【现货速发】聚合物制备工程

本书在编撰期间，党的二十大对“实施科教兴国战略，强化现代化建设人才支撑”作出了重大部署，明确指出：教育、科技、人才是全国建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。《聚合物制备工程》是为适应21世纪课程教学体系和课程内容改革，根据工程教育认证中对毕业生解决复杂工程问题能力培养的要求，满足高等学校高分子材料科学与工程专业的专业课教学需求，旨在提高培养质量，造就更多青年科技人才、卓越工程师、大国工匠和制造业高技能人才，推动绿色制造发展，促进人与自然和谐共生的理念而编写的。 
聚合物制备工程是一门以工业聚合物制备过程为研究对象的学科，在课程体系教学内容上，以工程实践为特色，融合了高分子化学、高分子物理、高分子合成工艺学、化学反应工程、化工原理等课程的相关内容，是高分子材料科学和化学工程科学的交叉课程。 
为了加强学生对聚合物制备工业生产的理解和把握，以高分子材料发展为导向，从生产单体的原料、聚合物合成的工艺入手，结合聚合物反应工程基础，详细讲解自由基聚合工艺、缩合聚合工艺以及聚合物其他聚合机理及其制备方法的新型工艺技术；将聚合原理与工业实际的实施方法相结合，实现工艺与工程实践的有机融合；在工艺的基础上结合聚合理论，延伸拓展到实际的聚合物制备工程，剖析工程因素对聚合物结构、性能的影响；通过对聚合物制备过程中的原理及聚合影响因素的解析，将工艺原理与工程实践相互融合，让学生在课堂教学中学习发现工业生产中复杂工程问题和解决的方法。教材通过产品生产与技术运用的实例，介绍工业聚合反应过程的实施方法，各种聚合物产品生产对工艺和设备的要求，典型聚合物产品的工业生产过程，聚合反应操作方式，聚合反应器的形式等因素对聚合反应结果的影响等。使学生初步掌握工业聚合反应过程的实施方法，为将来从事聚合物合成生产，进行聚合物制备技术开发打下良好的基础。教材融入绿色化工、安全生产等内容，提高学生的节能环保意识。 
教材在编写过程中注重工程教育认证中对毕业生解决复杂工程问题能力培养的要求，按照工程教育认证毕业要求通用标准制定的专业12项毕业要求中，本教材支撑了7项毕业要求及其9个指标点，符合对应工程教育认证的要求。 
本书内容共分8章。第1章绪论，介绍高分子材料的发展趋势、方向及可持续发展；第2章聚合物原料单体的来源及制备过程，介绍聚合物原料的主要来源和聚合物的制备过程；第3章自由基聚合工艺，以本体、悬浮、溶液和乳液四种聚合方式为出发点，通过一系列实例结合聚合原理进行聚合工艺叙述；第4章缩合聚合工艺，通过生产实例讲解了缩合聚合的原理，线型缩聚和体型缩聚的控制和应用；第5、6章介绍逐步加成聚合和离子聚合等其他一些聚合工艺；结合聚合工艺学习的基础上，第7章聚合反应工程基础，以“三传一反”的基本理论为依据，结合聚合物制备的特殊性，拓展到反应器的设计、优化和操作；第8章聚合反应工程因素分析，介绍了工程因素对聚合反应结果的影响。 
本书由华东理工大学材料科学与工程学院钱军教授编著第1、2章，章圣苗副教授编著第3章，许祥老师编著第4、5、6章，第7、8章由钱军教授和上海宏顶房科技有限公司石一峰博士共同编著。全书由钱军教授修改统稿，并请大连理工大学李杨教授给予精心审阅，提出了许多宝贵的建议和修改意见。在书本的最后，列出了编写过程中参考的相关参考书和资料。在此，非常感谢李杨教授和编写参考文献的各位作者，谢谢！ 
由于水平有限，本书在内容的选择和文字的表述上可能存在不足之处，敬请读者和同行给予指正，便于我们后续修订，在此表示感谢。 

编著者 
2022年4月 

《聚合物制备工程》根据工程教育认证中对毕业生解决复杂工程问题能力培养的要求，以高分子材料发展为导向，从生产单体的原料、聚合物合成工艺路线入手，结合各种聚合物反应原理和工程基础，通过实例详细讲解自由基聚合工艺、缩合聚合工艺、逐步加成聚合工艺以及一些其他的新型工艺技术。同时，采取聚合原理与工业工程方法相结合的方式，将工艺原理与工程实践相互融合，增加了相关实际工业生产的一些现象和分析，让学生在课堂教学中体会如何在工程实践中解决复杂工程问题，通过每个章节的具体内容说明聚合物制备工程的共同规律，便于开展体系化的课程教学模式。全书内容共分8章，包括绪论、聚合物原料单体的来源及制备过程、自由基聚合工艺、缩合聚合工艺、逐步加成聚合工艺、其他聚合工艺、聚合反应工程基础、聚合反应工程因素分析。本书是新形态教材，配套拓展阅读、教学课件等数字资源，供读者选择使用。本书是高等院校高分子材料与工程本科专业的教材，同时也可以作为研究生和企业技术研发人员的重要参考书。

钱军，华东理工大学 教授，1986年毕业于浙江大学化工系，获学士学位；1998年毕业于华东理工大学材料科学与工程学院，获工学硕士学位；2002年毕业于华东理工大学材料科学与工程学院，获工学博士学位。2008.08～2008.12在美国宾夕法尼亚州立大学进修学习（高 级访问学者）。 自1986年至今一直在华东理工大学工作。长期从事化工和材料的教学和科研工作。在高分子材料的结构与性能、高分子的合成、复合材料、涂料粘合剂等的基础理论和应用研究方面有较深入的研究；在高分子树脂的合成、产业化应用研究及产品开发领域，有良好的工作基础和丰富的实践经验，取得了一些创新性的研究结果。 主持负责和参与多项国家 级研究项目，包括国防科工委“十一五”、“十二五”、“十三五”项目，科技部“863”项目等，企业合作项目三十余项。 目前已申请中国发明专利二十余项，授权12余项。并已在国内外学术期刊发表 SCI 论文和核心期刊论文 50 余篇。

第1章　绪论 001 
1.1　高分子材料的发展历程及未来发展趋势 001 
1.2　高分子材料的应用 003 
1.3　高分子材料在国民经济和社会发展中的作用 005 
1.4　高分子合成材料的发展 006 
1.5　高分子材料的制备技术简介 006 
1.6　高分子工业的开发过程 008 
1.7　高分子材料工程的发展方向 009 
1.8　高分子材料制备工程技术的可持续发展 013 
本章小结 015 
课堂讨论 016 
本章习题 016 

第2章　聚合物原料单体的来源及制备过程 017 
2.1　石油（天然气）原料路线 018 
2.1.1　石油的炼制（常减压） 019 
2.1.2　石油裂解制备烯烃、芳烃及其他化工原料 021 
2.1.3　天然气的精制 023 
2.1.4　以石油路线为基础的合成单体、聚合物路线 025 
2.2　煤化工原料路线 032 
2.2.1　煤的干馏 033 
2.2.2　煤气化 033 
2.3　其他原料路线 035 
2.3.1　淀粉和维生素 035 
2.3.2　糠醛 036 
2.3.3　妥尔油（或松木油） 037 
2.4　聚合物制备过程 037 
2.4.1　原料准备与精制过程 038 
2.4.2　催化剂或引发剂的准备 038 
2.4.3　聚合反应过程 039 
2.4.4　聚合反应机理 039 
2.4.5　聚合后的分离过程 040 
2.4.6　聚合物后处理过程 041 
2.4.7　聚合后的回收过程 042 
2.4.8　聚合反应过程的特点及聚合反应器 043 
2.4.9　聚合反应的实施工艺和特征 045 
本章小结 046 
课堂讨论 047 
本章习题 047 

第3章　自由基聚合工艺 048 
3.1　自由基聚合理论基础 048 
3.1.1　自由基聚合概述 048 
3.1.2　自由基聚合方法 049 
3.1.3　自由基聚合引发剂 049 
3.1.4　影响聚合反应的主要因素 053 
3.1.5　自由基聚合反应的实施方法 055 
3.2　自由基本体聚合工艺 056 
3.2.1　自由基本体聚合工艺概述 056 
3.2.2　甲基丙烯酸甲酯本体聚合工艺 057 
3.2.3　乙烯高压气相本体聚合——低密度聚乙烯（LDPE）的生产工艺 060 
3.2.4　聚氯乙烯非均相本体聚合生产工艺 066 
3.3　自由基悬浮聚合工艺 069 
3.3.1　自由基悬浮聚合工艺概述 069 
3.3.2　氯乙烯悬浮聚合生产工艺 074 
3.3.3　苯乙烯-丙烯腈悬浮共聚合生产工艺 079 
3.4　自由基溶液聚合生产工艺 081 
3.4.1　自由基溶液聚合工艺概述 081 
3.4.2　乙酸乙烯酯溶液聚合 084 
3.4.3　聚乙烯醇的生产工艺 087 
3.4.4　丙烯腈溶液聚合生产工艺 090 
3.5　自由基乳液聚合生产工艺 099 
3.5.1　自由基乳液聚合工艺概述 099 
3.5.2　丁二烯-苯乙烯乳液共聚合——丁苯橡胶的生产工艺 103 
3.5.3　种子乳液聚合——糊用聚氯乙烯的生产工艺 108 
3.5.4　反相乳液聚合合成超高分子量聚丙烯酰胺 110 
本章小结 112 
课堂讨论 112 
本章习题 112 

第4章  缩合聚合工艺 114 
4.1　缩聚反应理论基础 114 
4.1.1　缩聚反应概述 114 
4.1.2　缩聚反应的单体 116 
4.1.3　缩聚反应的实施方法 118 
4.1.4　缩聚反应的影响因素 121 
4.2　线型缩聚反应 124 
4.2.1　线型缩聚反应机理 124 
4.2.2　线型缩聚聚合物 125 
4.2.3　线型缩聚工艺的关键问题 127 
4.3　熔融线型缩聚制备聚酯 129 
4.3.1　聚酯概述 129 
4.3.2　聚酯的合成原理 130 
4.3.3　聚酯的生产工艺 134 
4.4　溶液线型缩聚制备聚酰胺66 138 
4.4.1　聚酰胺66 138 
4.4.2　聚合体系各组分及其作用 138 
4.4.3　聚合原理 139 
4.4.4　聚酰胺66的生产 139 
4.4.5　工艺条件分析 140 
4.5　体型缩聚反应 142 
4.5.1　体型缩聚反应的特点 142 
4.5.2　凝胶点的预测 143 
4.5.3  体型缩聚的应用特点 145 
4.6　酚醛树脂的生产工艺 146 
4.6.1　酚醛树脂概述 146 
4.6.2　酚醛树脂的合成原理 146 
4.6.3　酚醛树脂的固化 150 
4.6.4　酚醛树脂的生产工艺 150 
4.6.5　酚醛树脂压塑粉的制备 152 
4.6.6　酚醛树脂的安全生产 152 
4.7　环氧树脂的生产工艺 153 
4.7.1　环氧树脂概述 153 
4.7.2　环氧树脂的合成原理 154 
4.7.3　环氧树脂的生产工艺 155 
4.7.4　环氧树脂的交联固化 156 
4.7.5　环氧树脂生产过程中的影响因素 158 
本章小结 159 
课堂讨论 160 
本章习题 160 

第5章　逐步加成聚合工艺 161 
5.1　逐步加成聚合与聚氨酯合成理论 161 
5.1.1　逐步加成聚合概述 161 
5.1.2　聚氨酯概述 163 
5.1.3　合成聚氨酯的主要原材料 164 
5.1.4　异氰酸酯的反应 166 
5.1.5　聚氨酯的合成工艺原理 169 
5.2　聚氨酯泡沫材料的合成工艺 171 
5.2.1　聚氨酯泡沫材料 171 
5.2.2　聚氨酯泡沫的制备机理 172 
5.2.3　聚合体系各组分及其作用 173 
5.2.4　聚氨酯泡沫材料的生产工艺 175 
5.3　聚氨酯橡胶的合成工艺 176 
5.3.1　聚氨酯橡胶 176 
5.3.2　聚合体系各组分及其作用 178 
5.3.3　聚氨酯橡胶的合成工艺路线 179 
5.3.4　浇铸型聚氨酯橡胶的生产工艺 180 
5.4　聚氨酯纤维的合成工艺 181 
5.4.1　聚氨酯纤维 181 
5.4.2　氨纶的合成工艺路线 182 
5.4.3　氨纶制备工艺过程 183 
5.5　聚氨酯胶黏剂的生产工艺 185 
5.5.1　聚氨酯胶黏剂 185 
5.5.2　单组分溶剂挥发型聚氨酯胶黏剂 186 
5.5.3　双组分聚氨酯胶黏剂 187 
本章小结 188 
课堂讨论 189 
本章习题 189 

第6章　其他聚合工艺 190 
6.1　阴离子聚合工艺 190 
6.1.1　阴离子聚合的特点 190 
6.1.2　阴离子聚合体系 191 
6.1.3　阴离子聚合反应机理 193 
6.1.4　阴离子嵌段共聚合制备SBS热塑性弹性体 194 
6.2　阳离子聚合工艺 199 
6.2.1　阳离子聚合特点 199 
6.2.2　阳离子聚合体系 199 
6.2.3　阳离子聚合反应机理 202 
6.2.4　阳离子开环聚合制备聚甲醛 202 
6.3　配位聚合工艺 206 
6.3.1　配位聚合及其特点 206 
6.3.2　配位聚合体系 206 
6.3.3　定向聚合机理 207 
6.3.4　配位聚合制备高密度聚乙烯 209 
6.3.5　配位聚合制备立构规整聚丙烯 212 
本章小结 217 
课堂讨论 217 
本章习题 218 

第7章　聚合反应工程基础 219 
7.1　聚合反应工程简介 219 
7.2　聚合热力学 221 
7.2.1　聚合反应热力学平衡 222 
7.2.2　聚合热 223 
7.2.3　聚合反应系统的相平衡 223 
7.3　流体力学基础 225 
7.3.1　流体的黏性 225 
7.3.2　牛顿流体与非牛顿流体 226 
7.3.3　流体的流动状态 228 
7.3.4　高分子流体 230 
7.3.5　高分子流体流动的描述 231 
7.4　传热与传质基础 236 
7.4.1　传热基础 236 
7.4.2　搅拌釜内的传热过程与强化 238 
7.4.3　传质基础 240 
7.4.4　搅拌釜内的传质过程 242 
7.5　化学反应动力学基础 243 
7.5.1　化学反应的分类 244 
7.5.2　化学计量学与复杂反应的收率和选择性 244 
7.5.3　化学反应动力学 246 
7.6　化学反应器基础 255 
7.6.1　化学反应器的分类 255 
7.6.2　聚合反应装置介绍 256 
7.6.3　化学反应器的设计 257 
7.6.4　理想化学反应器 258 
7.6.5　复杂反应对反应器的类型和操作的要求 271 
7.6.6　连续流动反应器中的返混和停留时间分布 274 
7.6.7　连续流动反应器的热稳定性 286 
本章小结 290 
课堂讨论 291 
本章习题 291 

第8章　聚合反应工程因素分析 296 
8.1　概述 296 
8.2　聚合反应动力学 297 
8.3　聚合度和聚合度分布 300 
8.3.1　平均聚合度 300 
8.3.2　瞬时聚合度 301 
8.3.3　瞬时聚合度与平均聚合度的关系 302 
8.4　连锁与缩合聚合反应的聚合度和聚合度分布 303 
8.4.1　连锁聚合反应的聚合度与聚合度分布 303 
8.4.2　缩合聚合反应的聚合度及聚合度分布 309 
8.5　均相自由基共聚 313 
8.5.1　间歇操作方式进行的二元自由基共聚 314 
8.5.2　半间歇操作方式自由基共聚 316 
8.5.3　连续操作方式自由基共聚 317 
8.6　工程因素对聚合反应的影响 318 
8.6.1　返混对聚合反应的影响 318 
8.6.2　混合尺度对聚合反应的影响 319 
8.7　聚合过程的调节与控制 321 
8.7.1　反应热的调控 321 
8.7.2　反应速率的提高 321 
8.7.3　聚合度与聚合度分布的调控 321 
8.8　聚合过程的安全问题 322 
8.8.1　聚合过程失控的风险管控 322 
8.8.2　化学品安全技术说明书（SDS）的学习与使用 322 
8.8.3　有关易燃/易爆 323 
8.8.4　一些安全概念 324 
本章小结 324 
课堂讨论 325 
本章习题 325 

参考文献 326 

《聚合物制备工程》根据工程教育认证中对毕业生解决复杂工程问题能力培养的要求，以高分子材料发展为导向，从生产单体的原料、聚合物合成工艺路线入手，结合各种聚合物反应原理和工程基础，通过实例详细讲解自由基聚合工艺、缩合聚合工艺、逐步加成聚合工艺以及一些其他的新型工艺技术。同时，采取聚合原理与工业工程方法相结合的方式，将工艺原理与工程实践相互融合，增加了相关实际工业生产的一些现象和分析，让学生在课堂教学中体会如何在工程实践中解决复杂工程问题，通过每个章节的具体内容说明聚合物制备工程的共同规律，便于开展体系化的课程教学模式。全书内容共分8章，包括绪论、聚合物原料单体的来源及制备过程、自由基聚合工艺、缩合聚合工艺、逐步加成聚合工艺、其他聚合工艺、聚合反应工程基础、聚合反应工程因素分析。本书是新形态教材，配套拓展阅读、教学课件等数字资源，供读者选择使用。本书是高等院校高分子材料与工程本科专业的教材，同时也可以作为研究生和企业技术研发人员的重要参考书。

钱军，华东理工大学 教授，1986年毕业于浙江大学化工系，获学士学位；1998年毕业于华东理工大学材料科学与工程学院，获工学硕士学位；2002年毕业于华东理工大学材料科学与工程学院，获工学博士学位。2008.08～2008.12在美国宾夕法尼亚州立大学进修学习（高 级访问学者）。 自1986年至今一直在华东理工大学工作。长期从事化工和材料的教学和科研工作。在高分子材料的结构与性能、高分子的合成、复合材料、涂料粘合剂等的基础理论和应用研究方面有较深入的研究；在高分子树脂的合成、产业化应用研究及产品开发领域，有良好的工作基础和丰富的实践经验，取得了一些创新性的研究结果。 主持负责和参与多项国家 级研究项目，包括国防科工委“十一五”、“十二五”、“十三五”项目，科技部“863”项目等，企业合作项目三十余项。 目前已申请中国发明专利二十余项，授权12余项。并已在国内外学术期刊发表 SCI 论文和核心期刊论文 50 余篇。