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第三章聚合反应工程

第一节概述聚合反应工程的产生目前，聚合产物的世界年产量已经超过金属类（按体积计），成为最重要的材料品种之一，在多方面都有出色表现，同时在开发新型替代能源方面，在节约资源、能源和保护生态环境方面发挥着不可替代的作用

聚合反应工程的产生由于聚合物生产规模的大型化和自动化,以及品种、性能和用途的多样化和功能化,在实际生产中面临的问题单凭一门学科难以解决,聚合反应工程这门学科便应运而生

二、聚合反应工程聚合反应工程是化学反应工程的一个分支,从解决一般的技术问题到聚合反应器的设计、放大,聚合过程的开发到工程分析,优化工艺条件的确定和操作设计,聚合反应器的动态特性和操作稳定性,聚合过程优化以及包括聚合反应在内的全过程的系统工程.

聚合反应工程0102研究对象以工业规模的聚合反应器为研究对象研究基础以聚合动力学和聚合物系的传递为基础

聚合反应工程的特色聚合反应是低分子量的单体转化为高分子量的聚合物的过程，存在多种反应机理、物系组成和聚合产物的类别。对于各个类型的体系又都有其本身的物理和化学特性，需采用不同的聚合方法。例如：游离基的链锁反应和分子间逐步缩合反应有截然不同的规律；乳液聚合与本体聚合由于其本质上差异，着眼点和处理方法大不相同

聚合反应工程的特色聚合总是包含多步的复杂反应，除原料单体转化率外还要考虑聚合产物平均分子量及分子量分布，以至产物分子结构与排列等，在有多种单体进行聚合时，情况就更复杂随着聚合过程进行中物料分子量增加，粘度亦急剧上升，有的是非牛顿流体或多相流体，因此在物料流动、搅拌、混合等方面产生了一系列新问题

聚合反应工程的特色聚合物一般是导热不良的物体，其传热能力随聚合度提高而降低，另一方面反应速率较快，均为较强的放热反应，而聚合物分子量对温度十分敏感，温度上升会导致分子量急剧降低。因此需解决好放热与散热的关系

三、形成与发展20世纪30年代至40年代，建立了现在的Standinger高分子概念，对反应机理有了清楚的了解，并根据理论和试验的结果实现多种聚合物商业化生产发展阶段起步阶段必威体育精装版阶段90年代至今，人们研究的重点在于工艺技术的改进，以提高产物性能及经济效益，此外还进一步研究催化和动力学机理以制备特定分子式的高聚物50年代到80年代，人们将聚合工程原理与之前掌握的聚合反应动力学数据基础相结合，再加上无机催化剂的引入，使得该领域迅速发展

聚合反应工程学科的形成与发展

聚合反应工程学科的形成与发展在1944年和1947年K·G.Denbjgh发表了关于连续搅拌反应器中稳态自由基聚合的二篇论文，它们被公认为是聚合反应工程的经典论文，至今还显示出作者深远的洞察力。六十年代初期，高分子聚合物产品显著的发展，但公开发表的论文却很少，理论研究落后于生产的发展。同时凝胶渗透色谱技术和电子计算机技术以及臻于完善的化学反应工程学科理论为聚合反应工程发展提供了研究的工具和研究的方法，促进了学科迅速发展。

聚合反应工程学科的形成与发展1970年第一届国际化学反应工程讨论会上聚合反应动力学和聚合反应器的设计被列为一个独立的专题。1977年W·H·Ray和R·L·Laurence在权威性的、综述性的专著《化学反应器理论》一书中，撰写了“聚合反应工程”一章，概括了六十年代以来聚合反应工程研究领域中的一些主要成果，提出了这一学科领域的主要研究内容。1983年J·A·Biesenberger和出版了《聚合工程原理》一书，全面系统地论述了聚合反应工程领域的基础，这标志着这一学科正趋于成熟阶段。

单击此处可添加副标题与学科同步发展的高分子聚合物工业生产开发研究中，应用了聚合反应工程理论研究的成果，结合长期累积的实际经验成功地进行了聚合过程的开发和放大、优化操作和优化设计，发展了一些新型的工业聚合反应器和反应技术，缩短了聚合物产品工业化过程，获得了巨大的经济效益。国内现状：我国高分子合成材料工业在1958年以后有较大的发展，特别是塑料工业，凡是当时国外生产的主要品种我国都能依靠自己的技术力量进行生产。此阶段生产规模较小，大多是每年数百吨或数千吨的规模，以间歇操作为主。70年代以后，特别是近20年来以来，高分子合成材料工业得到迅速发展。单击此处添加大标题内容

由于聚合反应工程的复杂性，反应产物的多分散(聚合物产品的分子量分布、共聚物的组成分布等)反应物系流体的特殊性(高粘度、悬浮或乳液聚合多相体系、非牛顿流体流型等等)为定量研究实际聚合反应过程带来了困难。我国的聚合反应工程学科研究起步较晚，从事此领域研究队伍规模较小，主要集中在几个高等学校，所进行的研究主要是结合聚合反应进行一些搅拌、混合、传热方面的。此外，产业部门结合工业生产和产品开发，也开展了一些聚合反应工程的研究。总的说来，我国的聚合反应工程无论从基础研究还是从应用