聚合物合成工艺学课后习题全解
本书教材配套题全部免费供大家学习
1. 何谓三大合成材料？简要说明他们的特点。
答（1）用合成的高分子化合物或称做合成的高聚物为挤出制造的有机材料，统称为合成材料。其中以塑料、合成纤维、合成橡胶塑料、塑料合成纤维、合成橡胶称为三大合成材料。
（2）特点：
塑料是以合成树脂为基本成分，具有质轻、绝缘、耐腐蚀、美观、制品形式多样化等。塑料大多是有机材料，因此其主要的缺点是绝大多数塑料制品都可以燃烧，在长期使用过程中由于光线、空气中氧的作用以及环境条件和热的影响，其制品的性能逐渐变坏，甚至损坏到不能使用，即发生老化现象。
合成橡胶是用化学的合成方法产生的高弹性体。经硫化加工可制成各种橡胶制品。某些种类合成橡胶的橡胶具有较天然橡胶为优良的耐热、耐磨、耐老化、耐腐蚀或耐油等性能。合成纤维，线型结构的高分子量合成树脂，经过适当方法纺丝得到的纤维称为合成纤维。
合成纤维成纤维与天然纤维相比较，具有强度高、耐摩擦、不被虫蛀、耐化学腐蚀等优点。缺点是不易着色，未经过处理时易产生静电荷，多数合成纤维吸湿性差。
2. 合成高分子化合物的聚合反应主要包括哪两大类？
答：合成高分子化合物的聚合反应主要包括连锁聚合反应和逐步聚合反应两大类。
3. 单体储存时应注意什么问题，并说明原因？
答：单体储存时应达到防止单体自聚、着火和爆炸的目的。
（1）防止单体自聚，为了防止单体自聚，在单体中添加少量的阻聚剂。
（2）防止着火，为了防止着火事故发生，单体储罐要远离反应装臵，储罐区严禁明火以减少着火的危险。
（3）防止爆炸，防止爆炸事故的发生，首先要防止单体泄露，因单体泄露后与空气接触产生易爆炸的混合物或过氧化物；储存气态单体或经压缩冷却后液化的单体的储罐应是耐压的储罐；高沸点的单体储罐应用氮气保护，防止空气进入。
4. 聚合物反应产物的特点是什么？
答：①聚合物的相对分子量具有多分散性。
②聚合物的形态有坚韧的固体、粉状、粒状和高粘度的溶液。
③聚合物不能用一般产品精制的方法如蒸馏、重结晶和萃取等方法进行精制和提纯。
5. 选择聚合方法的原则是什么？
答：聚合方法的选择原则是根据产品的用途所要求的产品形态和产品成本选择选择适当的聚合方法。
6. 生产单体的原料路线有几条？试比较它们的优缺点？
答：工业上生产的高聚物主要是加聚高聚物和缩聚高聚物。当前主要有两条路线。
（1）石油化工路线（石油资源有限））石油化工路线（石油资源有限）石油经开采得油田气和原油。原油经炼制得到石脑油、煤油和柴油等馏分和炼厂气。以此为原料进行高温热裂解可得到裂解气和裂解轻油。裂解气经分离精制可得到乙烯、丙烯、丁烯和丁二烯等。裂解轻油和煤油经重整得到的重整油，经加氢催化重整使之转化为芳烃，经抽提（萃取分离）得到苯、甲苯、二甲苯和萘等芳烃化合物。
（2）煤炭路线（资源有限，耗能大））煤炭路线（资源有限，耗能大）煤矿经开采得到煤炭，煤炭经炼焦得煤气、氨、煤焦油和焦炭。煤焦油经分离精制得到苯、甲苯、二甲苯、萘和苯酚等。焦炭与石灰石在高温炉中高温加热得到电石（CaC2），电石与 H2O 反应得到乙炔。炔可以合成氯乙烯、醋酸乙烯和丙烯腈（jing）等单体或其他有机原料。
（3）其他原料路线）主要是以农副产品或木材工业副产品为基本原料，直接用作单体或经化学加工为单体。本路线原料不足、成本较高，但它也是充分利用自然资源，变废为宝的基础上小量生产某些单体，其出发点是可取的。
7. 简述由最基本的原料（原油、天然气和煤）制造高分子材料的过程。
答：石油化工路线（石油资源有限）石油经开采得油田气和原油。原油经炼制得到石脑油、煤油和柴油等馏分和炼厂气。以此为原料进行高温热裂解可得到裂解气和裂解轻油。裂解气经分离精制可得到乙烯、丙烯、丁烯和丁二烯等。裂解轻油和煤油经重整得到的重整油，经加氢催化重整使之转化为芳烃，经抽提（萃取分离）得到苯、甲苯、二甲苯和萘等芳烃化合物。
答：煤炭路线（资源有限，耗能大）煤矿经开采得到煤炭，煤炭经炼焦得煤气、氨、煤焦油和焦炭。煤焦油经分离精制得到苯、甲苯、二甲苯、萘和苯酚等。焦炭与石灰石在高温炉中高温加热得到电石（CaC2），电石与 H2O 反应得到乙炔。由乙炔可以合成氯乙烯、醋酸乙烯和丙烯腈（jing）等单体或其他有机原料。
8. 请写出 10 种用自由基聚合获得的高聚物。
答：高压聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯脂、聚丙烯酸酯、聚丙烯腈、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶。
9. 在高聚物生产中有几种聚合物是采用本体聚合方法合成的？
答：在高聚物工业生产中采用本体聚合方法的有高压聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等，少数工厂一部分聚氯乙烯用本体聚合法生产。 10. 本体聚合的主要组分是什么？本体聚合的特点是什么？
答：定义：本体聚合是指单体在少量引发剂的（甚至不加引发剂而是在光、热或辐射能）的作业下聚合成高聚物的过程。
组分：是单体加有（或不加）少量引发剂的聚合，可以包括熔融聚合和气相聚合。
特点：
（1）优点：本体聚合的主要优点是聚合体系中无其他反应介质，组分简单，工艺过程较简单，当单体转化率很高时可以省去分离工序和聚合物后处理工序，可直接造粒得粒状树脂；同时设备利用率高；产品纯度高。
（2）缺点：其缺点是体系粘度大、聚合热不易排出，自动加速现象严重，易产生爆聚，轻者影响产品质量，重者是聚合失败。
11. 悬浮聚合有哪几种？与本体聚合相比较其优缺点是什么？
答：悬浮聚合是指溶有引发剂的单体，借助悬浮剂的作用和机械搅拌，是单体以小液滴的形式分散在介质水中的聚合过程。
悬浮聚合分类：悬浮聚合可根据单体对聚合物溶解与否，将其分为均相悬浮聚合和非均相悬浮聚合。
（1）均相悬浮聚合）如果聚合物溶于其单体中，则聚合物是透明的小珠，该种悬浮聚合称为均相悬浮聚合或称珠状聚合。
（2）非均相悬浮聚合）如果聚合物不溶于其单体中，聚合物将以不透明的小颗粒沉淀下来，该种悬浮聚合称为非均相悬浮聚合或称沉淀聚合。
优点：①体系粘度低，传热和温度容易控制，产品分子量及其分布比较稳定②不容易产生自动加速现象③生产成本较低
缺点：①产物带分散剂残留物②工业上采用间歇法生产，难以实现连续化生产③需后处理工序。
12. 悬浮聚合的主要组分是什么？对各组分的要求如何？
答：悬浮聚合的主要组分是单体、引发剂、悬浮剂和介质（水）单体：要求：对单体进行精制，时期纯度达到要求才能进行聚合。（杂质的阻聚作用和缓聚作单体：要求对单体进行精制，时期纯度达到要求才能进行聚合。用；加速作用和凝胶作用；杂质的链转移作用）
介质水：因此，高分子合成工业中用去离子水做聚合用水。（在悬浮聚合中使用大量的水作介质水：因此，高分子合成工业中用去离子水做聚合用水。为介质。氯离子、铁离子、镁离子、钙离子及可见杂质使聚合物带有颜色并使产品质量下降，水中的氯离子还能破坏悬浮聚合的稳定性，使聚合物粒子变粗；水中的溶解氧能产生阻聚作用，延长诱导期，降低聚合速率。）悬浮剂：引发剂：
13. 何为均相溶液聚合？何谓非均相溶液聚合？
答：溶液聚合是单体和引发剂溶于适当的溶剂中聚合为高聚物的过程。（1）均相溶液聚合单体溶于溶剂中，聚合物也于溶剂中，形成聚合物溶液，这种溶液聚合体系称为均相溶液聚合。（2）非均相溶液聚合单体溶于溶剂中，聚合物不于溶剂中，形成固体聚合物沉淀出来，这种溶液聚合体系称为非均相溶液聚合。
14. 溶液聚合中溶剂的作用是什么？选择溶剂的原则是什么？溶液聚合中溶剂的作用是什么？选择溶剂的原则是什么？答：溶液聚合中使用的溶剂可作为传热介质并且抑制了凝胶效应，防止自动加速现象，因此反应易于控制，易于调节产品的分子量及其分布。在溶液聚合中，溶剂的种类和用量直接影响着聚合反应的速率、聚合物的相对分子质量、聚合物相对分子量分布和聚合物的构型。因此，选择适当的溶剂很重要。选择原则是：①溶剂对自由基聚合不能有缓聚和阻聚等不良影响（2）为了得到一定相对分子质量的聚合物，溶剂的的用量不能太大③如果得到聚合物溶液，则选择聚合物的良溶剂，而要得到固体聚合物，则应选择聚合物的非溶剂④尚需考虑毒性和成本问题
15. 何谓乳液聚合其主要组分和各组分的作用是什么？乳液聚合的特点是？
答：乳液聚合是指单体在乳化剂的作用下分散在介质水中形成乳状液（液/液分散体系），在水溶性引发剂的作用下进行聚合，形成固态高聚物且分散于水中（称为乳胶），此时的乳状液称为固/液分散体系。
组分：油溶性单体、水溶性引发剂、水溶性乳化剂和介质水。
作用：①乳化剂的乳化作用：某些物质能降低水的界面张力，对单体有增溶作用，对单体液滴有保护作用，能使单体和水组成的分散体系成为稳定的难以分层的乳液，这种作用称为乳化作用。②介质水：作为分散介质，有较高的比热，散热较易。
特点：①以水为介质，价廉安全，且对传热十分有利②分散体系稳定性优良，可以进行连续操作，聚合物乳胶可以作为胶黏剂、涂料或表面处理剂等直接利用。③用固体聚合物是，需要加电解质破乳、水洗和干燥等工序，工序过程较复杂④乳液聚合体系中基本上消除了自动加速现象，乳液聚合的聚合塑料可以很高，聚合物的相对分子质量也很高。⑤乳液聚合不仅可以用于合成树脂用聚合物的生产，而且可以用橡胶用聚合作用聚合物的生产。
16. 何谓乳化剂？乳化剂作用是什么？乳化剂有哪几种？使用有何不同？有哪些指标来表征乳化剂的性能？
答：具有乳化作用的物质称为乳化剂。某些物质能降低水的界面张力，对单体有增溶作用，对单体液滴有保护作用，能使单体和水组成的分散体系成为稳定的难以分层的乳液，这种作用称为乳化作用。
作用：①降低表面张力，使单体分散成细小液滴②在液滴表面形成保护层，防止凝聚，是乳液稳定③形成胶束，是单体增溶。乳化剂的种类：阳离子型、阴离子型、两性和非离子型四种。使用：阳离子表面活性剂是乳液聚合工业中应用最广的，通常是在 Ph>7 的条件下使用。阴离子表面活性剂，通常是在 Ph<7 的条件下使用,最好低于 5.5 性能：
有三个指标来表征：①临界胶束浓度（CMC）②亲水—亲油平衡值（HLB）
③三相平衡点
17. 写出乙烯、丙烯和二烯烃的配为聚合的引发剂。
答：①乙烯配为聚合的引发剂低压法常用的引发剂是 TiCl4+Al(C2H5)2Cl 中压法常用的引发剂是载于载体上的金属氧化物。常用的有两种：三氧化铬载于二氧化硅—三氧化铝载体上。三氧化钼载于活性氧化铝上，常称为美孚法②丙烯配为聚合的引发剂用于生产有规聚丙烯的 Ziegler—Natta 引发剂最基本的组成是 a—TiCl4+Al(C2H5)2Cl ③二烯烃配位聚合常用的引发剂是 Ni —三元引发剂
18. 讨论在离子聚合中聚合方法和操作方法与自由基聚合有何不同，并说明原因。
答：离子聚合所用的引发剂对水极为敏感，因此，离子聚合的实施方法中不能用水作为介质，即不能采用悬浮聚合和乳液聚合，离子聚合只能采用本体聚合和溶液聚合，并且单体和其他原料中含水量应严格控制。
操作方法有间歇方法和连续方法
离子聚合：增长活性中心为离子的连锁聚合。
在自由基聚合过程中引发剂种类对链增长反应无影响，单离子聚合过程常存在其种类的不同会明显影响增长链末端的性质。
19. 何谓线型聚合？线型聚合的实施方法有哪几种？
答：是含有两个官能团的低分子化合物，在官能团之间发生反应，在缩去小分子的同时生成线型高聚物的逐步可逆平衡反应。在高分子合成工业中，线型缩聚的实施方法主要是熔融缩聚、溶液缩聚、和界面缩聚，近年来固相缩聚亦有发展。
20. 何谓界面缩聚？影响界面缩聚的主要因素是什么？
答：界面缩聚是将两种单体分别溶于两种互不相容的溶剂中，制成两种单体的溶剂，在两钟单体溶液的就诶面处发生反应而形成高聚物的过程。
影响因素：（1）单体配料比（2）单官能团化合物会降低产物相对分子质量。（3）产物相对分子质量与产率的关系（4）温度：不是主要因素。（5）溶剂性质（6）水相的 pH 值（7）乳化剂可加快反应速率，提高产率，反应的重复性好。
21. 何谓体型缩聚？在体型缩聚中为什么要分两步进行？
答：在缩聚体系中，参加反应的单体中只要有一种单体具有两个以上官能团（平均官能度 f>2），缩聚反应向着三个方向发展，生成体型缩聚物。生成体型缩聚物的缩聚反应称为体型缩聚。在体型缩聚中必须严格控制反应程度，防止在缩聚釜中转变为体型缩聚物，以致造成生产事故；在成型加工阶段也要注意调节体型缩聚物的生成速度，以防止过早或过迟生成体型缩聚物。
22.何谓聚氨酯？聚氨酯有几大类？合成聚氨酯的原料是什么？
答：凡是在大分子主链中含有 NHCOO 氨基甲酸脂基的聚合物称为聚氨酯甲酸脂，简称聚氨酯。聚氨酯有两类：聚酯型聚氨酯和聚醚型聚氨酯。合成聚氨酯的原料是二异氰酸和端羟基化合物。
23. 试写出合成聚氨酯有关的聚合反应方程式。王久芬版 P148）试写出合成聚氨酯有关的聚合反应方程式。王久芬版（）
24. 试说明合成聚氨酯泡沫塑料的组分及各组分的作用。
答：异氰酸脂：主要原料聚醚或聚酯多元醇：
主要原料
催化剂：控制发泡反应。
发泡剂：用于产生气体，形成泡沫。
泡沫稳定剂：降低原料各组分的表面张力，增加互溶性剂稳定发泡过程，有利于得到均匀的泡沫微孔结构。提高孔壁强度，防止泡沫坍塌。开孔剂：增加开孔结构
其他组分：为了提高质量或获得某些特性，可加入一些辅助原料。如含卤素。磷的化合物，以达到阻燃的目的，还可以加入防老剂、光稳定剂、水解稳定剂、防震剂、增强剂和着色剂等。
25. 乙烯进行自由基聚合时，为什么要在高温高压的苛刻条件下进行？
答：乙烯没有取代基，结构对称，偶极矩为 0，不易诱导极化，聚合反应的活化能很高，不易发生聚合反应；乙烯在常温下为气体，且不易北压缩液化，；纯乙烯在 350℃下是稳定的，温度高于 300℃，乙烯将发生爆炸性分解，分解为 C、H2 和 CH4 等；为防止 PE 发生凝固，温度不能低于 130℃。鉴于以上原因，提高反应温度可以增加单体分子的活性，以达到所需要的活化能，有利于反应的进行。乙烯在高压下被压缩，使其密度近似液态烃的密度，有利于反应的进行。
26. 乙烯的聚合热较高，采用气相自由基本体聚合时，为了生产正常进行，工艺上采取哪些措施？
答：①乙烯要进行精制②采用压力压缩，不同反应阶段压力不同③大部分乙烯可以循环使用④为了安全生产，保证产品质量，聚合转化率不能超过30%。⑤聚合釜中采用高速搅拌，保证釜内物料与引发剂充分混合，不产生局部过热现象。
27. 目前工业生产 PP 的方法主要有哪些？
答：目前工业生产 PP 的方法主要有：①液相本体法②气相本体聚合法
③液相气相组合式连续本体聚合法④淤桨聚合法
28. 聚氯乙烯糊树脂有哪几种生产方法？这几种生产方法有何不同？
答：氯乙烯乳液聚合法的最终产品为制造聚乙烯增塑糊缩用的聚氯乙烯糊树脂（E-PVC）。主要生产方法有：微悬浮聚合法，种子微悬浮聚合法和混合微悬浮聚合法。（1）微悬浮聚合法。使用有溶性引发剂，并加入适量的表面活性剂，其初级粒子粒径呈高斯分布状态。（2）种子微悬浮聚合法。所得 PVC 胶乳中初级粒子粒径远远大于无种子乳液聚合法，其大小和分布主要取决于所用种子的粒径大小和数量。（3）混合微悬浮聚合法。使用阴离子表面活性剂与长链脂肪醇为分散剂，水溶性引发剂或油溶性引发剂引发聚合反应所得 PVC 胶乳的初级粒子粒径及其分布与微悬浮法相似。
29. 何谓液体—本体聚合？与本体聚合有什么区别？苯乙烯采用溶液—本体聚合的目的是什么？
答：为了出去聚合热以控制反应速率、降低熔融物的粘度等，加入少量溶剂甲苯或乙苯，次情况下不同于加有大量溶剂的溶液聚合，可称为溶液-本体聚合法。
区别是，反应中加入溶剂，是为了便于去除聚合热和控制反应物料的粘度。常用的溶剂为甲苯和乙苯等芳烃，加入量为单体用量的 2%~30%. 目的：1.便于散热，以控制反应速率 2.生产 HIPS 时防止橡胶分子交联 3.溶剂除可以降低体系的黏度外，还可以产生链转移作用，以调节 PS 的相对分子量。
30. ABS 的生产有哪几种？
答：1.乳液聚合法 2.本体聚合法与本体悬浮聚合法 3.两种方法相结合 4.掺混法，包括胶乳掺混和固体掺混，其中固体掺混前景广阔 5.化学接
第一章 1.简述高分子化合物的生产过程。 答：(1)原料准备与精制过程; 包括单体、溶剂、去离子水等原料的贮存、洗涤、精制、干燥、调整浓度等过程和设备。(2)催化剂(引发剂)配制过程; 包括聚合用催化剂、引发剂和助剂的制造、溶解、贮存。调整浓度等过程与设备。(3)聚合反应过程；包括聚合和以聚合釜为中心的有关热交换设备及反应物料输送过程与设备.(4)分离过程；包括未反应单体的回收、脱出溶剂、催化剂，脱出低聚物等过程与设备。(5)聚合物后处理过程；包括聚合物的输送、干燥、造粒、均匀化、贮存、包装等过程与设备。(6)回收过程；主要是未反应单体和溶剂的回收与精制过程及设备。 2 简述连续生产和间歇生产工艺的特点 答：间歇生产是聚合物在聚合反应器中分批生产的，经历了进料、反应、出料、清理的操作。优点是反应条件易控制，升温、恒温可精确控制，物料在聚合反应器中停留的时间相同，便于改变工艺条件，所以灵活性大，适于小批量生产，容易改变品种和牌号。缺点是反应器不能充分利用，不适于大规模生产。 连续生产是单体和引发剂或催化剂等连续进入聚合反应器，反应得到的聚合物则连续不断的流出聚合反应器的生产。优点是聚合反应条件稳定，容易实现操作过程的全部自动化、机械化，所得产品质量规格稳定，设备密闭，减少污染。适合大规模生产，因此劳动生产率高，成本较低。缺点是不宜经常改变产品牌号，不便于小批量生产某牌号产品。 3.合成橡胶和合成树脂生产中主要差别是哪两个过程，试比较它们在这两个生产工程上的主要差别是什么？ 答:合成树脂与合成橡胶在生产上的主要差别为分离工程和后处理工程。 分离工程的主要差别：合成树脂的分离通常是加入第二种非溶剂中，沉淀析出；合成橡胶是高粘度溶液，不能加非溶剂分离，一般为将高粘度橡胶溶液喷入沸腾的热水中，以胶粒的形式析出。 后处理工程的主要差别：合成树脂的干燥，主要是气流干燥机沸腾干燥；而合成橡胶易粘结成团，不能用气流干燥或沸腾干燥的方法进行干燥，而采用箱式干燥机或挤压膨胀干燥剂进行干燥。 4. 简述高分子合成工业的三废来源、处理方法以及如何对废旧材料进行回收利用。 答: 高分子合成工业中:废气主要来自气态和易挥发单体和有机溶剂或单体合成过程中使用的气体;污染水质的废水主要来源于聚合物分离和洗涤操作排放的废水和清洗设备产生的废水;废渣主要来源于生产设备中的结垢聚合物和某些副产物.。 对于废气处理，应在生产过程中严格避免设备或操作不善而造成的泄露，并且加强监测仪表的精密度，以便极早察觉逸出废气并采取相应措施，使废气减少到容许浓度之下。对于三废的处理，首先在井陉工厂设计时应当考虑将其消除在生产过程中，不得已时则考虑它的利用，尽可能减少三废的排放量，例如工业上采用先进的不适用溶剂的聚合方法，或采用密闭循环系统。必须进行排放时，应当了解三废中所含各种物质的种类和数量，有针对性地回收利用和处理，最后再排放到综合废水处理场所。 废弃物的回收利用有以下三种途径： 1,、作为材料再生循环利用； 2、作为化学品循环利用； 3、作为能源回收利用
课后习题 思考题(第一章) 1 现代化学工业的特点就是什么？ 2 化学工艺学的研究范畴就是什么 3 简述石油化工原料乙烯的用途 4 利用合成气可以合成哪些产品 5 您觉得应该如何来学习该门课程？ 6 化学工艺与化学工程有何不同? 思考题(第二章) √1 为什么说石油、天然气与煤就是现代化学工业的重要原料资源？它们的综合利用途径有哪些？ 2生物质与再生资源的利用前景如何？ 3 何谓化工生产工艺流程？举例说明工艺流程就是如何组织的。 4 何谓循环式工艺流程？它有什么优缺点？ 5 何谓转化率？何谓选择性？对于多反应体系,为什么要同时考虑转化率与选择性两个指标？ 6 催化剂有哪些基本特征？它在化工生产中起到什么作用？在生产中如何正确使用催化剂？ 7 在天然气开采中,有时可获得含有C6～C8烃类的天然汽油,为了改善其辛烷值,用蒸馏塔除去其中的轻组分。如果天然汽油、塔顶馏出物与塔底中等辛烷值汽油的摩尔百分数组成为: 物料名称天然汽油中等辛烷值汽油塔顶馏出物 1、C6H14 25 0 60 2、C7H16 25 21、5 30 3、C8H18 50 78、5 10 假设它们的密度为0.8g/cm3,那么,从5000桶天然汽油中能生产出多少吨中等辛烷值汽油？(1桶= 42 US加仑, 1US加仑=3、78541dm3, 1dm3 =103cm3) 8 某蒸馏柱分离苯-甲苯混合物,其质量组成各占50%,进料流量为10000kg/d,从柱顶冷凝器回收的产品含95%苯;柱底馏出物含95%甲苯。离开柱顶进入冷凝器的产物蒸气流量就是8000kg/d,全部冷凝为液体后,部分产品作为回流液返回蒸馏柱的上部,其余取出即为产品。求回流与取出产品量之比。 在一个加氢裂化器中,较大分子烃经加氢裂解成较小分子烃。已知输入与输出的烃类组成为: a) 烃类输入输出 b) C5H12 10 mol% c) C6H14 40 mol% d) C7H16 20 mol% e) C12H26 100 mol% 30 mol% (1)每100 kmol原料烃可生产出多少C5～C7烃产品？ (2)每100 kmol原料烃消耗多少氢气？ (3)如果原料烃的密度就是0.9 g/cm3,输出烃的密度就是0.8 g/cm3,那么每输出10 m3的烃物料需要输入多少m3原料烃？ 9 假设某天然气全就是甲烷,将其燃烧来加热一个管式炉,燃烧后烟道气的干基摩尔组成为86、4%N2、4、2%O2、9、4%CO2。试计算天然气与空气的摩尔比,并列出物料收支平衡表。 10 在高温下裂解天然气可获得炭黑与含氢的裂解气。已知天然气的体积组成为82、3%CH4、8、3%C2H6、3、7%C3H8与5、7%N2,产生的炭黑可以视为纯碳,裂解气含60、2%H2、23、
金属工艺学第五版上册 课后答案 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】
1、说明σS 、σ0.2 、σb、σ－1 、δ％、αk、45-50HRC、300HBS的名称含义 答案：见教材。45-50HRC表示洛氏硬度为45-50；300HBS表示布氏硬度为300. 2、解释应力与应变的概念 答：应力：物体由于外因(受力、湿度变化等)而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外因的作用，并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置。在所考察的截面某一点单位面积上的内力称为应力。应变：物体受力产生变形时，体内各点处变形程度一般并不相同。用以描述一点处变形的程度的力学量是该点的应变。为此可在该点处到一单元体，比较变形前后单元体大小和形状的变化。 1、说明晶粒粗细对力学性能的影响。 一般情况下，晶粒越细小，金属材料的强度和硬度越高，塑性和韧性越好。 因为晶粒越小，晶界越多。晶界处的晶体排列是非常不规则的，晶面犬牙交错，互相咬合，因而加强了金属间的结合力。工业中常用细化晶粒的方法来提高金属材料的机械性能，称为细晶强化。 晶粒的大小与过冷度和变质处理密切相关： 过冷度：过冷度越大，产生的晶核越多，导致晶粒越细小。通常采用改变浇注温度和冷却条件的办法来细化晶粒。 变质处理：也叫孕育处理。金属液中晶核多，则晶粒细小。通常采用浇注前添加变质剂的办法来促进晶核产生，以拟制晶粒长大。 2、你如何理解相与组织，指出Fe -C状态图中的相与组织。 相与组织 相是指材料中结构相同、化学成分及性能同一的组成部分，相与相之间有界面分开。“相”是合金中具有同一原子聚集状态，既可能是一单相固溶体也可能是一化合物；组织一般系指用肉眼或在显微镜下所观察到的材料内部所具有的某种形态特征或形貌图像，实质上它是一种或多种相按一定方式相互结合所构成的整体的总称。因此，相与组织的区别就是结构与组织的区别，结构描述的是原子尺度，而组织则指的是显微尺度。 合金的组织是由相组成的，可由单相固溶体或化合物组成，也可由一个固溶体和一个化合物或两个固溶体和两个化合物等组成。正是由于这些相的形态、尺寸、相对数量和分布的不同，才形成各式各样的组织，即组织可由单相组成，也可由多相组成。相组成物与组织组成物是人们把在合金相
1. 简述高分子化合物的生产过程。 答：(1)原料准备与精制过程；包括单体、溶剂、去离子水等原 料的贮存、洗涤、精制、干 燥、调整浓度等过程和设备。 (2)催化剂(引发剂)配制过程；包括聚合用催化剂、引发剂和 助剂的制造、溶解、贮存。调整浓度等过程与设备。 釜为中心的有关热交换设备及反应物料输送过程与设备 收、脱出溶剂、催化剂，脱出低聚物等过程 与设备。 输送、干燥、造粒、均匀化、贮存、包装等过程与设 备。 和溶剂的回收与精制过程及设备。 2简述连续生产和间歇生产工艺的特点 优点是反应条件易控制， 升温、恒温可精确控制，物料在聚合反应器中停留的时间相同，便 于改变工艺条件，所以灵活性大，适于小批量生产，容易改变品种和牌号。 缺点是反应器不 能充分利用，不适于大规模生产。 连续生产是单体和引发剂或催化剂等连续进入聚合反应器，反应得到的聚合物则连续 不断的流出聚合反应器的生产。优点是聚合反应条件稳定，容易实现操作过程的全部自动化、 机械化，所得产品质量规格稳定，设备密闭，减少污染。适合大规模生产，因此劳动生产率 高，成本较低。缺点是不宜经常改变产品牌号，不便于小批量生产某牌号产品。 3. 合成橡胶和合成树脂生产中主要差别是哪两个过程，试比较它们在这两个生产工程上的 主要差别是什么？ 答：合成树脂与合成橡胶在生产上的主要差别为分离工程和后处理工程。 分离工程的主要差别：合成树脂的分离通常是加入第二种非溶剂中，沉淀析出；合成橡 胶是高粘度溶液，不能加非溶剂分离， 一般为将高粘度橡胶溶液喷入沸腾的热水中， 以胶粒 的形式析出。 后处理工程的主要差别：合成树脂的干燥，主要是气流干燥机沸腾干燥；而合成橡胶易 粘结成团，不能用气流干燥或沸腾干燥的方法进行干燥， 而采用箱式干燥机或挤压膨胀干燥 剂进行干燥。 4. 简述高分子合成工业的三废来源、处理方法以及如何对废旧材料进行回收利用。 答：高分子合成工业中：废气主要来自气态和易挥发单体和有机溶剂或单体合成过程中使 用的气体；污染水质的废水主要来源于聚合物分离和洗涤操作排放的废水和清洗设备产生的 废水；废渣主要来源于生产设备中的结垢聚合物和某些副产物 .。 对于废气处理，应在生产过程中严格避免设备或操作不善而造成的泄露， 并且加强监测 仪表的精密度，以便极早察觉逸出废气并采取相应措施， 使废气减少到容许浓度之下。 对于 三废的处理，首先在井陉工厂设计时应当考虑将其消除在生产过程中， 不得已时则考虑它的 利用，尽可能减少三废的排放量，例如工业上采用先进的不适用溶剂的聚合方法， 或采用密 闭循环系统。必须进行排放时，应当了解三废中所含各种物质的种类和数量， 有针对性地回 收利用和处理，最后再排放到综合废水处理场所。 废弃物的回收利用有以下三种途径： 1、 、作为材料再生循环利用； 2、 作为化学品循环利用； 3、 作为能源回收利用 第一章 答：间歇生产是聚合物在聚合反应器中分批生产的, 经历了进料、反应、出料、清理的操作。 (3)聚合反应过程；包括聚合和以聚合 ?(4)分离过程；包括未反应单体的回 (5)聚合物后处理过程；包括聚合物的 (6)回收过程；主要是未反应单体
第2章化学工艺基础 2-3何谓化工生产工艺流程？举例说明工艺流程是如何组织的？ 答：化工生产工艺流程——将原料转变成化工产品的工艺流程。教材上有2个例子。 2-4何谓循环式工艺流程？它有什么优缺点？ 答：循环流程的特点：未反应的反应物从产物中分离出来，再返回反应器。 循环流程的优点：能显著地提高原料利用率，减少系统排放量，降低了原料消耗，也减少了对环境的污染。 循环流程的缺点：循环体系中惰性物质和其他杂质会逐渐积累，对反应速率和产品产率有影响，必须定期排出这些物质以避免积累。同时，大量循环物料的输送会消耗较多动力。 2-5何谓转化率？何谓选择性？对于多反应体系，为什么要同时考虑转化率和选择性两个指标？ 答：转化率是指某一反应物参加反应而转化的数量占该反应物起始量的百分率。 选择性是指体系中转化成目的产物的某反应物量与参加所有反应而转化的该反应物总量之比。 在复杂反应体系中，选择性表达了主、副反应进行程度的相对大小，能确切反映原料的利用是否合理。 有副反应的体系，希望在选择性高的前提下转化率尽可能高。但是，通常使转化率提高的反应条件往往会使选择性降低，所以不能单纯追求高转化率或高选择性，而要兼顾两者，使目的产物的收率最高。 2-6催化剂有哪些基本特征？它在化工生产中起到什么作用？在生产中如何正确使用催化剂？ 答：三个基本特征： ①催化剂是参与了反应的，但反应终了时，催化剂本身未发生化学性质和数量的变化。 ②催化剂只能缩短达到化学平衡的时间，但不能改变平衡。 ③催化剂具有明显的选择性，特定的催化剂只能催化特定的反应。 在化工生产中的作用主要体现在以下几方面： ⑴提高反应速率和选择性。⑵改进操作条件。⑶催化剂有助于开发新的反应过程，发展新的化工技术。⑷催化剂在能源开发和消除污染中可发挥重要作用。 在生产中必须正确操作和控制反应参数，防止损害催化剂。 催化剂使用时，必须在反应前对其进行活化，使其转化成具有活性的状态，应该严格按照操作规程进行活化，才能保证催化剂发挥良好的作用。 应严格控制操作条件：①采用结构合理的反应器，使反应温度在催化剂最佳使用温度范围内合理地分布，防止超温；②反应原料中的毒物杂质应该预先加以脱除，使毒物含量低于催化剂耐受值以下；③在有析碳反应的体系中，应采用有利于防止析碳的反应条件，并选用抗积碳性能高的催化剂。 在运输和贮藏中应防止催化剂受污染和破坏；固体催化剂在装填时要防止污染和破裂，装填要均匀，避免“架桥”现象，以防止反应工况恶化；许多催化剂使用后，在停工卸出之前，需要进行钝化处理，以免烧坏催化剂和设备。 2-10假设某天然气全是甲烷，将其燃烧来加热一个管式炉，燃烧后烟道气的摩尔分数组成（干基）为86.4%N2、4.2%O2、9.4%CO2。试计算天然气与空气的摩尔比，并列出物料收支平衡表。 解：设烟道气（干基）的量为100mol。 反应式：CH4 + 2O2 CO2+ 2H2O 分子量：16 32 44 18
第一章（p11） 1.什么是应力？什么是应变？ 答：应力是试样单位横截面的拉力；应变是试样在应力作用下单位长度的伸长量 2．缩颈现象在拉伸实验中当载荷超过拉断前所承受的最大载荷时，试样上有部分开始变细，出现了“缩颈”;缩颈发生在拉伸曲线上bk 段;不是，塑性变形在产生缩颈现象前就已经发生，如果没有出现缩颈现象也不表示没有出现塑性变形。 4.布氏硬度法和洛氏硬度法各有什么优缺点？下列材料或零件通常采用哪种方法检查其硬度？ 库存钢材硬质合金刀头 锻件台虎钳钳口 洛氏硬度法测试简便，缺点是测量费时，且压痕较大，不适于成品检验。 布氏硬度法测试值较稳定，准确度较洛氏法高。；迅速，因压痕小，不损伤零件，可用于成品检验。其缺点是测得的硬度值重复性较差，需在不同部位测量数次。 硬质合金刀头，台虎钳钳口用洛氏硬度法检验。 库存钢材和锻件用布氏硬度法检验。 第五题 下列符号所表示的力学性能指标名称和含义是什么?
σb抗拉强度它是指金属材料在拉断前所能承受的最大应力. σs屈服点它是指拉伸试样产生屈服时的应力。 σ2.0规定残余拉伸强度 σ1-疲劳强度它是指金属材料在应力可经受无数次应力循环不发生疲劳断裂，此应力称为材料的疲劳强度。 σ应力它指试样单位横截面的拉力。 a K冲击韧度它是指金属材料断裂前吸收的变形能量的能力韧性。 HRC 洛氏硬度它是指将金刚石圆锥体施以100N的初始压力，使得压头与试样始终保持紧密接触，然后，向压头施加主载荷，保持数秒后卸除主载荷。以残余压痕深度计算其硬度值。 HBS 布氏硬度它是指用钢球直径为10mm，载荷为3000N为压头测试出的金属的布氏硬度。 HBW 布氏硬度它是指以硬质合金球为压头的新型布氏度计。 第二章（p23） (1)什么是“过冷现象”?过冷度指什么？ 答：实际结晶温度低于理论结晶温度（平衡结晶温度），这种线性称为“过冷”;理论结晶温度与实际结晶温度之差，称为过冷度。（2）金属的晶粒粗细对其力学性能有什么影响？细化晶粒的途径有哪些？ 答：金属的晶粒粗细对其力学性能有很大影响。一般来说，同一成分的金属，晶粒愈细，其强度、硬度愈高，而且塑性和韧性也愈好。
《聚合物合成工艺学》 复习题 一、重要的基本概念 1、高分子材料发展史上，第一个工业化的合成树脂是酚醛树脂。 2、为防止单体在贮存运输过程中发生自聚，应在单体原料中添加少量的阻聚剂，它的用量大 致是单体质量的 0.1 – 5 ％。 3、搅拌器的桨叶形状目前工业上常用的有锚式或平桨式、涡轮式、螺轴式或螺带式等。 4、熔融缩聚制备 PET 的反应中常伴有的副反应有环化反应或基团消去反应、化学降解反应 或脱羧反应或链交换反应等。 5、聚合物在聚合釜中分批产生的聚合操作方式称为间隙操作；原料连续进入聚合釜，聚合物 连续出料的聚合操作方式称为连续操作。 6、白油的主要成分是脂肪族烷烃混合物。 7、脲醛压塑粉也称电玉粉。主要用于压制各种颜色鲜艳的日用品如纽扣、瓶盖、食品盒等。 8、除去与聚合物不相溶的液相介质可采用离心分离，除去少量水分和少量有机溶剂的操作方 法是气流干燥方法。 9、Carothers 依据聚合后是否生成小分子副产物将聚合反应分为加聚反应和缩聚反应，而 Flory 将聚合反应分为连锁聚合和逐步聚合则是从反应机理的角度进行分类的。 10、聚氯乙烯不溶于氯乙烯单体，因此本体聚合过程中生成的聚氯乙烯以细粉状态析出，这 种聚合称之为非均相本体聚合。 11、乳化剂的三相平衡点是指分子状态、胶束状态、凝胶状态三相平衡时的温度点。乳化剂 在高于三相平衡点温度时起乳化作用。 12、制备丁苯乳液的配方中添加一定量的歧化松香酸钠的作用是乳化作用。 13、生产聚丙烯腈的配方中引入质量分数为 5％－10％的丙烯酸甲酯，目的是为了改善聚丙 烯腈的脆性，增加其柔韧性和弹性。 14、制备脲醛树脂的反应中，尿素的官能度是 4 。 15、计算三聚氰胺单体的摩尔质量。126(C3H6N6) 16、工业上常用的二异氰酸酯单体有甲苯二异氰酸酯（TDI）、二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI） 等。 17、20世纪50年代，Ziegler-Natta 等发明了有机金属引发体系，在较温和的条件下合成了 高密度聚乙烯和全同聚丙烯，因此获诺贝尔奖。 18、六次甲基四胺是常用的胺类固化剂，也称为海克沙或乌洛托品。 19、目前工业上合成双酚 A 环氧树脂的主要原材料有双酚 A 和环氧氯丙烷等。 20、生产单体的原料路线目前主要有石油化工路线、和煤化工路线或煤炭路线等。 21、体型缩聚的单体中至少有一个单体官能度大于 2 。 22、合成封闭型异氰酸酯中间体常用的封闭剂有苯酚、甲酚、乳酸乙酯等。 23、本体聚合体系由单体和聚合物组成，反应后期工艺难控，若控制不好局部过热，导致分 子量分布加宽，甚至温度失控，引起爆聚。 24、工业上合成不饱和聚酯树脂常用的不饱和酸类单体有顺酐等。 25、人类直接使用的天然高分子化合物有淀粉、纤维素和蛋白质等。 26、工业上、逐步聚合的实施方法有熔融缩聚、溶液缩聚或界面缩聚等。 27、聚苯乙烯可溶于单体苯乙烯中、苯乙烯采用悬浮聚合可得到透明聚苯乙烯珠状的聚合物 产品。 28、铸塑本体聚合制备有机玻璃的后期采用退火工艺目的是为了减少或消除制品的内应力， 防止制品使用过程中开裂。 29、目前工业上采用界面缩聚方法生产的聚合物产品有聚碳酸酯（PC）等。 30、考虑到溶剂的回收工艺难度大、成本高，工业上溶液聚合多用于聚合物溶液直接的场合，
“聚合物合成原理及工艺学” 习题集 大学高分子科学与工程学院
第一章绪论 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。 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？
第二章生产单体的原料路线 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，并说明采用萃取精馏的目的。 5.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）。 6.如何由煤炭路线及石油化工路线生产氯乙烯单体？ 7.简述苯乙烯的生产方法。 8.试述合成高分子材料所用单体的主要性能，在贮存、运输过程中以及在使用时应注意哪些问题？ 9.论述乙烯产量与高分子合成工艺的关系。
第三章游离基本体聚合生产工艺 1.自由基聚合过程中反应速度和聚合物分子量与哪些因素有关？工艺过程中如何调节？ 2.自由基聚合所用引发剂有哪些类型，它们各有什么特点？ 3.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？ 4.引发剂的选择主要根据哪些因素考虑？为什么？ 5.举例说明在自由基聚合过程中，调节剂，阻聚剂，缓聚剂的作用。 6.为什么溶剂分子的Cs值比调节剂分子的Cs小的多，而对聚合物分子量的影响往往比调节剂大的多？ 7.以乙烯的本体聚合为例，说明本体聚合的特点。 8.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。 9. 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。 10. 乙烯高压聚合的影响因素有哪些？ 11. 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。 12.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。 13.比较高压聚乙烯及聚苯乙烯的生产工艺流程，改进聚苯乙烯的性能，可采用哪些方法？ 14.试述聚苯乙烯和有机玻璃的优缺点及改性方向。 15.比较聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯本体聚合工艺的异同。
第二章 2-1为什么说石油、天然气和煤是现代阿化学工业的重要原料资源？它们的综合利用途径有哪些？ 答：石油化工自20世纪50年代开始蓬勃发展至今，基本有机化工、高分子化工、精细化工及氮肥工业等产品大约有90%来源于石油和天然气。90%左右的有机化工产品上游原料可归结为三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）、三苯（苯、甲苯、二甲苯）、乙炔、萘和甲醇。其中的三烯主要有石油制取，三苯、萘、甲醇可有石油、天然气、煤制取。 2-2生物质和再生资源的利用前景如何？ 答：生物质和再生能源的市场在短期内不可能取代，传统能源的市场，但是在国家和国际政策的指引下，在技术上的不断突破中，可以发现新能源在开始慢慢进入试用阶段，在石油等传统资源日益紧张的前提下，开发新能源也是势不可挡的，那么在我国生物质作现阶段主要仍是燃烧利用，但是越来越的的研究开始往更深层次的利用上转变，估计在未来的一段时间生物质能源会开始慢慢走入人们的视线2-3何谓化工生产的工艺流程？举例说明工艺流程是如何组织的。 答：将原料转变成化工产品的工艺流程称为化工生产工艺流程。化工生产工艺流程的组织可运用推论分析、功能分析、形态分析等方法论来进行流程的设计。如“洋葱”模型。 2-4何谓循环式工艺流程？它有什么优缺点？ 答：循环流程是指未反应的反应物从产物中分离出来，再返回反应器。循环流程的主要优点是能显著地提高原料利用率，减少系统排放量，降低了原料消耗，也减少了对环境的污染。其缺点是动力消耗大，惰性物料影响反应速率及产品收率。 2-5何谓转化率？何谓选择性？何谓收率？对于多反应体系，为什么要同时考虑转化率和选择性两个指标？ 答：转化率指某一反应物参加反应而转化的数量占该反应物起始量的分率或百分率，用X表示； 选择性是指体系中转化成目的产物的某反应物量与参加所有反应而转化的该反应物总量之比，用S表 示； ；收率。 原因：对于复杂反应体系，同时存在着生成目的产物的主反应和生产副产物的许多副反应只用转化率来衡量是不够的。因为，尽管有的反应体系原料转化率很高，但大多数转化为副产物，目的产物很少，意味着愈多原料浪费，所以需要用选择性这个指标来评价反应过程的效率，因此需要同时考虑这两个指标。在化工生产中通常使转化率提高的反应条件往往会使选择性降低，所以不能单纯追求高转化率或高选择性，而要兼顾两者，使目的产物的收率最高。 2-6催化剂有哪些基本特征？它在化工生产中起到什么作用？在生产中如何正确使用催化剂？ 答：催化剂有三个基本特征： 1；催化剂是参与反应的，但反应终了时催化剂本身未发生化学性质和数量的变化。2；催化剂只能缩短达到化学平衡的时间，但不能改变平衡。3；催化剂具有明显的选择性，特定的催化剂只能催化特定的反应。起到的作用：催化剂能够提高正逆反应速率，缩短反应时间：催化剂可以使反应向需要的方向进行。在生产中应注意以下几点： 1；在生产过程中要考虑催化剂的活性，即活
“聚合物制备工程”部分样题 一、填空题（10） 1、间歇反应器的设计方程、平推流反应器的设计方程，单级理想混合流反应器的设计方程是。 2、使用了离子型和非离子型乳化剂配方生产的聚合物乳液体系，其聚合温度应高于，低于和。 3、聚氯乙烯工业生产通过控制聚合物分子量，乳液丁苯工业生产通过调节聚合物分子量，聚烯烃工业生产通过调节聚合物分子量。 4、生产丁基橡胶使用的单体为和，丁基橡胶聚合过程的两大特点为和。 5、PET的主要工业技术路线是和，其主要实施方法是和。 二、简答题目（40分） （1）一化工设计院设计聚酯反应器，要求每天反应4800 kg的己二酸，且反应过程严格控制与己二醇等摩尔比反应，在343K下，以硫酸为催化剂的动 力学方程为： 2 A A kC = γ 其中：r A——消耗己二酸反应速度， kmol/l?min；k——反应速度常数，为1.97 l/kmol?min（反应温度70℃）；C A——己二酸的瞬时浓度，kmol/l。己二酸分子量为146。己二酸的初始浓度C A0＝0.008 kmol/l；每个反应器的有效体积均为0.8m3，采用多级串连理想混合反应器，控制转化率达到85％，需要几个反应器串联才能实现这一控制要求？（8分） （2）采用平推流反应器、单级理想混合反应器、三级串联理想混合反应器分别进行活性阴离子聚合制备聚苯乙烯，请说明三种反应器对产物分子量分布的影响，并解释原因。（8分） （3）简述采用管式和釜式反应器生产低密度聚乙烯（LDPE）的特点及产生差
异的原因。（8分） （4） 溶剂是影响溶液聚合重要因素，请以顺丁橡胶为例，说明如何选择溶剂？ （8分） （5） 丙烯腈是在三大合成材料中得到广泛应用的单体之一，请以丙烯腈为单 体之一，写出目前已经实现工业化的至少5种高分子量共聚物的名称、缩写、聚合原理，实施方法（三大合成材料必须每种至少一个实例）。（8分） 三、流程与工艺（30分） （1） 试用流程框图和必要的文字描述低温乳液丁苯橡胶生产工艺，并简述其 控制转化率的原因。（15分） （2） 试用流程框图和必要的文字描述乳液接枝-掺混法制备ABS 的生产工艺 流程，并简述制备ABS 的关键技术。（15分） 四、分析与综合（10分） 某氯碱公司具备氯乙烯单体（VCM ）的生产能力，以及较强的聚合物生产能力，以VCM 为基本原料（可以选择合适共聚单体），不同客户提出了各自对聚合物需求，请按照以下需求，选择实施方法，并说明选择的理由。（10分） a) 客户1主要用于塑钢门窗的生产； b) 客户2主要用于透明医用包装材料的生产； c) 客户3主要用于皮革、壁纸等生产； d) 客户4主要用于涂料生产。 “聚合物加工工程”部分样题 一、简要回答下列问题（5分×4-20分） 1. 已知某流体的能量守恒方程为:v dT c q V dt ρτ=-??+?，请说明该流体有何特点？并解释方程中各项的物理意义。 2.用图示方法表示下列流变学物理量。
《化学工艺学》 第二版 米田涛主编 部分思考题答案
课后习题 增加部分英语题型专业（词汇） 催化裂化，catalytic cracking 加氢裂化，hydrocracking 延迟焦化，delayed coking 凝析油（Natural gasoline）、 石脑油(Naphtha)、 轻柴油(Atmospheric gas oil)、 粗柴油(Vacuum gas oil)、 加氢裂化尾油(Hydrogenated tail oil) 苯（Benzene, ）， 甲苯(Toluene, )， 二甲苯(Xylene, )； 乙烯，ethylene 丙烯，propylene 丁二烯，butadiene 邻二甲苯（Ortho-xylene,）、 对二甲苯（Para-xylene,）、 间二甲苯(Met-xylene,) 聚乙烯， polyethylene; 聚氯乙烯， polyvinylchlorid 聚苯乙烯， polystyrene
第三章 3-1根据热力学反应标准自由焓和化学键如何判断不同烃类的裂解反应难易程度、可能发生的裂解位置及裂解产物；解释烷烃、环烷烃及芳烃裂解反应规律。造成裂解过程结焦生碳的主要反应是哪些？ 答：由表3-3 各种键能比较的数据可看出：○1同碳数的烷烃C-H键能大于C-C键能，断链比脱氢容易；○2烷烃的相对稳定性随碳链的增长而降低;○3异构烷烃的键能小于正构烷烃，异构烷烃更容易发生脱氢或断链。 由表3-4数值，可看出：○1烷烃裂解是强吸热反应，脱氢反应比断链反应吸热值更高；断链反应的标准自由焓有较大的负值，是不可逆过程，脱氢反应的标准自由焓是正值或为绝对值较小的负值，是可逆过程，受化学平衡的限制；○2乙烷不发生断链反应，只发生脱氢反应，生成乙烯；甲烷在一般裂解温度下不发生变化。
第一章（p11） 1.什么是应力什么是应变 答：应力是试样单位横截面的拉力；应变是试样在应力作用下单位长度的伸长量 2．缩颈现象 在拉伸实验中当载荷超过拉断前所承受的最大载荷时，试样上有部分开始变细，出现了“缩颈”。 缩颈发生在拉伸曲线上bk段。 不是，塑性变形在产生缩颈现象前就已经发生，如果没有出现缩颈现象也不表示没有出现塑性变形。 布氏硬度法和洛氏硬度法各有什么优缺点下列材料或零件通常采用哪种方法检查其硬度 库存钢材硬质合金刀头 锻件台虎钳钳口 洛氏硬度法测试简便，缺点是测量费时，且压痕较大，不适于成品检验。 布氏硬度法测试值较稳定，准确度较洛氏法高。；迅速，因压痕小，不损伤零件，可用于成品检验。其缺点是测得的硬度值重复性较差，需在不同部位测量数次。 硬质合金刀头，台虎钳钳口用洛氏硬度法检验。
库存钢材和锻件用布氏硬度法检验。 第五题 下列符号所表示的力学性能指标名称和含义是什么 σb抗拉强度它是指金属材料在拉断前所能承受的最大应力. σs屈服点它是指拉伸试样产生屈服时的应力。 σ2.0规定残余拉伸强度 σ1-疲劳强度它是指金属材料在应力可经受无数次应力循环不发生疲劳断裂，此应力称为材料的疲劳强度。 σ应力它指试样单位横截面的拉力。 a K冲击韧度它是指金属材料断裂前吸收的变形能量的能力韧性。 HRC 洛氏硬度它是指将金刚石圆锥体施以100N的初始压力，使得压头与试样始终保持紧密接触，然后，向压头施加主载荷，保持数秒后卸除主载荷。以残余压痕深度计算其硬度值。 HBS 布氏硬度它是指用钢球直径为10mm，载荷为3000N为压头测试出的金属的布氏硬度。 HBW 布氏硬度它是指以硬质合金球为压头的新型布氏度计。 第二章（p23）
1.简述四种自由基聚合生产工艺的定义以及它们的特点和优缺点。（教材 P37-38、P48、P51、P56、P60） 2.举例说明自由基聚合引发剂的分类，在高聚物生产中如何选择合适的引发剂。 （教材P38-41、P44-45） 3.在聚合生产工艺中如何控制产品的分子量，举例说明常用的分子量调节剂。 （教材P46-47） 4.自由基悬浮聚合生产中的分散剂种类并举例，以及它们的作用机理。（教材 P53-54） 5.简述自由基悬浮聚合生产工艺。（教材P55-56） 6．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。（教材P62-66） 8．简述自由基悬浮聚合生产工艺。（教材P72、74、75、78、79） 9．简述阴离子聚合、阳离子聚合的工业应用。（教材P84-85）（教材P87）10．什么是Ziegler-Natta催化剂，它的组成如何。（教材P88） 11．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。（教材P107）12．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） 13．聚氨酯的定义和反应通式。（教材P132） 14. 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。（教材P132-133） 15. 简述一步法和两步法合成聚氨酯树脂的原理。（教材P135-137） 16. 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。（教材P138-146） 17. 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） 18. 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。（教材P150-151、教材153-154） 19．何为活性聚合物？为什么阴离子聚合可为活性聚合？举例说明阴离子聚合的应用。 20．为什么缩聚物的分子量一般都不高？为提高缩聚物的分子量生产上通常采取那些措施。 21．叙述Natta双金属机理和Cossee-Arlman单金属机理是如何解释丙烯配位聚合的，它们的不同点及各自的不足是什么？ 22．简述乳液聚合原理，讨论乳液聚合生产过程及产品质量的影响因素，并举例说明乳液聚合生产工艺的应用。 23．简述悬浮聚合机理、悬浮聚合工艺控制因素，并举例说明悬浮聚合生产工艺的应用。
※<习题一> 课后习题： 1化学工艺学定义、化学工艺学研究范畴、化学工艺学与工程的关系？ 答：化学工艺学是将化学工程学的先进技术运用到具体的生产过程中，以化工产品为目标的过程技术。化学工程学主要研究化学工业和其他过程工业生产中所进行的化学过程和物理过程的共同规律，他的一个重要任务就是研究有关工程因素对过程和装置的效应，特别释放大中的效应。化学工艺学与化学工程学都是化学工业的基础科学。化学工艺与化学工程相配合，可以解决化工过程开发、装置设计、流程组织、操作原理及方法方面的问题；此外，解决化工生产实际中的问题也需要这两门学科的理论指导。 2现代化学工业的特点？ 答：特点是：（1）原料、生产方法和产品的多样性和复杂性；（2）向大型化、综合化，精细化发展；（3）多学科合作、技术密集型生产；（4）重视能量的合理利用，积极采用节能工艺和方法；（5）资金密集，投资回收速度快，利润高；（6）安全与环境保护问题日益突出。 补充习题： 1现代化学工业的特点是什么？ 2化学工艺学的研究范畴是什么 3简述石油化工原料乙烯的用途？ 4利用合成气可以合成哪些产品？ 5※<习题二> 课后习题： 1.生产磷肥的方法是哪两类？ 答：生产磷肥的两种方法是： （1）酸法它是用硫酸或硝酸等无机酸来处理磷矿石，最常用的是硫酸。硫酸与磷矿反应生成磷酸和硫酸钙结晶，主反应式为 （2）热法利用高温分解磷矿石，并进一步制成可被农作物吸收的磷酸盐。 1.石油的主要组成是什么？常、减压蒸馏有哪几类？ 答：石油的化合物可以分为烃类、非烃类以及胶质和沥青三大类。烃类即碳氢化合物，在石油中占绝大部分。非烃类指含有碳、氢及其他杂原子的有机化合物。常、减压蒸馏有三类：（1）燃料型（2）燃料—润滑油型（3）燃料—化工型 4.石油的一次加工、二次加工介绍 答：石油一次加工的方法为常压蒸馏和减压蒸馏。
第一章铸造 1. 什么是铸造？铸造包括哪些主要工序？答：将熔融金属液浇入具有和零件形状相适应的铸型空腔中，凝固后获得一定形状和性能的金属件的方法称为铸件。 2. 湿型砂是由哪些材料组成的？各种材料的作用是什么？答：湿型砂主要由石英砂、膨润土、煤粉、和水等材料所组成，也称潮模砂。石英砂是型砂的主体，是耐高温的物质。膨润土是粘结性较大的 一种粘土，用作粘结剂，吸水后形成胶状的粘土膜，包覆在沙粒表面，把单个砂粒粘结起来，使型砂具有湿态强度。煤粉是附加物质，在高温受 热时，分解出一层带光泽的碳附着在型腔表面，起防止铸铁件粘砂的作用。沙粒之间的空隙起透气作用。 3. 湿型砂应具备哪些性能?这些性能如何影响铸件的质量? 答：对湿型砂的性能要求分为两类：一类是工件性能，指型砂经受自重、外力、高温金属液烘烤和气体压力等作用的能力，包括湿强度、透气 性、耐火度和退让性等。另一类是工艺性能，指便于造型、修型和起模的性能，如流动性、韧性、起模性和紧实率等。 4. 起模时，为什么要在模样周围的型砂上刷水？答：手工起模时在模样周围砂型上刷水的作用是增加局部型砂的水 分，以提高型砂韧性。 5. 什么是紧实率？紧实率是如何反应湿型砂的干湿程度及性能的？对手工造型型砂的紧实率要求是多少？答：是指一定体积的松散型砂试样紧实前后的体积变化率，以试样紧实后减小的体积与原体积的百分比表示。过干的型砂自由流入试样筒时 ，砂粒堆积得较密实，紧实后体积变化较小，则紧实率小。过湿的型砂易结成小团，自由堆积是较疏松，紧实后体积减小较多，则紧实率大。 对手工型和一般机器型的型砂，要求紧实率保持在45%~50%。 6. 什么是面砂？什么是背砂？它们的性能要求和组成有何不同？答：与模样接触的那一层型砂，称为面砂，其强度、透气性等要求较高，需专门配制。远离模样在型砂中起填充作用加固作用的型砂称为背砂 ，一般使用旧砂。 7. 型砂反复使用后，为什么性能会降低？恢复旧砂的性能应采取什么措施？答：浇注时，砂型表面受高温铁水的作用，砂粒碎化、煤粉燃烧分解，部分粘土丧失粘结力，均使型砂的性能变坏。落砂后的旧砂，一般不 直接用于造型，需掺入新材料，经过混制，恢复砂型的良好性能后才能使用。 8. 什么是水玻璃砂和树脂砂？它的特点和应用范围如何？答：水玻璃砂是由水玻璃为粘结剂配制而成的型砂。水玻璃砂浇注前需进行硬化，以提高强度。由于水玻璃砂的溃散性差，落砂、清砂及旧 砂回用都很困难。在浇注铁铸件时粘砂严重，故不适于做铁铸件，主要应用于铸铁钢件的生产中。 9. 混砂是在什么设备中进行的？混砂的过程是怎样的？ 答：型砂的混制是在混砂机中进行的。型砂的混制过程:先加入新砂、旧砂、膨润土和煤粉等干混2~3分钟，再加水湿混5~7 分钟，性能符合要 求后从出砂口卸砂。混好的型砂应堆放4?5h，使水分均匀。使用前还要用砂粒机或松砂机进行松砂，以打 碎砂团和提高型砂性能，使之松散好用
习题集（348） 第一章绪论（37） 一、判断（10） 1、由于塑料包装物大多呈白色，它们造成的环境污染被称为白色污染。（） 2、连续聚合特点是聚合反应条件是稳定的，容易实现操作过程的全部自动化，机械化，便于小批量生产。（） 3、进行聚合反应的设备叫做聚合反应器。根据聚合反应器的形状主要分为管式、塔式和釜式聚合反应器。（） 4、本体聚合与熔融缩聚得到的高粘度熔体不含有反应介质，如果单体几乎全部转化为聚合物，通常不需要经过分离过程。如果要求生产高纯度聚合物，应当采用真空脱除单体法。（） 5、乳液聚合得到的浓乳液或溶液聚合得到的聚合物溶液如果直接用作涂料、粘合剂，也需要经过分离过程。（） 6、合成橡胶是用物理合成方法生产的高弹性体。经硫化加工可制成各种橡胶制品。（） 7、合成纤维通常由线型高分子量合成树脂经熔融纺丝或溶液纺丝制成。加有少量增光剂、防静电剂以及油剂等。（） 8、合成树脂生产中回收的溶剂。通常是经离心机过滤与聚合物分馏得到的。（） 9、高分子合成工厂中最易发生的安全事故是引发剂、催化剂、易燃单体、有机溶剂引起的燃烧与爆炸事故。（） 10、塑料具有取材容易，价格低廉，加工方便，质地轻巧等优点。（） 二、填空（10） 1、根据产量和使用情况合成橡胶可分为与两大类。 2、离子聚合及配位聚合实施方法主要有与两种方法。 3、在溶液聚合方法中，如果所得聚合物在反应温度下不溶于反应介质中而称为。 4、塑料的原料是合成树脂和。 5、塑料成型重要的有：注塑成型、挤塑成型、吹塑成型、等。 6、高分子合成工业的产品形态可能是液态低聚物、坚韧的固态高聚物或。 7、高分子合成工业的基本原料为、天然气、煤炭等。 8、为使釜式聚合反应器中的传质、传热过程正常进行，聚合釜中必须安装。 9、自由基悬浮聚合得到固体珠状树脂在水中的分散体系。可能含有少量反应单体和分散剂。脱除未反应单体用的方法，对于沸点较高的单体则进行，使单体与水共沸以脱除。 10、离子聚合与配位聚合反应得到的如果是固体聚合物在有机溶剂中的淤浆液，但是通常含有较多的未反应单体和催化剂残渣。如果催化剂是低效的，则应当进行脱除。用破坏金属有机化合物，然后用水洗涤以溶解金属盐和卤化物。
第2章化学工艺基础 2-1 为什么说石油、天然气和煤是现代化学工业的重要原料资源？它们的综合利用途径有哪些？ 答：石油化工自20世纪50年代开始蓬勃发展至今，基本有机化工、高分子化工、精细化工及氮肥工业等产品大约有 90%来源于石油和天然气。90%左右的有机化工产品上游原料可归结为三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）、三苯（苯、甲苯、二甲苯）、乙炔、萘和甲醇。其中的三烯主要有石油制取，三苯、萘、甲醇可有石油、天然气、煤制取。 2-2生物质和再生资源的利用前景如何？ 答：生物质和再生能源的市场在短期内不可能取代，传统能源的市场，但是在国家和国际政策的指引下，在技术上的不断突破中，可以发现新能源在开始慢慢进入试用阶段，在石油等传统资源日益紧张的前提下，开发新能源也是势不可挡的，那么在我国生物质作现阶段主要仍是燃烧利用，但是越来越的的研究开始往更深层次的利用上转变，估计在未来的一段时间生物质能源会开始慢慢走入人们的视线 2-3何谓化工生产工艺流程？举例说明工艺流程是如何组织的？ 答：化工生产工艺流程——将原料转变成化工产品的工艺流程。教材上有2个例子。 2-4何谓循环式工艺流程？它有什么优缺点？ 答：循环流程的特点：未反应的反应物从产物中分离出来，再返回反应器。 循环流程的优点：能显著地提高原料利用率，减少系统排放量，降低了原料消耗，也减少了对环境的污染。 循环流程的缺点：循环体系中惰性物质和其他杂质会逐渐积累，对反应速率和产品产率有影响，必须定期排出这些物质以避免积累。同时，大量循环物料的输送会消耗较多动力。 2-5何谓转化率？何谓选择性？对于多反应体系，为什么要同时考虑转化率和选择性两个指标？ 答：转化率是指某一反应物参加反应而转化的数量占该反应物起始量的百分率。 选择性是指体系中转化成目的产物的某反应物量与参加所有反应而转化的该反应物总量之比。 在复杂反应体系中，选择性表达了主、副反应进行程度的相对大小，能确切反映原料的利用是否合理。 有副反应的体系，希望在选择性高的前提下转化率尽可能高。但是，通常使转化率提高的反应条件往往会使选择性降低，所以不能单纯追求高转化率或高选择性，而要兼顾两者，使目的产物的收率最高。 2-6催化剂有哪些基本特征？它在化工生产中起到什么作用？在生产中如何正确使用催化剂？ 答：三个基本特征： ①催化剂是参与了反应的，但反应终了时，催化剂本身未发生化学性质和数量的变化。 ②催化剂只能缩短达到化学平衡的时间，但不能改变平衡。 ③催化剂具有明显的选择性，特定的催化剂只能催化特定的反应。 在化工生产中的作用主要体现在以下几方面： ⑴提高反应速率和选择性。⑵改进操作条件。⑶催化剂有助于开发新的反应过程，发