聚合过程；

聚合物分离过程；

后处理（洗涤和干燥等）过程；

回收过程

4.1高聚物生产过程的特点

4.2原材料的准备和精制

4.3引发剂和催化剂制备与保存

4.4聚合反应过程

4.5高聚物生产中的分离过程

4.6聚合物后处理

4.7回收过程

二、高聚物工厂工艺开发改进的一般过程

生产过程的六个工序1.5学时

高聚物工厂工艺开发改进的一般过程0.5学时

掌握生产过程的六个工序

生产过程的六个工序的目的和任务

1、论述高聚物的生产过程为什么具有统一过程:

2、论述高聚物的生产过程六个工序

3、论述高聚物的生产工艺开发改革的步骤

第4周，第6次课

第四章本体聚合的生产工艺1

本章要求熟悉引发剂的种类及性质，掌握工业上选用引发剂一般原则及方法。

了解工业上实施本体聚合的难点，了解聚乙烯的合成工艺条件－分子结构－性能的联系。

通过分析高压聚乙烯的工业生产过程，掌握本体聚合技术在高分子合成工业上的应用。

一．自由基聚合引发剂

1.引发剂种类

2.引发剂分解速率

3.引发剂的选择

二．本体聚合

1.简介（定义、分类）

2.特点（优点、缺点、去除聚合热采取的措施）

3.低密度聚乙烯的生产

a.概述

b.高压聚乙烯的聚合反应原理

自由基聚合引发剂1学时，本体聚合及高压聚乙烯工艺特点1学时

1.引发剂的选择

2.高压聚乙烯的分子结构形成的影响因素

1.如何在工业生产中根据不同的条件选择引发剂

2．高压聚乙烯的聚合反应特点及解决措施

1．自由基聚合所用引发剂有哪些类型，它们各有什么特点？

2．引发剂的分解速率与哪些因素有关？

引发剂的半衰期的含义是什么？

生产中有何作用？

3．引发剂的选择主要根据哪些因素考虑？

为什么？

4．以苯乙烯的本体聚合为例，说明本体聚合的特点。

5．聚乙烯的主要用途有哪些、可以采用哪些方法改进它的性能，开发新用途。

多媒体课件和讲授，放映高压聚乙烯本体聚合的电视教学片

《聚乙烯树脂及其应用》桂祖桐主编化学工业出版社

《有机玻璃（及同类聚合物）》珊瑚化工厂编著上海人民出版社

《高分子的分子设计3》（日）高分子学会编，岳传龙、徐震春译，上海科学技术出版社

第5周，第7次课

第四章本体聚合的生产工艺2

着重掌握高压聚乙烯的工艺流程，生产装置及控制影响因素的同时，将氯乙烯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯的本体聚合工艺与之对比，了解上述各品种实现本体聚合的不同技术措施，从而全面掌握工业生产中实施本体聚合的工艺技术。

一.高压聚乙烯的生产工艺

1．高压聚乙烯的聚合反应特点

2．高压聚乙烯的生产工艺过程

a.压缩

b.聚合

c.分离

d.后处理

e.流程简述

3．高压聚乙烯的生产工艺控制因素

a.压力的影响

b.温度的影响

c.引发剂的影响

d.链转移剂的影响

e.乙烯纯度的影响

4．高压聚乙烯的聚合反应器

二．PVC、PMMA、PS的本体聚合

高压聚乙烯生产工艺流程及影响因素1学时，PVC、PMMA、PS的本体聚合1学时

1.高压聚乙烯本体聚合的工艺流程

2.高压聚乙烯本体聚合的生产装置

3.高压聚乙烯本体聚合的影响因素

4.其它本体聚合与高压聚乙烯本体聚合的异同

1.高压聚乙烯本体聚合的具体工艺过程

2.高压分离器和低压分离器的工作原理

3.其它本体聚合与高压聚乙烯本体聚合的异同

1．乙烯高压聚合的影响因素有哪些？

2．对比管式反应器及釜式反应器生产高压聚乙烯的生产工艺。

3．试述聚苯乙烯和有机玻璃的优缺点及改性方向。

4．根据合成高压聚乙烯的工艺条件和工艺过程特点，组织高压聚乙烯的生产工艺流程，并划出流程示意图。

5．高压聚乙烯分子结构特点是怎样形成的，对聚合物的加工及性能有何影响。

多媒体教学以及高压聚乙烯教学录像放映

《聚乙烯》赵德仁编著上海科学技术出版社

《乙烯衍生物工学》张旭之、王松汉、戚以政主编，化学工业出版社

《乙烯共聚物》（苏）E.B.韦谢罗夫斯卡雅等著，施善译，烃加工出版社

第5周，第8次课

第五章游离基悬浮聚合生产工艺1

目的：

掌握工业上悬浮聚合的生产方法。

要求：

了解工业上采用的悬浮剂的结构、性质及应用范围，掌握根据不同要求选用悬浮剂的原则。

掌握悬浮聚合的成粒机理，并运用它分析生成均相和非均相粒子的成因及控制粒子的形态和结构的方法。

掌握工业生产上悬浮聚合体系的基本组成和各组成的主要作用。

一．悬浮聚合概述

1．定义、

2．基本过程　　

3．特点

二．悬浮聚合的成粒机理

1．单体液滴的形成

2．悬浮剂的分散和稳定作用

a．水溶性高分子化合物的稳定作用

b．无机化合物的稳定作用

3．悬浮聚合粒子的形成过程

a．均相粒子的形成过程

b．非均相粒子的形成过程

三．聚合物粒子的形态和结构

四．悬浮聚合的基本组成

1．单体相

2．引发剂

3．其它组分

4．水溶液相

悬浮聚合成粒机理0.5学时，悬浮剂的分散稳定作用0.5学时，悬浮聚合的基本组成及悬浮剂的选择1学时

1．悬浮聚合的成粒机理

2．悬浮聚合的物系组成

3．悬浮剂的分散和稳定作用

4．悬浮剂的种类和选择

1．非均相粒子的形成过程

2，聚合物粒子的形态和结构

3．悬浮剂的分散和稳定作用及对聚合物粒子的影响

1.说明悬浮聚合的工艺特点，生产中的主要问题及解决方法。

2.悬浮聚合中机械搅拌与分散剂有什么重要作用？

它们对聚合物颗粒状态有什么影响？

3.悬浮聚合与本体聚合相比有哪些特点？

4.均相与非均相粒子状态有什么区别？

它们是怎样形成的？

5.紧密型与疏松型颗粒的PVC有何差别？

这些差别是如何形成的？

6.常用悬浮剂有哪些类型，各有什么特点？

7．悬浮聚合中主要的物系组成及其作用？

多媒体教学包括大量数据、图片的展示

《悬浮聚合》潘祖仁等著化学工业出版社

《聚氯乙烯》化学工业部锦西化工研究院化学工业部锦西化工研究院出版社

《聚氯乙烯大全》（第一卷）（美）L.I.纳斯主编，王伯英等合译，化学工业出版社

《干燥设备》金国淼等编化学工业出版社工业装备与信息工程出版中心

第6周，第9次课

第五章游离基悬浮聚合生产工艺2

掌握悬浮聚合的工艺控制因素和聚氯乙烯的悬浮聚合的工业生产。

掌握各种影响因素对悬浮聚合及对其产物结构和性能的影响，掌握聚合釜的传质和传热在悬浮聚合的合成、分离和后处理中的应用。

掌握以悬浮聚合方法工业合成聚氯乙烯的配方及生产工艺流程。

对比聚苯乙烯的生产工艺流程，掌握工业上以悬浮聚合生产高分子的方法。

五．悬浮聚合工艺控制因素

1．其它控制因素（单体纯度、水油比、反应温度、时间、压力）

2．聚合装置

a.传热

b.搅拌

六．悬浮聚合的后处理工艺

1．脱水

2．洗涤

3．干燥

七．悬浮聚合的生产实例

1．聚氯乙烯悬浮聚合的配方及工艺条件

2．聚氯乙烯悬浮聚合的工艺流程

3．聚氯乙烯悬浮聚合的特点

4．高温聚苯乙烯悬浮聚合的异同

悬浮聚合工艺控制因素0.5学时，悬浮聚合后处理0.5学时，氯乙烯悬浮聚合生产工艺1学时

1．悬浮聚合的工艺控制因素

2．聚合装置的搅拌和传热

3．悬浮聚合后处理工序中的干燥

4．聚氯乙稀悬浮聚合工艺流程

1．搅拌临界速度

2．气流干燥器和沸腾床干燥器的工作原理及特点

3．聚氯乙稀悬浮聚合的特点

7.试简述悬浮聚合过程中影响因素有哪些？

8.简述PVC悬浮聚合工艺过程。

9.试分析我国目前生产PVC的典型配方及工艺条件与产品性能，颗粒状态有何关系？

10.氯乙烯悬浮聚合过程的特点是什么？

生产中怎样利用这些特点？

11.苯乙烯悬浮聚合有两种工艺：

即高温聚合和低温聚合，分析对比两种方法的配方及工艺过程。

12.氯乙烯悬浮聚合中采用复合引发剂有什么好处？

多媒体教学以及聚氯乙烯教学录像放映

《聚氯乙烯工艺学》严福英化学工业出版社

《聚氯乙烯：

美国聚氯乙烯工业技术进展

（二）》化学工业部锦西化工研究院化学工业部锦西化工研究院出版社

《聚氯乙烯生产与加工应用手册》蓝凤祥等编著化学工业出版社

《聚氯乙烯及氯乙烯共聚物》（西德）F.凯那著，聂汤各译，中国工业出版社

第9周，第10次课

第六章溶液聚合生产工艺

掌握溶液聚合制聚丙烯腈及溶液聚合在工业上的应用。

本章要求了解溶液聚合中溶剂对聚合反应的影响，能够根据聚合物不同形态和分子量要求来选择相应的溶剂。

掌握聚丙烯腈均相溶液聚合的工艺流程及影响因素，反应釜和搅拌器结构，脱单体塔的工作原理。

能分析聚丙烯腈均相和非均相溶液聚合的异同，了解干法与湿法纺丝的方法。

掌握乙酸乙烯酯的溶液聚合方法，进一步了解工业上由溶液聚合制备不同产品时所采用的生产工艺的共通性和特殊性。

一．概述

1．溶液聚合的定义及特点

2．溶剂的作用（诱导分解和链转移作用、溶剂对聚合物分子形态的影响、溶剂的选择）

二．聚丙烯腈的生产

1．概述（聚丙烯腈纤维特点、单体的合成及性质）

2．均相溶液聚合法生产聚丙烯腈

a.聚合配方及工艺条件

b.工艺流程

1）流程简述

2）聚合装置（聚合釜、脱单体塔）

3）影响因素（单体浓度、聚合时间、温度、引发剂、pH、浅色剂、调节剂、转化率、杂质）

3．水相沉淀聚合法生产聚丙烯腈

a.优点及引发体系

b.流程简述

4．聚丙烯腈纺丝（干法、湿法）

溶剂对溶液聚合的影响1学时，聚丙烯腈溶液聚合1学时

1．溶液聚合中溶剂的选择

2．均相法聚丙烯腈的工艺流程

3．均相法聚丙烯腈的影响因素

4．聚丙烯腈水相沉淀法与均相溶液法的异同

1．溶剂对聚合产物分子形态的影响

2．脱单体塔和喷淋冷凝器的工作原理

3．PH值和浅色剂对聚丙烯腈溶液聚合的影响

5．干法纺丝与湿法纺丝

1.自由基溶液聚合溶剂起什么作用？

怎样选择溶剂？

2.在自由基溶液聚合中溶剂对分子量及分子结构有什么影响？

3.PAN溶液聚合一步法及二步法的主要区别何在？

各有何优缺点？

4.试述腈纶纤维的合成工艺过程。

5．为什么衣康酸要先配制成钠盐加入反应体系？

6．PAN二步法生产中为什么可以少加或不加第三单体？

7．简述溶液聚合法生产聚丙烯腈的主要组分及其作用。

8．自由基溶液聚合的特点有哪些？

多媒体教学以及聚丙烯腈教学录像放映

《腈纶生产工学》李青山，沈新元主编中国纺织出版社

《腈纶生产工艺及其原理》上海纺织工学院编上海人民出版社

《腈纶生产工艺及应用》（美）JamesC.Masson编中国纺织出版社

《合成纤维生产工艺学》（上、下册）董纪震等编纺织工业出版社

第9周，第11次课

第八章游离基乳液聚合生产工艺1

目的