聚合物范文10篇

聚合物范文篇1

2聚合物水泥砂浆的改性机理

聚合物改性砂浆的研究之所以如此大的进展，就是因为这种材料通过改性具有许多优异的性能。了解其改性机理对研究和开发这类材料尤其重要。

众所周知·水泥砂浆作为一种复合材料，骨料和水泥基之间的界面过渡区是材料的薄弱环节。在界面过渡区，水灰比高、孔隙率大、氢氧化钙和钙矾石多，晶粒粗大、氢氧化钙晶体取向生长。要改善水泥基材料的性能，就必须改善界面过渡区的结构和性质。聚合物对水泥砂浆的改性作用，其实质也是改善材料的界面过渡区，从而使材料获得别的材料所不具有的性能。

(1)聚合物具有减水的效果。其表现在配制具有相同流动度的砂浆时，掺有聚合物的砂浆的水灰比要低于普通砂浆的水灰比。这是因为聚合物和矿物掺合料粉煤灰一样的形态效应，因为聚合物的固体粒径很小，其直径一般在0.05～5um之间。这样的颗粒也可像粉煤灰的颗粒一样，既可起到滚珠的作用，又具有较高的表面活性，从而能起到减水效应。

(2)在砂浆中掺加聚合物后，氢氧化钙也会沿着聚合物固体颗粒生长，有利于打乱氢氧化钙的取向生长。另外，由于聚合物的特殊性，它会在高于其最低成膜温度下凝聚成膜，形成的膜能将水泥水化生成的氢氧化钙包围起来，连成一个整体，可以有效的降低氢氧化钙对材料耐久性的不良影响。另一方面聚合物沙浆中的钙矾石比普通砂浆中的钙矾石要短和粗。进一步观察可发现聚合物的加入有效的改善了砂浆的孔结构，由于聚合物的形态效应及其自身的特殊性，起到了胶结、填充等作用，使砂浆的平均孔径变小，大孔变成小孔隙，孔隙分布的均匀性下降了，微孔隙率提高了。

(3)由于聚合物成膜的过程发生在水泥水化的过程中，水分用于水化以及被蒸发，聚合物就在整个基体中形成一个坚韧、致密的网络薄膜状网络结构，分布在水泥砂浆骨架之间，填充空隙，切断了与外界的通道，进一步改善了材料的性能。

(4)聚合物还能和水泥水化产物发生化学作用。如丙烯酸甲脂能与水泥水化产物中的氢氧化钙反应。其原因是因为丙烯酸中脂基能在碱性的氢氧化钙溶液中发生水解生成羧酸根离子能与钙离子以离子键形式结合，形成以钙离子桥连的离子键大分子体系的交织网络结构，增强了结构的密实性。在上面的反应中可以降低氢氧化钙的含量，而SBR(聚苯乙烯一丁二烯)乳胶也能减少砂浆中氢氧化钙的含量，但没有含有脂基的E－VA(聚乙烯一醋酸乙烯脂)乳液那么明显因此是不是所有的聚合物都能起化学改性作用，还有待研究。

通过以上的物理与化学的作用，聚合物改善了砂浆的界面结构形成了如图(1)的界面层。

其中的机械粘合层就是聚合物所成的薄膜，这一层不能过厚否则就会降低材料的强度。物理吸引层是聚合物如前面所讲的物理改性作用得到的一层，起到了增强材料性能的作用。化学键合层是聚合物与水泥中的物质发生发应的结果，进一步增强了材料的性能。

3聚合物水泥砂浆的材料

3．1聚合物对能用于砂浆改性的聚合物，其性能要求十分重要。聚合物在发挥其优点的同时，不能对砂浆带来负面的影响，如不能影响水泥的充分水化，对水泥石的基体没有腐蚀作用，对环境没有污染作用等。现阶段用于改性砂浆的聚合物的种类不是很多，主要有以下一些。

其中最常用的就是图中划横线的聚合物。有丁苯乳液(SBR)、聚丙烯酸脂(PAE)、聚乙烯醋酸脂(EVA)，丙苯乳液(SAE)等。但由于单一品种乳液用于改性砂浆时会有一些不足，因此现阶段已经出现通过聚合物乳液的共混，综合不同乳液的优点，设计出能实现不同性能要求、适应不同用途需要的聚合物共混物用于改性砂浆。

3．2水泥

用于聚合物改性砂浆的水泥一般为普通硅酸盐水泥，它的早期强度高、凝结快、耐冻性好。另外还可用高铝酸盐水泥。近年来，出现了一种专门用于聚合物干粉改性砂浆的铝酸钙水泥，这种水泥是用一定比例含有三氧化二铝和氧化钙经熔化或煅烧，然后将获得的熟料磨细而成。

3．3矿物掺合料

矿物掺合料(硅灰、粉煤灰、矿渣等)本身就可以作为一种水泥砂浆的改性材料。把矿物掺合料和聚合物双掺在砂浆中，能综合利用两种改性材料的特点，优势互补进一步改善砂浆的性能。

3．4消泡剂、稳定剂

在聚合物水泥砂浆中，水泥浆体中的钙离子或铝离子等多价阳离子及砂浆拌和时所产生的剪切力会导致乳液破乳凝聚，因此要选择合适的乳化剂和稳定剂。乳液中存在的表面活性剂导致砂浆气泡增加，影响性能，为此，需要加入适当的消泡剂来抑制表面活性剂引起的泡沫。

3．5砂

一般用河砂，要求含泥量不能过高。

4聚合物改性水泥沙浆的性能

众所周知作为水泥基材料的一个显著的缺点就是脆性大。表现出抗拉强度比抗压强度低许多，抗裂性差，并且强度越高，脆性越大。这是因为水泥基材料属于硅酸盐物质，其基本单元是硅氧四面体·硅与氧以共价键相连，钙与铝等金属离子以离子键与硅相结合。由于在共价键、离子键发生断裂时几乎不发生任何变形，就表现出很大的脆性。而聚合物作为一种有机高分子，其长分子结构及大分子中的链节或链段的自旋转性，使其具有弹性和塑性。

4．1新拌砂浆的性能

4．1．1流动性

由于聚合物具有建水的效果，因此大部分聚合物都能提高砂浆的流动性能。

4．1．2保水率

新拌砂浆的保水率是影响砂浆硬化及硬化后固体性能的重要的因素。保水性好的砂浆有利于砂浆的运输、停放和铺摊，有重要的工程意义。掺入聚合物能有效的提高新拌砂浆的保水性能，聚合物的加入既可以防止砂浆的离析，有能在砂浆的养护初期防止水分的过快散失，有利于水泥的水化。尽管聚合物水泥砂浆的凝结时间会延长。

4．2硬化聚合物砂浆的力学性能

4．2．1抗压强度

现有大部分的研究都认为聚合物改性砂浆的抗压强度要低于普通砂浆的抗压强度，这是因为聚合物在砂浆体系中硬化成膜后，由于它的弹性模量要低于水泥石和骨料的弹性模量，另外聚合物的富集现象也会降低抗压强度，还有就是聚合物的活性，在搅拌砂浆时会产生大量的气泡从而降低了砂浆的抗压强度。但是还存在另外的一种观点，就是认为聚合物改性砂浆的抗压强度要高于普通砂浆的抗压强度，这是因为聚合物具有减水效应，能降低砂浆的用水量，从而提高砂浆的抗压强度。但这两种对立的观点有不同的前提第一种观点下的砂浆在配制时是保持砂浆的水灰比不变，第二种观点下的砂浆在配制时保持砂浆的流动度不变。之所以存在这样对立的观点，有可能是砂浆单位体积内的水与聚合物的相对含量的问题。我们知道在聚合物砂浆中水泥的水化和聚合物的成膜是一对矛盾，水泥水化需要水分，而聚合物的成膜要求失去水分。在砂浆中聚合物由于具有减水作用，应该能增加砂浆的强度，但由于前面所讲的聚合物降低抗压强度的因素的存在，就应该调节砂浆单位体积内水与聚合物的相对含量，使其满足既能很好的水化又能很好的成膜(所谓好的成膜就是能够在砂浆中形成一个一致、均匀、没有缺陷和富集现象的膜网结构，并且如前面图(1)所描述的机械粘合层不能过厚。这样如果保持砂浆的水灰比不变，聚合物的减水效应不能发挥出来，但如保持砂浆的流动度不变，聚合物就能发挥其减水效应尽量调节单位体积内水与聚合物的相对含量，使达到好的成膜效果尽量降低不利的因素，从而能提高砂浆的抗压强度。

4．2．2抗拉强度、抗折强度

如前所述，高分子聚合物加进砂浆能改善材料的脆性。除有机高分子自身的特点外，它还能改善砂浆内部的界面结构，减少了骨料处的微裂纹。此外，由于聚合物薄膜的弹性模量小、变形大，因而可以缓冲裂纹处在受力时的应力集中，从而提高了砂浆的抗拉与抗折强度。

4．2．3粘结强度

复合材料之间的界面粘结作用可以大致分为以下五类(1)吸附与侵润(2)相互扩散、(3)静电吸引(4)化学键合(5)机械粘着。聚合物改性砂浆的粘结强度可以分为砂浆内部和把砂浆用于修补材料时新老界面之间的粘结强度。砂浆内部的粘结性能在前面已有介绍，即在界面处分为机械粘合、物理吸引、化学键合，正是因为有这样的效果使得砂浆浆体的粘结强度增大。当聚合物改性砂浆作为一种修补材料时，与普通的砂浆相比也表现出有良好的粘结强度，之所以有比普通砂浆强的粘结强度，这有可能是聚合物砂浆在新老界面出也能形成如图(1)那样的界面结构，并且聚合物还能扩散到老砂浆中的空隙中去成膜，进一步增强粘结强度。

4．2．4弹性模量

聚合物改性砂浆的弹性模量要低于普通砂浆的弹性模量，因此聚合物沙浆比普通的砂浆有更大的变形性。

4．2．5耐久性

由于聚合物对砂浆的改性作用，提高了砂浆的耐久性。如砂浆的抗渗能力得到了提高，吸水性降低”，砂浆承受冻融循环的能力也得到了提高。另外，砂浆长期暴露在野外，其力学性能没有降低反有提高。

4．3影响聚合物改性砂浆性能的因素

4．3．1原材料

原材料中水泥品种的选择余地较小。聚合物的品种相对来说要多一些，不同的聚合物能对砂浆的性能有不同的影响。如氯偏乳液改性砂浆抗渗能力强，丁苯乳液改性砂浆的抗折强度较高等。因此需要通过试验来确定聚合物的选取。

4．3．2配合比设计

在确定了材料的种类后，材料之间的配比就尤为重要。由前面所述的改性机理可知．要得到质量好的聚合物砂浆，聚合物在浆体中的成膜尤其重要，即要形成一个一致、均匀、没有缺陷和富集现象、膜不能过厚的网状薄膜。因此水、水泥、砂、聚合物这几者的搭配就很重要了。

4．3．3养护条件

养护条件对于水泥基材料来说是一个很重要的因素。在砂浆的材料与配比确定下来后，材料的养护方法就很重要了。对于聚合物改性砂浆水泥的水化和聚合物的成膜是一对矛盾，那么要两者需要协调发展，使砂浆中的各个组分相互补充、共同成长，就必须选择好适应的养护条件。现在有多种养护方法，在国外常用的养护方法是将砂浆试件拆模后，首先在20℃、80％相对湿度的环境下养护2d，然后在20℃的水中养护5d，再在20℃、50％相对干燥的环境下养护21d。在国内并没有定型的养护方法，但有研究表明乳液的掺量越小，试件所需在水中养护的时间越长；乳液的掺量越大，试件所需在水中养护的时间越短；当乳液的掺量达到一定值时，就无需在水中养护，只需在空气中干养即可。

5聚合物水泥砂浆的应用

5．1混凝土修补材料

聚合物水泥砂浆(修补砂浆)已经广泛应用于混凝土结构加固，选用聚合物改型砂浆作为混凝土结构的修补材料主要有以下理由。

(1)聚合物水泥砂浆具有良好的粘结性和耐水性；

(2)聚合物水泥砂浆不需要潮湿养护，尽管最初两天保持潮湿会更好：

(3)聚合物水泥砂浆的收缩和普通混凝土相同或略低一些，

(4)聚合物水泥砂浆的抗折强度、抗拉强度、耐磨性、抗冲击能力比普通混凝土高；而弹性模量更低；

(5)聚合物水泥砂浆的抗冻融性能更好。

5．2防水材料

聚合物水泥砂浆既可以用于刚性防水材料，又可以作为柔性防水材料。聚合物水泥砂浆作为柔性放水材料应用时，主要是以防水涂料形式使用。

5．3胶黏剂

由于聚合物水泥砂浆具有良好的粘结能力和良好的协调性，可以作为一种良好的胶黏剂，如瓷砖胶黏剂，界面处理剂等。

5．4防腐蚀

聚合物水泥砂浆比普通混凝土的抗渗性、耐介质性能好得多，能阻止介质渗入，从而提高砂浆结构的耐腐蚀性能。因此在许多防腐蚀场合得到应用，主要有防腐蚀地面(如化工厂地面，化学试验室地面等)、钢筋混凝土结构的防腐涂层、温泉浴池、污水管等等。

5．5其它

聚合物水泥砂浆还可以应用于如表面装饰和保护，铺面材料，和道路路面等等。

聚合物范文篇2

本文作者：刘华蔚温伟生孙华燕郑爱萍胡敏陈丽洁工作单位：解放军总医院口腔医学研究所

传统复乳法及聚合物合金法制备NGF缓释微球:(1)传统复乳法:采用复乳-溶剂挥发法(W/O/W)制备缓释微球，300μg的NGF和10mg牛血清白蛋白(BSA)溶于100μl的去离子水中得内水相(W1);PL-GA300mg溶于2ml的二氯甲烷(CH2Cl2)溶液中形成油相(O)，外水相为2%聚乙烯醇溶液10ml(W2)。将W1倒入O中，冰浴超声处理30s得到初乳(W1/O)，将初乳倒入W2中，冰浴下高速匀浆30s，得到(W1/O/W2)复乳。将复乳倒入400ml10%的去离子水氯化钠溶液中，室温下磁力搅拌机(上海雷磁)，1700r/min搅拌2h，前30min冰浴，后1.5h常温下搅拌，再800r/min搅拌2h挥发残余有机溶剂，收集微球，去离子水洗涤3次，真空冻干，得微球205.8mg，置于4℃保存。(2)聚合物合金法:采用乳化-溶剂挥发法(S/O/W)与聚合物合金法结合制备微球，分为两步。①NGF微粉化。经纯化的NGF溶液300μg，与牛血清白蛋白溶液0.5ml(含BSA10mg)混合后进行冻干处理，预冻温度－50℃，降温速度20℃/min，冻干条件(－20℃，3h;20℃，12h)。混合物冻干后得到均匀分散在BSA基质中的NGF药粉(S)。②NGF微囊化。PLA/PLGA(PLA∶PLGA=1∶3)300mg置于试管内，加入所制NGF冻干粉，加入2ml的CH2Cl2使聚合物溶解形成油相(O)。水相为2%聚乙烯醇溶液10ml(W)。将W加入O中，高速匀浆30s，形成S/O/W乳液，复乳倒入400ml10%的去离子水氯化钠溶液中，室温下磁力搅拌，方法同上，得微球256.7mg，置于4℃保存。2．微球形态及粒径的检测:取少量NGF-PLGA缓释微球放置于贴有双面胶的金属板上，喷金制成扫描电镜标本，扫描电镜下观察其外形。取少量NGF缓释微球溶解于去离子水，在光学显微镜下用测微尺测定200个微球的粒径，每隔5μm粒径为一单元，分别计数每一单元的微球数。以微球个数的百分数为纵坐标(%)、粒径大小为横坐标(μm)，绘制微球粒径分布的直方图，测定微球的平均直径及粒径分布。3．微球包封率的测定:(1)建立标准曲线将NGF-ELISA检测试剂盒中的标准品稀释为10、20、40、80、160、320pg/ml的NGF溶液，以不含NGF的空白微球降解液作为空白对照，将酶标仪吸光度调零，绘制标准曲线。(2)萃取法提取微球中的NGF:分别取10mgNGF缓释微球溶于0.5ml的乙酸乙酯中，然后加入2ml的去离子水，在振荡器上充分混匀，萃取乙酸乙酯中的NGF，静置，分取水层，重复3次。合并三次提取液，混匀。(3)微球萃取率的测定:取10mg不含NGF的微球和标准品NGF1μg溶于0.5ml的乙酸乙酯中，然后加入2ml的去离子水，在振荡器上充分混匀，萃取乙酸乙酯中的NGF，静置，分取水层，重复3次，合并三次提取液，混匀。用ELISA法在450nm波长下测定所得溶液的吸光度值，计算NGF含量，算得萃取率。(4)微球包封率的测定:将步骤(2)中萃取液稀释，用ELISA法(检测范围10～400ng/L)在450nm波长下测定所得NGF溶液的吸光度，以空白微球降解液作为空白对照。计算微球中NGF的含量，严格按照说明书操作。微球包封率按以下公式计算:微球中测定的NGF量=微球质量×(4)中测得微球中NGF浓度;微球中理论NGF量=投入的NGF的质量;微球包封率(%)=微球中测定的NGF量/微球中理论NGF量×100%。4．微球的体外释放:准确称取两种微球各3份，50mg微球分别溶于5ml磷酸盐缓冲液(PBS)中(pH7.4)，37℃震荡温浴，分别在6h、12h、1d、4d、7d、14d、21d、30d、40d、50d、60d、70d、80d、90d取出全部稀释液(2000r/min，2min)，并补充相应的缓冲液，取出液－20℃保存，每个样品按1∶100和1∶1000稀释，每个浓度的稀释样品做双复孔，ELISA测定NGF浓度，计算每次释药量及累积释药率，并绘制释放曲线。5．微球中NGF活性的检测［6-7］:分别于1d、7d、30d、60d、90d时取微球释放液，通过对PC12细胞突起的计数来检测NGF的活性。将生长良好的PC12细胞接种于预先经鼠尾胶原包被的6孔培养板中，接种密度为2×104/cm2，每孔加入2ml含体积分数为10%马血清和体积分数为5%胎牛血清的DMEM培养基，在37℃、体积分数为5%CO2及饱和湿度条件下培养3h后随机分组，分为NGF组(阳性对照组)、不含NGF的牛血清白蛋白微球组(阴性对照组)、传统复乳法制备的NGF微球组(复乳法组)、合金法制备的NGF微球组(合金法组)。分别以50ng/ml的NGF、牛血清白蛋白微球的缓释液、传统复乳法所制备NGF微球的缓释液、合金法制备的NGF微球缓释液各2ml替换原细胞培养液，继续培养48h后，在倒置显微镜上用随机选取视野，计数100个细胞，并计算每组中长出轴突的细胞(阳性细胞)比例，阳性细胞比例(%)=阳性细胞数/计数细胞数，每组实验重复3次。

数据均以均数±标准差(x珋±s)表示，采用CHISS统计软件对数据进行均数t检验。P＜0.05为差异有统计学意义。结果一、NGF缓释微球表观形态观察结果光镜、扫描电镜结果显示两种方法制备的NGF微球均具有光滑的表面且形态规整均匀，近似圆形，大小相近，体外PBS中释放90d后其表面存在大量孔隙，部分降解，见图1，2。二、微球粒径测定结果两种方法制备的微球粒径分布经CHISS软件正态性检验均符合正态分布，传统复乳法组平均粒径(24.68μm)，合金法组平均粒径(22.47μm)，传统复乳法组制备微球粒径较合金法略小，见图3。三、微球产率、包封率测定结果实验测得标准曲线为y=0.0063x+0.0015，萃取法回收率为(67.6±4.6)%。微球产率=制得微球质量/(BSA质量+NGF+共聚物质量)，传统复乳法制备的微球产率为66.3%，包封率为(23.7±2.1)%;合金法组制备微球产率为82.7%。包封率为(49.5±3.4)%，可见合金法组制备微球产率、包封率均明显高于传统复乳法。四、微球的体外释放结果传统复乳法与合金法在第90天时，累积释放率分别为达到(78.6±2.0)%、(91.2±2.2)%，差异具有统计学意义(P＜0.05)。传统复乳法存在着显著突释效应，24h时释放率为(22.3±1.6)%，合金法突释效应较小，24h时释放率为(8.8±0.7)%，差异具有统计学意义(P＜0.05)。微球体外释放曲线见图4。五、微球中NGF活性的检测结果第1、7、30、60、90天的微球缓释液被用来作为体外NGF活性的检测。PC12细胞能在NGF的刺激下发出突起分化为神经元样细胞，见图5。因此可通过计算阳性PC12细胞的比例来考察NGF的活性［8］。见表2。由表2可知，阳性对照、复乳法、合金法组在1d、7d、30d、60d时组间差异无统计学意义;90d时复乳法与合金法组差异有统计学意义(P＜0.05)，阴性对照组与复乳法组差异无统计学意义。说明60d时复乳法组、合金法组均可分泌活性的NGF，90d时合金法组仍可分泌活性的NGF，复乳法组无活性NGF分泌。讨论随着生物学等相关学科的发展，蛋白质类药物的临床应用日益广泛，目前的主要应用剂型是冻干粉针剂，由于蛋白质的半衰期较短，注射频繁，令很多患者难以接受。缓控释剂型的发展为蛋白质类药物提供了剂型改进方向，缓释微球制剂可较长时间持续释放药物，克服了蛋白质类药物半衰期短，频繁给药的缺点。近年来，微球制剂的研究发展迅速，它是利用高分子材料包封药物形成球状实体，通过高分子材料的缓慢降解而逐步释放药物，从而达到缓释的目的。溶剂挥发法是最常用的蛋白质类微球制备方法，对实验设备要求较低，成球性较好，尤其适合少量微球的制备，成为我们微球制备的首选方法。但其制备过程中有诸多因素对微球的相关性状有着显著的影响，特别是超声及机械搅拌过程中产生的剪切力会严重影响生物大分子药物的生物活性，从而使得多肽蛋白质类药物极易在微球内部聚集形成不溶性沉淀而影响药物的释放［9］。本实验采用传统复乳法及聚合物合金法制备微球。从聚合物专业角度进行定义，“聚合物合金技术”(polymer-alloystechnique)系指一种聚合物相分散在另一种聚合物相中形成固态混合物的技术。研究发现，在特定条件下，两种聚合物在有机溶剂中能自动分离成两种溶液。以PLA和PLGA为例，它们在CH2Cl2中可生成富含PLA相和富含PLGA相。如PLGA与PLA重量比介于1∶2～1∶4时，会产生分散相中富含PLGA，连续相中富含PLA的现象。如将药物与PLGA混合，则乳剂中的分散相往往由药物和PLGA组成，连续相仍富含PLA。上述两种聚合物经溶剂挥发法制得的微球，药物基本都在微球的中心部位，外周囊壁主要成分为PLA。Morita等［10］利用聚合物合金法制备牛重组超氧化物歧化酶(bSOD)微球，采用聚乙二醇作为蛋白质保护剂，结果当PLGA和PLA(重量比1∶4)时，制成微球包封率为87.6%，以接近0级的速率控释药物达4周之久，突释作用仅1.4%，生物活性保存率高达113.1%。药物的体外释放一般符合三段模式:爆发释放，低速率的释放，最后是较高速率的释放。药物从微囊中释放出来是药物扩散与微囊降解的结合，在聚合物降解过程的不同阶段，上述两种机制分别占主导作用。微囊表面的药物和尚未包于囊内的药物晶体释放形成突释效应，众多学者尝试改进制作工艺以降低药物突释率［11］。

本实验采用传统复乳法及聚合物合金法制备的微球均未出现上述的三段模式，所以无双峰现象出现，只表现为最初的突释和继之而来的相对稳定的释放。在体外释放的实验中，传统复乳法及聚合物合金法24h药物的释放率分别为22.3%和8.8%，均存在药物突释现象，但聚合物合金法药物突释效应明显较传统复乳法低。90d时传统复乳法和聚合物合金法累计释放率分别为78.6%、91.2%，聚合物合金法释药更完全。对于蛋白质药物而言，药物的载药量、包封率并不等于具有活性的药物的量，主要由于微囊制备过程中蛋白质分子会遭到不同程度的破坏，破坏程度与制备条件及制备工艺有关，我们制备蛋白质药物微囊的目的就是最大限度地保护药物的活性，所以了解微囊内药物的生物学活性也是必要的。根据实验测定需要，我们采用了PC12细胞方法进行活性测定，NGF可使PC12细胞停止分裂，长出突起，转化成神经元样细胞。本组实验通过测量阳性PC12细胞比例，传统法组在90d时与阴性对照组接近，证明已无活性NGF释出，而合金法组可一直释放活性NGF达90d。本实验采用聚合物合金法制备NGF缓释微球，结果微球大小符合实验要求，较传统复乳法所制备的NGF缓释微球突释效应较少，包封率更高，可一直释放活性NGF达90d。聚合物合金法制备NGF缓释微球对减少突释、提高包封率、保留NGF活性均有重要意义，值得深入研究，具有广泛的应用前景。

聚合物范文篇3

关键词：聚合物；配置站；节能降耗策略

聚合物配置站生产过程的成本控制一直是企业的关键目标，目前配置站普遍存在综合单耗偏高的问题，引起了各大企业的重视。特别的，冬季的熟化罐伴热系统在运行过程中，由于缺乏合理的优化管理条件与技术途径，导致大多数的聚合物配置站的单耗都接近油田公司的技术控制指标，严重影响企业的经济效益，同时也不利于行业可持续发展。为了进一步降低单耗，提升聚合物配置站能耗控制的科学性，现就聚合物配置站能耗的管理情况介绍如下。

1聚合物配置站能耗现状分析

聚合物配置站的能耗控制主要需要针对聚合物的配置、熟化以及运输等环节，这些环节在常温条件下变化不大，但是冬季伴热环境影响下可能会出现较大的热损耗。经过实地勘察发现，某聚合物配置站的单耗过高的问题主要体现在熟化罐的配置体积、熟化时间以及伴热系统的耗电量等方面，现介绍如下。1.1熟化罐有效配置体积不足。聚合物配置站的熟化罐体积会受到有效配置面积的影响，当单罐的配置体积较小时，往往会导致单耗偏高的问题。除此之外，外输量相对恒定的条件下，当单罐的有效配置体积不足时，那么每天就需要配置更多的罐，这样一来搅拌器的工作时间以及工作功率都必须长期维持在较高的负荷状态，从而增加能耗的需求量。1.2聚合物溶液熟化处理周期较长。聚合物溶液的熟化处理时间过长也是一个影响能耗的重要因素。从客观上来看，行业标准配置的配置站聚合物溶液的熟化时间为3h，这也是行业统一的技术标准。但是，根据实际的配置内容以及技术要求来看，许多企业的产品分子量不同时，依然会选择3h作为熟化的处理时间，这显然是不合理的。比如说国家技术标准中规定3500万分子量干粉为3h的熟化时间，而进行2500万甚至1500万分子量的聚合物干粉进行配置时，显然不需要3h那么长的时间就可以完成熟化的处理任务。在这样的条件下，许多企业依然选择3h作为处理的技术标准。由于不合理的延长了熟化的处理时间，所以也会导致能源的消耗量加剧。1.3整个系统耗电量过高。聚合物配置站的伴热系统属于耗电量较好的系统，其在运行过程中日耗电量往往高于2000kw•h。特别是在聚合物配置站的污水配置熟化环节，由于母液本身具有较高的温度，所以大多数情况下罐内不会出现结冰的情况，对于伴热的需求量不高。同时，清水配制的熟化罐在进行伴热系统的调整与操作时也需要结合实际的情况，避免生产过程中选择较高的功率，导致能源的浪费。

2聚合物配置站节能降耗的主要途径

2.1熟化罐配置体积优化。为了提升聚合物配置站的能耗控制水平，降低能源消耗的速度，可以采用熟化罐体积配置优化的方式来进行管理。结合熟化罐的有效配置体积与要求，做好熟化罐配液时的液位以及溢流管的距离控制工作，结合计算机表现的熟化罐的液位高度关系来进行调整，随后得出相应的结论。在熟化罐的高液位设定时可以将其适当的提升0.2m，再结合外输泵的低压运行的情况来进行判断可行性。在熟化罐的低液位设定时，可以结合实际的需要下调0.3m~0.5m，该过程完成后，整个熟化罐的配置体积可以扩充15%~20%。整体体积得到了有效的优化，可以避免多次装罐而带来的能源损失问题。2.2聚合物溶液熟化时间控制。根据目前行业内的统一标准来看，没有经过完全熟化处理的聚合物的溶液是不能够直接进行输送的，所以确保技术的完整性也是行业内的共识。所以，要想选择合适的聚合物的熟化处理时间，同时兼顾好能源、成本以及产品质量等多方关系，就必须要做好熟化时间的检验时间。以2500万分子的聚合物溶液熟化时间作为参考，首先将熟化罐的搅拌时间暂定为2h，在搅拌器的搅拌完成后，需要对阀门进行适当处理，使得罐内的液体能够顺利的排出，随后根据母液回收装置的设置情况进行回收。在完成0.3m左右的母液排出后，对空阀门进行关闭，随后对熟化罐进行取样、化验，以此来了解熟化处理的实际效果；其次，通过手动启动熟化罐搅拌器的方式来进行母液的回收，每0.5h停止一次搅拌并将剩余的部分进行回收；最后，在完成上述的操作任务后，开放空阀门并在此排出0.3m高的母液，此时继续进行取样化验。在化验过程中，为了保持化验的针对性以及样品的均匀性，需要做好取样化验的工作。样品本身具有较大的粘性以及密度特征，所以要保持均匀后，可以采用多点采样、多点测试后求得平均值的方式。在进行多组比较时，需要考虑到不同组分、处理工艺的技术稳定性，以此来作为参考点进行粘度的化验，务必保证整体的粘度均可以达到熟化处理的标准，并将具体的处理时间作为技术工艺实施的标准，适当浮动一部分数值后即可替代原有的熟化处理时间，以此来降低能源消耗。

3聚合物配置站节能降耗效果评价与分析

聚合物配置站的节能降耗主要依靠熟化罐的体积配置。以及熟化时间的调整。在本项目的技术调整过程中取得了一定的节能降耗效果，主要体现在以下两个方面。3.1增加单个熟化罐配置体积的效果通过增加单罐的熟化有效体积可以改善能耗，这是技术原理分析中已经得到认定的。从实际的技术改善成果上来看，由于生产运行的平稳性得到了强化，同时没有出现由于液位过高而导致的冒罐、液位过低的情况，所以可以有效提升外输泵的运行稳定性，也可以抑制停泵问题的发生率。在本次研究中，选择调整体积提升了13%，所以单个熟化罐的配置体积扩大了13，而能源的消耗量降低了7%，整体经济效益十分显著。3.2熟化时间调整效果对比。熟化实验的调整需要进行对比实验，本项目中分别选择了2h，2.5h，3h等多个时间节点，分别对聚合物溶液的熟化处理后粘度进行了分析判断，发现无论是2h，2.5h还是3h的聚合物溶液粘度差距都不大，参考取样、化验过程中本来就存在的误差，可以认为熟化时间得到的聚合物的母液差距很小，所以2h的熟化时间也可以满足2500万分子量的聚合物溶液熟化要求，选择该方法可以整体降低能源消耗量15左右。

4总结

综上所述，结合目前聚合物配置站的能耗较高的情况来看，要想提升能耗管理水平，必须选择切实可行的解决策略与途径，通过具体实施能耗控制过程中的熟化罐配置体积优化以及聚合物的溶液熟化时间两个方面，可以有效增加单个熟化罐的配置体积效果，综合降低能耗超过20%以上。通过研究数据的对比来看，配置站的单耗下降也超过0.5kw•h/m³。由此可见，经济效益与社会效益十分突出，可以在行业内推广、使用。

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聚合物范文篇4

关键词：公路工程，聚合物纤维混凝土，标准化施工，应用要点

1工程试验设计及成果

1.1工程概况

以某高速公路Ⅱ段路面施工为例，Ⅱ路段全长1069m，双向4车道，分离式路基2×12.25m，车道宽2×2.75m。行车道路面结构设计采用水泥混凝土，厚度为26cm，弯拉强度控制在5MPa以上。由于受到多方面因素的影响，使得路面出现不同程度的裂缝，不仅严重影响了工程的耐久性，而且会留下安全隐患。为充分发挥聚合物纤维混凝土在公路工程标准化施工中的应用价值，选取150m作试验路段，确定试验原材料、配合比及拌和工艺。

1.2原材料选取

结合公路工程路面施工标准化要求，选取525型号的普通硅酸水泥作为此次试验的原材料，通过试验检测，对其物理、化学方面的指标性能进行评价，确保符合公路工程路面施工的规范要求。另外，对于骨料的选择，粗骨料选择二级配的石灰岩人工碎石，细骨料选择河砂，同样需要对骨料品质进行试验检测，确保选择的骨料满足公路工程路面标准化施工要求。

1.3混凝土配合比参数确定

为确保混凝土材料满足公路工程路面标准化施工的要求，在原设计的混凝土配合比基础上，添加一定量的聚合物纤维，主要掺入的纤维类型为单丝纤维和网状纤维。另外，为了维持混凝土的坍落度，还需要在不改变混凝土配合比的基础上，添加一定的减水剂。但由于本工程具有线长面广的特点，且实际施工较复杂，若添加网状聚合物纤维需要较高昂的成本，其价格是单丝聚合物纤维的2倍，因此，在考虑工程经济性的前提下，最终在混凝土配合比设计中添加单丝聚合物纤维，并控制其掺入量在0.9kg/m³。最终经过现场试验调整后，确定聚合物纤维混凝土的配合比参数，具体可见表1。

1.4拌和工艺

拌和工艺也对聚合物纤维混凝土的质量及性能产生影响，因此为了有效保证聚合物纤维混凝土的质量及性能，需要结合实际情况选择合适的拌和设备，并按照标准化施工流程进行混凝土的拌和，确保聚合物纤维能够均匀分散至新拌混凝土拌和物中。

1.5试验结果分析

为全面掌握聚合物纤维混凝土的性能，主要对其进行了强度和耐久性等试验，具体的试验结果见表2、表3。试验结果表明，在混凝土中掺入适量的聚合纤维后，可明显提升混凝土的抗裂能力，且混凝土在抗拉和抗折方面也有了明显的改善。

2标准化施工中的应用

2.1拌和操作

在公路工程标准化施工中，为确保聚合物纤维混凝土的运用效果，需要注意混凝土拌和工艺的控制，建议采用标准容量的自落式搅拌机进行混凝土的拌和。同时在拌和之前，应做好配料工作，按照0.2m3的标准进行配料，并准确称量砂、石、水的重量，之后按照标准比例将重量换算为体积单位后，再用斗车和盛水桶计量，保证计量的准确性，从而有效完成混凝土的配料工作。

2.2运输及浇筑

待完成公路工程路基填土作业后，为维持混凝土始终处于良好的施工状态，应充分进行压实并洒水做好保湿工作。在完成这些操作后，采用自卸式手拖车和人工手推车运输混凝土，然后按照顺序进行混凝土铺设。对于混凝土的振捣，应重视振捣方式、时间及速度方面的控制，确保聚合物纤维混凝土充分振捣，之后再根据混凝土表面泛浆情况确定是否需要停止振捣。另外，在完成混凝土振捣的3h后，要及时进行混凝土表面的抹面处理，采取人工抹面的方式，提升混凝土表面的平整度，进而提升公路工程路面施工质量。

2.3混凝土养护

由于在公路工程施工中时常会遇到各种复杂的环境条件，一定程度上会对聚合物纤维混凝土的施工质量产生影响。因此为了保证聚合物纤维混凝土施工质量及施工效果，混凝土浇筑完成后必须重视混凝土的养护，应定期通过人工洒水的方式保持混凝土的湿润，养护周期为7d左右。

2.4质量检测

在完成聚合物纤维混凝土施工后，还需要重视混凝土质量检测工作的开展，以此检验聚合物纤维混凝土施工的效果。具体需要结合工程实际情况，通过随机抽样的方式对聚合物纤维混凝土的质量进行检查，确保其各项性能指标符合公路工程标准化施工的设计要求。而在对聚合物纤维混凝土质量检测中，裂缝检测是一项必不可少的项目，需要在混凝土浇筑完成的1个月后进行裂缝检测，在实际检测中，可通过对比普通混凝土的方式来对聚合物纤维混凝土的抗裂性能进行评价。在上述的试验中，也证明了聚合物纤维的添加，能够改善混凝土的裂缝问题，且相比较普通混凝土，聚合物纤维混凝土表面光滑，强度及抗裂性能显著提高，因此在公路工程标准化施工中应用具有良好的效果。

3结语

聚合物范文篇5

关键词：聚苯胺；聚吡咯；共聚物；化学氧化聚合；电容性能

1聚合物的化学氧化合成

聚吡咯的合成：根据文献所述的方法，0℃下将FeCl3•6H2O（2.365g，8.75mmol）加入到50mL，1mol/L的盐酸溶液中，搅拌。30min之后，将蒸馏过的吡咯（1.22mL，17.56mmol）加入到上述的溶液中。混合液的颜色很快变绿，而后又变成黑色。30min之后，将反应所得的产物过滤，产物先用去离子水洗，再用乙醇洗，最后用丙酮洗，如此反复洗3次。洗涤后的产物在50℃干燥12h，得到黑色的聚吡咯粉末，记为1#样品。

2聚合物的电容性能研究

2.1聚苯胺电容性能研究

由图1可以看到合成的聚苯胺颗粒度较小，颗粒度达到微米数量级，颗粒表面呈凸起状且有大量微孔结构。这又利于电解液在电极表面的扩散，而且增大了电解液和活性物质的接触面积，使得活性物质有较高的利用率。用它来制作的电极不但会存在法拉第准电容而且还会存在可观的双电层电容：因而有利于减小电极的极化现象：从而提高超级电容器的比电容和比能量。

分别采用（7，10，13）×10-3A/cm2的恒定电流密度，考察了不同电流下电极的充放电性能，得到图2所示聚苯胺电极的充放电曲线。从图中可以看到，随着充放电电流密度增大，充放电时间相应减少。同时充放电曲线并非理想的线性三角波形，说明聚苯胺的法拉第准电容性质。且在不同的电流密度下的比电容分别为512，452，289F/g。

在图3中-0.005附近有一个明显的还原峰，在0.447附近有一个明显的氧化峰，由于聚苯胺的电化学反应，会产生一个相反方向的电流，减缓工作电极电位下降的速度，从而使循环伏安呈现不对称性。

图4可以看出，聚苯胺电极的交流阻抗曲线上都出现了高频区的半圆和低频区的直线，从图中还可以看出，聚苯胺电极随着充放电循环次数的增加，代表电极电化学反应电阻的高频半圆直径也大幅度增加，原因可能是聚苯胺电极中的聚苯胺分子链发生坍塌，离子迁移通道受阻，电解液离子的插入与脱出难以进行，最终导致电极整体电阻增大。

从图5可以看出，随着循环次数增加，PANI电极的比电容逐渐下降，但下降并不明显，显示了良好的电容性能。下降的原因可能是经过长时间的充放电循环，活性物质发生一定程度的膨胀和收缩，也可能导致材料活性降低，进而造成电极比电容降低。

2.2聚吡咯电容性能研究

由图6可以看出，当以过硫酸铵FeCL3作氧化剂，盐酸为掺杂剂，吡咯：氧化剂为2：1时得到的聚吡咯材料。颗粒度达到了0.3微米数量级，颗粒表面呈凸起状且有大量微孔结构。这又利于电解液在电极表面的扩散，而且增大了电解液和活性物质的接触面积，使得活性物质有较高的利用率。

分别采用（7，10，13）×10-3A/cm2的恒定电流密度，考察了不同电流下电极的充放电性能，得到图7聚吡咯电极的充放电曲线。从图中可以看到，随着充放电电流密度增大，充放电时间相应减少。容量降低，比电容也明显下降，其原因可能是聚吡咯来不及掺杂与去掺杂引起的，也有可能是负极的炭电极来不及吸脱附电荷引起的，且在不同的电流密度下其比电容分别为216，163，108F/g。

从图8在0.3V～0.6V之间有一对明显的氧化还原峰，聚吡咯的储能机理则是靠电子的迁移来完成，从该循环伏安图上可以明显看出聚吡咯的掺杂与去掺杂。其充电过程是聚吡咯发生P-掺杂同时活性炭电极发生阴极极化的过程，而放电过程是聚吡咯发生去掺杂和炭电极发生阳极极化的过程。

从图9可以看出低频区的曲线都接近90°，这是离子向电极中快速扩散的特征，这有利于电容器工作时快速提供电流，具有良好的电电容器性能，表现出较好电容性质，但是随着循环次数的增加，从图中可以溶液的欧姆阻抗和接触阻抗明显增加，其主要原因可能是在充放电过程由于聚吡咯掉粉或者是由聚吡咯结构坍塌引起的。

从图10可以看出，随着循环次数增加，聚吡咯电极的比电容逐渐下降，但是其衰减并不严重，显示了聚吡咯在酸性溶液中良好的循环性能。

2.3共聚物在中性溶液中的电容性能研究

当苯胺与吡咯的比为3：1时理论上计算的碳的含量为氮的含量为76%，氮的含量为16%，由能谱所测的炭和氮的含量分别为75%和11%，有稍微的差别，主要原因是所选的区域不同，含量也有差别，表1可见，该共聚物和理论上相符合。

经计算在不同电流密度下它们的比电容分别为：827，489，375F/g。

由图12可以看出共聚物电极随着充放电循环次数的增加，代表电极电化学电阻的高频半圆直径也大明显增加，且随着循环次数的增加，斜率也明显减小，相对应电容性能变差，这与后面的循环寿命测试相照应，原因是共聚物电极中的共聚物分子链发生坍塌，离子迁移通道受阻，电解液离子的插入与脱出难以进行，最终导致电极整体电阻增大。

图13循环寿命测试图可以看出随着循环次数增加，共聚物电极的比电容严重下降，尤其在充放电循环初期下降较快，这与其交流阻抗的电容性能不断变差相照应，共聚物电极比电容的衰减主要因共聚物的降解损失。

从图形14中可以明显看在相同的电解液和扫描范围内，共聚物的循环伏安曲线更接近矩形，平台范围也更为显著和宽广，对应的电流要大，说明其具有更大的比电容从该循环伏安图上可以明显显示出共聚物的掺杂与去掺杂。

3结语

本课题研究的是超级电容器的电容性能，聚合物作为电容器的活性物质，即超级电容器的核心部分，研究它的电容性能对于超级电容器来说是十分重要的。

本课题中的聚吡咯是在低温、一定的机械搅拌速度下化学氧化合成的，它的颗粒度达到了0.3微米，其在7×10-3A/cm2恒定电流密度下其比电容可达216F/g。

另外该实验提出自己的创新之处，即将吡咯，苯胺按一定比例化学氧化合成，得到共聚物，经研究在7×10-3A/cm2恒定电流密度下其比电容可达827F/g，但是它的容量保持率低。还需进一步研究。

参考文献

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聚合物范文篇6

本门课程设计的内容是围绕教学任务或单元，以某种通用或特种高分子材料（如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等）及其制品的生产任务为依托构建，设计出相关聚合物材料及其产品项目内容，包括原料品种、型号选择、工艺流程及设备确定、产品质量检测，以及车间布局和规模等等。通过课程设计，全面锻炼学生查阅文献、设计计算、实际分析和CAD绘图能力，有效地让学生系统地掌握所学知识，并获得一定的灵活应用的能力，为后期的毕业设计乃至毕业后走上工作岗位打下基础。课程设计的选题应符合当前科技和生产发展的需要，同时必须满足教学方面的需要，使学生通过设计得到比较全面地锻炼。题目可以是来自生产现场的实际课题，也可以从教学和科研项目中选定。但题目的选择不能和往年雷同，否则会出现学生直接找来以前的电子档，从而设计完成的千篇一律。另外题目难度应该从易到难分布广泛，教师提供备充足的选题，先由同学根据自己的兴趣自由选择，再由老师根据学生选报情况，统筹分配，做到每组成员具有较均衡的知识能力。除了教师指定的题目，对于已经签订工作单位或者有明确工作意向的同学，应鼓励他们结合今后工作的方向，自己拟定设计题目。例如签约洛阳725所的同学就可以做风电叶片制备方面的设计；想去富士康应聘的同学，可以进行塑料外壳注塑成型方面的设计；有意从事管材、异型材、薄膜挤出方面工作的，可以做挤出工艺设计；对橡胶加工感兴趣的，可以自订压延成型方面的设计等等。这样既提高了学生设计的兴趣，对于他们今后的就业或工作也有很大的帮助。课程设计采用分组完成的方式，不仅有利于发挥学生特长，而且有助于培养学生的责任感和协作精神。每组同学设计题目的大方向类似，但是每个学生的设计内容上又有所区别，保证做到同组不同题。例如配方设计、工艺参数、设备选择等都可以有差别，既避免学生之间的抄袭现象，又利于组内讨论和交流，通过课程设计每个学生的设计水平都得到锻炼和提高。

2做好充足准备，提早布置任务

为更好的适应应用型人才培养的需要，课程设计的时间从原来的1周调整为2周，学生可以有更多时间和精力提高设计质量。虽然教学进程上将课程设计安排在授课结束，但是可以在理论课授课的同时就让学生初次选择题目，开始筹备课设。发题时指导教师应将设计内容、步骤、注意事项、参考书籍、网站资源一一交待清楚，使学生对自己所要从事的设计有初步的了解。学生带着“任务”去听课，针对性更强，在学习中就会积极积累收集信息，进行知识储备。教学过程中各个工艺的动画演示资料可以加深他们对工艺过程的感性认识，为下步确定设计方案创造了良好的条件。

3加强设计期间辅导和监督

在整个课程设计过程中，学生独立设计很重要，但是教师的监督辅导不能忽视。必须将学生的主导作用和教师的指导作用有机结合。教师在理论授课时可以多介绍本课程设计与本专业的关系，相关技术在实际工程中的应用，提高学生对课设的兴趣和热情。课程设计一般不安排固定教室，但是可以向院里申请专用绘图室。这样既方便学生绘图，也方便老师集中指导。课程设计不同于平时作业，要分段督促跟踪，全面掌握控制进度。“万事开头难”，在设计初期必须多花精力和学生讲解交代清楚设计的任务，题目的生产背景、特点、解决的途径，如何入手搜集查阅相关资料，讨论设计的方法思路，最终确定出可行的设计方案方案。中期重点检查工艺计算是否正确、设备选择是否合理，参数选择是否合适，设计进度是否按部就班。末期收尾时，检查数量和质量是否达到课设要求，完成太差、不合要求的提醒其抓紧修改，以免影响最后答辩。设计中发现普遍存在的问题可以集体答疑和讨论，师生之间，学生之间相互启发，相互切磋，活跃学习气氛。根据学生程度不同，采用分类指导。对于基础比较差的同学，可以进行个别指导，重点“支持”，保证学生得到基本的应用锻炼；对于学习基础好的同学，可以多采用启发引导，鼓励他们尝试有创意的设计。除了面对面的辅导还可以结合手机、QQ、电子邮件等交流方式，及时为学生释惑解疑。教师是课程实施过程的参与者，方案成功与否，教师的素质、态度很关键。在整个课程设计期间，指导教师应该不辞辛苦、尽职尽责，辅导、监督、督促每位同学认真完成每一个步骤。同时应该认真做好相应记录，为最后的成绩评定提供依据。

4科学的评定设计成绩

聚合物成型加工原理课程设计的成绩分为5个等级：优、良、中、及格和不及格，但是成绩的评定不能只看说明书和图纸，需要结合平时表现与答辩成绩，综合评定才能更准确、更合理，更有利于调动学生的积极性。平时表现占10%，包括设计期间的出勤情况，设计的态度，设计完成进度等，应避免由于老师的主观性给学生成绩造成的影响。设计说明书质量占30%，包括内容完整性、格式规范性、提交的时间等。图纸完成质量占40%，包括图纸内容数量、图标规范、尺寸标注、图面整洁等。对于选用新工艺、新设备，车间布局新颖的，成绩评定时应加以区分。答辩成绩占20%，考查学生对于设计的目的，设计的内容是否清楚，设计思路是否清晰，相应问题是否能正确回答。答辩应该是贯穿整个设计期间，老师可以根据设计内容随时提出问题，要学生回答，作为过程考核。老师可以及时了解学生掌握知识的程度情况，学生可以通过问题弄清设计过程中要注意的一些细节及必须掌握的知识。把过程考核与结果考核相结合，并且增大过程考核在总成绩中的比例。考核的标准相对固定但是不应局限。对于设计期间表现突出，方案选择有新意的，内容有创新的，设计有特点的，可以根据实际完成情况给予加分。

5结束语

聚合物范文篇7

法国J.Davidovits提出的“解聚—缩聚”机理，他认为地质聚合物的形成过程为：铝硅酸盐聚合反应是一个放热脱水的过程，反应以水为传质，在碱性催化剂的作用下铝硅酸盐矿物的的硅氧键和铝氧键断裂，发生断裂—重组反应；形成一系列的低聚硅（铝）四面体单元，聚合后又将大部分水排除，少量水则以结构水的形式取代[SiO4]中一个O的位置，最终生成Si—O—Al的网络结构。聚合作用过程即各种铝硅酸盐（Al3+呈Ⅳ或Ⅴ次配位）与强碱性硅酸盐溶液之间的化学反应。

以上聚合反应表明，任何硅铝物质都可作为制备人造矿物聚合物材料的原料。

现在大多数的研究者的理论都以J.Davidovits的理论作为地质聚合物反应机理的基础。这些理论的共同点在于地质聚合物的形成是铝硅酸盐在碱性条件下生成水合物后，水合物在进行缩水聚合生成聚合物。当地质聚合物的添加成分较复杂时，则添加成分的离子在硅铝网络结构中所占据的位置不同而得到不同性质的地质聚合物。

2地质聚合物研究进展

20世纪30年代，美国的Purdon在研究了波特兰水泥（普通硅酸盐水泥）的硬化机理时发现，少量的NaOH在水泥硬化过程中可以起催化剂的作用，使得水泥中的硅、铝化合物比较容易溶解而形成硅酸钠和偏铝酸钠，再进一步与Ca(OH)2反应形成硅酸钙和铝酸钙矿物，使水泥硬化并且重新生成Na(OH)再催化下一轮反应，因此他提出了所谓的“碱激活”理论。

在这以后，前苏联投入了大量的人力、物力对碱激活材料进行了系统的研究。他们发现除了氢氧化钠以外，碱金属的氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、氟化物、硅酸盐和铝硅酸盐等都可以作为反应的激活剂。到了1972年，法国的J.Davidovits教授申请了地聚合物历史上的第一篇关于用高岭土通过碱激活反应制备建筑板材的专利。之后世界许多国家的专门机构都在致力于地质聚合物材料内部结构和反应机理的研究，并对其优异性能的应用前景进行了乐观的预测。20世纪90年代后期，VanJaarsveld和VanDeventer等致力于由粉煤灰等工业固体废物制备地质聚合物及其应用的研究，包括固化有毒金属及化合物等。他们也对16种天然硅酸盐矿物制备地质聚合物进行了研究，结果表明：架状和岛状结构的硅酸盐，并且钙含量较高者形成的地质聚合物抗压强度最大。且以粉煤灰为原料合成了7d抗压强度达58.6MPa的地质聚合物，并证明了粉煤灰中较高的CaO含量和含有部分超细颗粒是合成高强度地质聚合物的有利条件。国内对人造矿物聚合物材料的研究起步较晚。

3地质聚合物的应用领域

3.1汽车及航空工业

地质聚合物复合材料因高温性能优良，且不会燃烧或在高温下释放有毒气体及烟雾。因此，被应用于航空飞行器的驾驶室或机舱等关键部位，提高飞行器的安全系数。

3.2非铁铸造及冶金

地质聚合物材料能经受1000-1200oC的高温而保持较好的结构性能，所以能广泛应用于非铁铸造及冶金行业，J.Davidovits教授成功的利用人造矿物聚合物材料制作浇铸了铝制品。

3.3土木工程

地质聚合物是目前胶凝材料中快硬早强性能最为突出的一类材料，用于土木工程能缩短脱模时间，加快模板周转，提高施工速度。地质聚合物具备的优良耐久性也为土木建筑带来了巨大的社会及经济效益。

3.4交通及抢修工程

地质聚合物快硬早强，20oC条件下4h强度能达15-20MPa，由地质聚合物抢修的公路或机场等，1h即可步行，4h即可通车，6h即可供飞机起飞或降落。

3.5塑料工业

地质聚合物材料可制作塑料成型的模具，由人造矿物聚合物材料制作的模具耐酸碱及各种侵蚀性介质，且具有较高的精度和表面光滑度，能满足高精度加工的要求。

3.6环保领域

地质聚合物材料聚合后的终产物具有牢笼型的结构，能有效的固定几乎所有重金属离子；人造矿物聚合物材料因具备优良的耐水热性能，在核废料的水热作用下能长期保持优良的结构性能，因而能长期的固定核废料。地聚合物可以用在处理矿山尾矿的领域中。它可用于矿山的表面盖层和基底垫层，包括刚性、半刚性和柔性高强度低渗透性盖（垫）层，以及垂直阻挡障，包括地下截流墙、土坝内高强度低渗透心墙。

地质聚合物的研究越来越受到人们的重视。人们将对其形成机理继续进行更系统的研究，同时人们也在致力于通过改变原料的配比、制备工艺以获取性能更优性能的地质聚合物材料，这必将使地质聚合物具有更广泛的应用前景。

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[8]J.Davidovits,PatentZA7308380-740808,FR72138746.

[9]陆秋艳.偏高岭土在我国的开发和使用前景.矿业快报，2004，(7)：7-9.

聚合物范文篇8

FPR生产工艺路线有溶液聚合法、悬浮聚合法和气相聚合法三种。下面将分别详细论述其技术状况及待点，并进行技术比较。

1、溶液聚合工艺

1．1技术状况

60年代初实现工业化，经不断完善和改进，技术己成熟，为许多新建装置所使用，是工业生产的主导技术，约占FPR总生产能力的77．6％。

该工艺是在既可以溶解产品、又可以溶解单体和催化剂体系的溶剂中进行的均相反应，通常以直链烷烃如正己烷为溶剂，采用V一A1催化剂体系，聚合温度为30～50C，聚合压力为0．4～0．8MPa，反应产物中聚合物的质量分数一般为8％～10％。工艺过程基本上由原材料准备、化学品配制、聚合、催化剂脱除、单体和溶剂回收精制以及凝聚、干燥和

包装等工序组成,但由于各公司在某部分或控制方面有自己的专利技术，因而各具独特的工艺实施。代表性的公司有DSM、Exxon、uniroya1、DuPont、日本三井石化和JSR公司。其中最典型的代表是DSM公司，它不仅是全球最大的EPR生产者，而且在荷兰、美国、日本、巴西所拥有的四套装置均是采用溶液聚合工艺，占世界溶液聚合工艺生产EPR总能力的1/4。下面将以该公司为例进行说明。

DSM公司采用己烷为溶剂，乙叉降冰片烯（ENB）或双环戊二烯（DCPD）为第三单体，氢气为分子量调节剂，VOCL3一1／2AL2Et3CL3为催化剂。此外，为提高催化剂活性及降低其用量，还加入了促进剂。催化剂的配比用量、预处理方式、促进剂类型是DSM公司的专有技术。反应物料二级预冷到一500C，根据生产的牌号，单釜或两釜串联操作。聚

合釜容积大约为6m3。聚合反应条件为：温度低于650C，压力低于2.5MPa，反应热用于反应器绝热升温。在碱性脱钒剂和热水作用下，聚合物胶液中残留的钒催化剂进入水相，经两次转相过程被彻底脱除。未反应单体经二次减压闪蒸回收并循环使用。此时向胶液中加入稳定剂等助剂（生产充油牌号时加入填充油）。汽提蒸出残存的乙烯、丙烯和大部分溶剂

后撇液送至两台串联的凝聚釜进行凝聚，并进一步蒸出回收残余己烷溶剂循环使用,JC胶粒浆液脱水后进入干燥系统，然后压块或粉料包装。含ENB的废热空气送至焚烧炉焚烧，含钒污水送至污水脱钒单元，在脱钒剂的中和絮凝作用下，钒进入钒渣中，定期送堆埋场掩埋，经脱钒的污水排至污水处理厂处理。

DSM公司EPR溶液聚合工艺技术成熟，比较先进，有下列优点：（1）投资低，工艺最佳化。反应器的优比设计能满足反应物料混合要求，能准确控制聚合反应工艺参数和产品质量，聚合物胶液浓度高而循环溶剂量少，聚合釜体积小但生产强度高，原料和循环单体不需要精制，催化剂效率高，三废中钒含量低，生产弹性大。（2）生产操作费用低，装置年操作时间长，原料和催比剂的消耗低，采用先进控制系统对生产进行控制。（3）产品质量具有极强的竞争力。产品中催化剂残渣含量低，生产中次品少，产品牌号切换灵活，切换废品量少，产品特性能够按用户要求进行调整，产品牌号多，门尼值可在20～160宽范围内调节，质量稳定，重复性好，产品规格指标变化幅度窄和产品加工性能优异。

1．2技术特点

技术比较成熟，操作稳定，是工业生产EPR的主要方法；产品品种牌号较多，质量均匀，灰分含量较少，范围广泛；产品电绝缘性能好。但是由于聚合是在溶剂中进行，传质传热受到限制，聚合物的质过分数一般控制在6％～9％，最高仅达11％～14％，聚合效率低。同时，由于溶剂需回收精制，生产流程长，设备多，建设投资及操作成本较高。

2悬浮聚合工艺

2．技术状况

EPR悬浮聚合工艺产品牌号不多，其用途有局限性，主要用作聚烯烃改性，目前只有Enichem公司和Bayer公司两家使用，占EPR总生产能力的13.4%。该工艺是根据丙烯在共聚反应中活性较低的原理，将乙烯溶解在液态丙烯中进行共聚合。丙烯既是单体又兼作反应介质，靠其本身的蒸发致冷作明控制反应温度，维持反应压力。生成的共聚物不溶于液态丙烯，而呈悬浮于其中的细粒淤浆。又可分为一般悬浮聚合工艺和简化悬浮聚合工艺。

2．1．1一般悬浮聚合工艺

Enichem公司采用此工艺：以乙酰丙酮钒和AlEt2Cl为催化剂，二氯丙二酸二乙酯为活化剂，HNB或DCPD为第三单体，二乙基锌和氢气为分子量调节剂。视所生产产品牌号的不同，将乙烯、丙烯、第三单体以及催化剂加入具有多桨式搅拌器的夹套式聚合釜中，反应条件为：温度一20～20oC，压力0．35～1．05MPa。反应热借反应相的单体蒸发移除。反应相中悬浮聚合物的质量分数控制在30％～35％，整个聚合反应在高度自动控制下进行，生成的聚合物丙烯淤浆间歇地（10～15次／h）送入洗涤器，用聚丙二醇使催化剂失活，再用NaOH水溶液洗涤。悬浮液送入汽提塔汽提，未反应的乙烯、丙烯和ENB分别经回收系统精制后循环使用。胶粒一水浆液经振动筛脱水、挤压干燥、压块和包装即得成品胶。该工艺特点是聚合精制不使用溶剂，聚合物浓度高，强化了设备生产能力，同时省略了溶剂循环和回收，节省了能量。

2．1．2简化悬浮聚合工艺

该工艺是在一般悬浮聚合工艺基础上开发成功的，主要是采用高效钛系催化体系，不必进行催化剂的脱除，未反应单体不需处理即可返回使用。通常用于生产EPM，这是因为闪蒸不易脱除未反应的第三单体。其工艺流程为：反应在带夹套的搅拌釜中进行，采用TiC1、一MgC12一A1（i一Bu），催化剂体系，催化剂效率为50kg聚合物／g钛，反应温度27C，压力1．3MPa，聚合物的质量分数为33％。反应釜出来的蒸汽物料压缩到2．7MPa并冷却后返口反应釜。聚合物淤浆经闪蒸脱除未反应单体，不需精制处理，压缩和冷却后直接循环到反应釜使用。脱除单体的聚合物不必净化处理即可作为成品。产品可以为粉状、片状或颗粒状。近年来，Enichem公司采用改进后的V一A1催化体系，催化剂效率提高到30～50kg聚合物/g钒，省去了洗涤脱除催化剂工序，同样简化了工艺流程。

2．2技术特点

EPR悬浮聚合工艺的特点是：聚合产物不溶于反应介质丙烯，体系粘度较低，提高了转化率，聚合物的质量分数高达30％～35％，因而其生产能力是溶液法的4～5倍；无溶剂回收精制和凝聚等工序，工艺流程简化，基建投资少；可生产很高分子量的品种；产品成本比溶液法低。而其不足之处是：由于不用溶剂，从聚合物中脱离残留催化剂比较困难；产品

品种牌号少，质量均匀性差，灰分含量较高；聚合物是不溶于液态丙烯的悬浮粒子，使之保持悬浮状态较难，尤其当聚合物浓度较高和出现少量凝胶时，反应釜易于挂胶，甚至发生设备管道堵塞现象；产品的电绝缘性能较差。

3气相聚合工艺

3．1技术状况

EPR的气相聚合工艺是由Himont公司率先于20世纪80年代后期实施化的。UCC公司则于90年代初宣布气相法EPR中试装置投入试生产，其9．1万吨/年的气相法EPR工业装置于1999年正式投产。，该工艺占EPR总生产能力的9％。UCC公司的EPR气相聚合工艺最具代表性，它分为聚合、分离净化和包装三个工序。质量分数为60％的乙烯、35．5％的丙烯、4．5％的ENB同催化剂、氢气、氮气和炭黑一起加入流比床反应器，在50～65C和绝对压力2．07kPa下进行气相聚合反应。乙烯、丙烯和ENB的单程转化率分别为5．2％。0.58％和0.4％。来自反应器的未反应单体经循环气压缩机压缩后进入循环气冷却器除去反应热，与新鲜原料气一起循环回反应器。从反应器排出的EPR粉未经脱气降压后进入净化塔，用氮气脱除残留烃类。来自净化塔顶部的气体经冷凝回收ENB后用泵送回流比床反应器。生成的微粒状产品进入包装工序。

3．2技术特点

与前两种工艺相比，气相聚合工艺有其突出的优点：工艺流程简短，仅三道工序，而传统工艺有七道工序；不需要溶剂或稀释剂，毋需溶剂回收和精制工序；几乎无三暖排放，有利于生态环境保护。但其产品通用性较差，所有的产品皆为黑色。这是由于为

避免聚合物过粘，采用炭黑作为流态化助剂之故。虽然开发成功了用硅烷粘土和云母代替炭黑生产的白色和有色产品，但第一套工业化生产装置仍然只能生产黑色FPR。

4各种生产工艺的技术比较

FPR各种生产工艺技术经济比较如表：所示。

由表1可以看出，在FPR的各种生产工艺路线中，溶液聚合工艺投资和成本最高。投资高是因为流程长，高粘度散热难，设备生产强度低，反应后聚合物流浓度太稀（仅为6％～14％，悬浮聚合工艺为33%），单体、溶剂回收需较高的费用；成本高主要是因为公用工程费、折旧费、固定成本费用高。这是由于生产过程中消耗较高的电和蒸汽所致。

悬浮聚合工艺的投资与成本工艺分别相当于相同规模溶液聚合工艺的77％和88％，具有投资少、原料消耗和能耗低、生产成本低、三废处理费用少等特点。

气相聚合工艺的投资和产品成本最低，分别相当于同等规模溶液聚合工艺的42％和68％。

表：EPR各种生产工艺的技术经济比较

项目溶液聚合悬浮聚合气相聚合

生产能力／（万t/a）4．54．59．1

投资，／百万美元

界区内690052506000

界区外251020201900

总投资941072707900

相对单位投资／％1007742

生产成本／（美元／t）

原料691688686

公用工程17810334

其它353513

可变成本/(美元／t)904826733

固定成本/(美元／t)20016883

总现金成本/(美元／t)1104994816

折日费／(美元／t)261201109

总成本(美元／t)13651195925

相对总成本／％1008868

5结论

聚合物范文篇9

目前FPR工业生产工艺路线有溶液聚合法、悬浮聚合法和气相聚合法三种。下面将分别详细论述其技术状况及待点，并进行技术经济比较。

1、溶液聚合工艺

1．1技术状况

60年代初实现工业化，经不断完善和改进，技术己成熟，为许多新建装置所使用，是工业生产的主导技术，约占FPR总生产能力的77．6％。

该工艺是在既可以溶解产品、又可以溶解单体和催化剂体系的溶剂中进行的均相反应，通常以直链烷烃如正己烷为溶剂，采用V一A1催化剂体系，聚合温度为30～50C，聚合压力为0．4～0．8MPa，反应产物中聚合物的质量分数一般为8％～10％。工艺过程基本上由原材料准备、化学品配制、聚合、催化剂脱除、单体和溶剂回收精制以及凝聚、干燥和

包装等工序组成,但由于各公司在某部分或控制方面有自己的专利技术，因而各具独特的工艺实施方法。代表性的公司有DSM、Exxon、uniroya1、DuPont、日本三井石化和JSR公司。其中最典型的代表是DSM公司，它不仅是全球最大的EPR生产者，而且在荷兰、美国、日本、巴西所拥有的四套装置均是采用溶液聚合工艺，占世界溶液聚合工艺生产EPR总能力的1/4。下面将以该公司为例进行说明。

DSM公司采用己烷为溶剂，乙叉降冰片烯（ENB）或双环戊二烯（DCPD）为第三单体，氢气为分子量调节剂，VOCL3一1／2AL2Et3CL3为催化剂。此外，为提高催化剂活性及降低其用量，还加入了促进剂。催化剂的配比用量、预处理方式、促进剂类型是DSM公司的专有技术。反应物料二级预冷到一500C，根据生产的牌号，单釜或两釜串联操作。聚

合釜容积大约为6m3。聚合反应条件为：温度低于650C，压力低于2.5MPa，反应热用于反应器绝热升温。在碱性脱钒剂和热水作用下，聚合物胶液中残留的钒催化剂进入水相，经两次转相过程被彻底脱除。未反应单体经二次减压闪蒸回收并循环使用。此时向胶液中加入稳定剂等助剂（生产充油牌号时加入填充油）。汽提蒸出残存的乙烯、丙烯和大部分溶剂

后撇液送至两台串联的凝聚釜进行凝聚，并进一步蒸出回收残余己烷溶剂循环使用,JC胶粒浆液脱水后进入干燥系统，然后压块或粉料包装。含ENB的废热空气送至焚烧炉焚烧，含钒污水送至污水脱钒单元，在脱钒剂的中和絮凝作用下，钒进入钒渣中，定期送堆埋场掩埋，经脱钒的污水排至污水处理厂处理。

DSM公司EPR溶液聚合工艺技术成熟，比较先进，有下列优点：（1）投资低，工艺最佳化。反应器的优比设计能满足反应物料混合要求，能准确控制聚合反应工艺参数和产品质量，聚合物胶液浓度高而循环溶剂量少，聚合釜体积小但生产强度高，原料和循环单体不需要精制，催化剂效率高，三废中钒含量低，生产弹性大。（2）生产操作费用低，装置年操作时间长，原料和催比剂的消耗低，采用先进控制系统对生产进行控制。（3）产品质量具有极强的竞争力。产品中催化剂残渣含量低，生产中次品少，产品牌号切换灵活，切换废品量少，产品特性能够按用户要求进行调整，产品牌号多，门尼值可在20～160宽范围内调节，质量稳定，重复性好，产品规格指标变化幅度窄和产品加工性能优异。

1．2技术特点

技术比较成熟，操作稳定，是工业生产EPR的主要方法；产品品种牌号较多，质量均匀，灰分含量较少，应用范围广泛；产品电绝缘性能好。但是由于聚合是在溶剂中进行，传质传热受到限制，聚合物的质过分数一般控制在6％～9％，最高仅达11％～14％，聚合效率低。同时，由于溶剂需回收精制，生产流程长，设备多，建设投资及操作成本较高。

2悬浮聚合工艺

2．技术状况

EPR悬浮聚合工艺产品牌号不多，其用途有局限性，主要用作聚烯烃改性，目前只有Enichem公司和Bayer公司两家使用，占EPR总生产能力的13.4%。该工艺是根据丙烯在共聚反应中活性较低的原理，将乙烯溶解在液态丙烯中进行共聚合。丙烯既是单体又兼作反应介质，靠其本身的蒸发致冷作明控制反应温度，维持反应压力。生成的共聚物不溶于液态丙烯，而呈悬浮于其中的细粒淤浆。又可分为一般悬浮聚合工艺和简化悬浮聚合工艺。

2．1．1一般悬浮聚合工艺

Enichem公司采用此工艺：以乙酰丙酮钒和AlEt2Cl为催化剂，二氯丙二酸二乙酯为活化剂，HNB或DCPD为第三单体，二乙基锌和氢气为分子量调节剂。视所生产产品牌号的不同，将乙烯、丙烯、第三单体以及催化剂加入具有多桨式搅拌器的夹套式聚合釜中，反应条件为：温度一20～20oC，压力0．35～1．05MPa。反应热借反应相的单体蒸发移除。反应相中悬浮聚合物的质量分数控制在30％～35％，整个聚合反应在高度自动控制下进行，生成的聚合物丙烯淤浆间歇地（10～15次／h）送入洗涤器，用聚丙二醇使催化剂失活，再用NaOH水溶液洗涤。悬浮液送入汽提塔汽提，未反应的乙烯、丙烯和ENB分别经回收系统精制后循环使用。胶粒一水浆液经振动筛脱水、挤压干燥、压块和包装即得成品胶。该工艺特点是聚合精制不使用溶剂，聚合物浓度高，强化了设备生产能力，同时省略了溶剂循环和回收，节省了能量。

2．1．2简化悬浮聚合工艺

该工艺是在一般悬浮聚合工艺基础上开发成功的，主要是采用高效钛系催化体系，不必进行催化剂的脱除，未反应单体不需处理即可返回使用。通常用于生产EPM，这是因为闪蒸不易脱除未反应的第三单体。其工艺流程为：反应在带夹套的搅拌釜中进行，采用TiC1、一MgC12一A1（i一Bu），催化剂体系，催化剂效率为50kg聚合物／g钛，反应温度27C，压力1．3MPa，聚合物的质量分数为33％。反应釜出来的蒸汽物料压缩到2．7MPa并冷却后返口反应釜。聚合物淤浆经闪蒸脱除未反应单体，不需精制处理，压缩和冷却后直接循环到反应釜使用。脱除单体的聚合物不必净化处理即可作为成品。产品可以为粉状、片状或颗粒状。近年来，Enichem公司采用改进后的V一A1催化体系，催化剂效率提高到30～50kg聚合物/g钒，省去了洗涤脱除催化剂工序，同样简化了工艺流程。

2．2技术特点

EPR悬浮聚合工艺的特点是：聚合产物不溶于反应介质丙烯，体系粘度较低，提高了转化率，聚合物的质量分数高达30％～35％，因而其生产能力是溶液法的4～5倍；无溶剂回收精制和凝聚等工序，工艺流程简化，基建投资少；可生产很高分子量的品种；产品成本比溶液法低。而其不足之处是：由于不用溶剂，从聚合物中脱离残留催化剂比较困难；产品

品种牌号少，质量均匀性差，灰分含量较高；聚合物是不溶于液态丙烯的悬浮粒子，使之保持悬浮状态较难，尤其当聚合物浓度较高和出现少量凝胶时，反应釜易于挂胶，甚至发生设备管道堵塞现象；产品的电绝缘性能较差。

3气相聚合工艺

3．1技术状况

EPR的气相聚合工艺是由Himont公司率先于20世纪80年代后期实施工业化的。UCC公司则于90年代初宣布气相法EPR中试装置投入试生产，其9．1万吨/年的气相法EPR工业装置于1999年正式投产。目前，该工艺占EPR总生产能力的9％。UCC公司的EPR气相聚合工艺最具代表性，它分为聚合、分离净化和包装三个工序。质量分数为60％的乙烯、35．5％的丙烯、4．5％的ENB同催化剂、氢气、氮气和炭黑一起加入流比床反应器，在50～65C和绝对压力2．07kPa下进行气相聚合反应。乙烯、丙烯和ENB的单程转化率分别为5．2％。0.58％和0.4％。来自反应器的未反应单体经循环气压缩机压缩后进入循环气冷却器除去反应热，与新鲜原料气一起循环回反应器。从反应器排出的EPR粉未经脱气降压后进入净化塔，用氮气脱除残留烃类。来自净化塔顶部的气体经冷凝回收ENB后用泵送回流比床反应器。生成的微粒状产品进入包装工序。

3．2技术特点

与前两种工艺相比，气相聚合工艺有其突出的优点：工艺流程简短，仅三道工序，而传统工艺有七道工序；不需要溶剂或稀释剂，毋需溶剂回收和精制工序；几乎无三暖排放，有利于生态环境保护。但其产品通用性较差，所有的产品皆为黑色。这是由于为

避免聚合物过粘，采用炭黑作为流态化助剂之故。虽然开发成功了用硅烷粘土和云母代替炭黑生产的白色和有色产品，但第一套工业化生产装置仍然只能生产黑色FPR。

4各种生产工艺的技术经济比较

FPR各种生产工艺技术经济比较如表：所示。

由表1可以看出，在FPR的各种生产工艺路线中，溶液聚合工艺投资和成本最高。投资高是因为流程长，高粘度散热难，设备生产强度低，反应后聚合物流浓度太稀（仅为6％～14％，悬浮聚合工艺为33%），单体、溶剂回收需较高的费用；成本高主要是因为公用工程费、折旧费、固定成本费用高。这是由于生产过程中消耗较高的电和蒸汽所致。

悬浮聚合工艺的投资与成本工艺分别相当于相同规模溶液聚合工艺的77％和88％，具有投资少、原料消耗和能耗低、生产成本低、三废处理费用少等特点。

气相聚合工艺的投资和产品成本最低，分别相当于同等规模溶液聚合工艺的42％和68％。

表：EPR各种生产工艺的技术经济比较

项目溶液聚合悬浮聚合气相聚合生产能力／（万t/a）4．54．59．1投资，／百万美元界区内690052506000界区外251020201900总投资941072707900相对单位投资／％1007742生产成本／（美元／t）原料691688686公用工程17810334其它353513可变成本/(美元／t)904826733固定成本/(美元／t)20016883总现金成本/(美元／t)1104994816折日费／(美元／t)261201109总成本(美元／t)13651195925相对总成本／％10088685结论

聚合物范文篇10

目前FPR工业生产工艺路线有溶液聚合法、悬浮聚合法和气相聚合法三种。下面将分别详细论述其技术状况及待点，并进行技术经济比较。

1、溶液聚合工艺

1.1技术状况

60年代初实现工业化，经不断完善和改进，技术己成熟，为许多新建装置所使用，是工业生产的主导技术，约占FPR总生产能力的77.6％。

该工艺是在既可以溶解产品、又可以溶解单体和催化剂体系的溶剂中进行的均相反应，通常以直链烷烃如正己烷为溶剂，采用V一A1催化剂体系，聚合温度为30～50C，聚合压力为0.4～0.8MPa，反应产物中聚合物的质量分数一般为8％～10％。工艺过程基本上由原材料准备、化学品配制、聚合、催化剂脱除、单体和溶剂回收精制以及凝聚、干燥和包装等工序组成，但由于各公司在某部分或控制方面有自己的专利技术，因而各具独特的工艺实施方法。代表性的公司有DSM、Exxon、uniroya1、DuPont、日本三井石化和JSR公司。其中最典型的代表是DSM公司，它不仅是全球最大的EPR生产者，而且在荷兰、美国、日本、巴西所拥有的四套装置均是采用溶液聚合工艺，占世界溶液聚合工艺生产EPR总能力的1/4.下面将以该公司为例进行说明。

DSM公司采用己烷为溶剂，乙叉降冰片烯（ENB）或双环戊二烯（DCPD）为第三单体，氢气为分子量调节剂，VOCL3一1／2AL2Et3CL3为催化剂。此外，为提高催化剂活性及降低其用量，还加入了促进剂。催化剂的配比用量、预处理方式、促进剂类型是DSM公司的专有技术。反应物料二级预冷到一500C，根据生产的牌号，单釜或两釜串联操作。聚合釜容积大约为6m3.聚合反应条件为：温度低于650C，压力低于2.5MPa，反应热用于反应器绝热升温。在碱性脱钒剂和热水作用下，聚合物胶液中残留的钒催化剂进入水相，经两次转相过程被彻底脱除。未反应单体经二次减压闪蒸回收并循环使用。此时向胶液中加入稳定剂等助剂（生产充油牌号时加入填充油）。汽提蒸出残存的乙烯、丙烯和大部分溶剂后撇液送至两台串联的凝聚釜进行凝聚，并进一步蒸出回收残余己烷溶剂循环使用，JC胶粒浆液脱水后进入干燥系统，然后压块或粉料包装。含ENB的废热空气送至焚烧炉焚烧，含钒污水送至污水脱钒单元，在脱钒剂的中和絮凝作用下，钒进入钒渣中，定期送堆埋场掩埋，经脱钒的污水排至污水处理厂处理。

DSM公司EPR溶液聚合工艺技术成熟，比较先进，有下列优点：

（1）投资低，工艺最佳化。反应器的优比设计能满足反应物料混合要求，能准确控制聚合反应工艺参数和产品质量，聚合物胶液浓度高而循环溶剂量少，聚合釜体积小但生产强度高，原料和循环单体不需要精制，催化剂效率高，三废中钒含量低，生产弹性大。

（2）生产操作费用低，装置年操作时间长，原料和催比剂的消耗低，采用先进控制系统对生产进行控制。

（3）产品质量具有极强的竞争力。产品中催化剂残渣含量低，生产中次品少，产品牌号切换灵活，切换废品量少，产品特性能够按用户要求进行调整，产品牌号多，门尼值可在20～160宽范围内调节，质量稳定，重复性好，产品规格指标变化幅度窄和产品加工性能优异。

1.2技术特点

技术比较成熟，操作稳定，是工业生产EPR的主要方法；产品品种牌号较多，质量均匀，灰分含量较少，应用范围广泛；产品电绝缘性能好。但是由于聚合是在溶剂中进行，传质传热受到限制，聚合物的质过分数一般控制在6％～9％，最高仅达11％～14％，聚合效率低。同时，由于溶剂需回收精制，生产流程长，设备多，建设投资及操作成本较高。

2悬浮聚合工艺

2.技术状况

EPR悬浮聚合工艺产品牌号不多，其用途有局限性，主要用作聚烯烃改性，目前只有Enichem公司和Bayer公司两家使用，占EPR总生产能力的13.4%.该工艺是根据丙烯在共聚反应中活性较低的原理，将乙烯溶解在液态丙烯中进行共聚合。丙烯既是单体又兼作反应介质，靠其本身的蒸发致冷作明控制反应温度，维持反应压力。生成的共聚物不溶于液态丙烯，而呈悬浮于其中的细粒淤浆。又可分为一般悬浮聚合工艺和简化悬浮聚合工艺。

2.1.1一般悬浮聚合工艺

Enichem公司采用此工艺：以乙酰丙酮钒和AlEt2Cl为催化剂，二氯丙二酸二乙酯为活化剂，HNB或DCPD为第三单体，二乙基锌和氢气为分子量调节剂。视所生产产品牌号的不同，将乙烯、丙烯、第三单体以及催化剂加入具有多桨式搅拌器的夹套式聚合釜中，反应条件为：温度一20～20oC，压力0.35～1.05MPa.反应热借反应相的单体蒸发移除。反应相中悬浮聚合物的质量分数控制在30％～35％，整个聚合反应在高度自动控制下进行，生成的聚合物丙烯淤浆间歇地（10～15次／h）送入洗涤器，用聚丙二醇使催化剂失活，再用NaOH水溶液洗涤。悬浮液送入汽提塔汽提，未反应的乙烯、丙烯和ENB分别经回收系统精制后循环使用。胶粒一水浆液经振动筛脱水、挤压干燥、压块和包装即得成品胶。该工艺特点是聚合精制不使用溶剂，聚合物浓度高，强化了设备生产能力，同时省略了溶剂循环和回收，节省了能量。

2.1.2简化悬浮聚合工艺

该工艺是在一般悬浮聚合工艺基础上开发成功的，主要是采用高效钛系催化体系，不必进行催化剂的脱除，未反应单体不需处理即可返回使用。通常用于生产EPM，这是因为闪蒸不易脱除未反应的第三单体。其工艺流程为：反应在带夹套的搅拌釜中进行，采用TiC1、一MgC12一A1（i一Bu），催化剂体系，催化剂效率为50kg聚合物／g钛，反应温度27C，压力1.3MPa，聚合物的质量分数为33％。反应釜出来的蒸汽物料压缩到2.7MPa并冷却后返口反应釜。聚合物淤浆经闪蒸脱除未反应单体，不需精制处理，压缩和冷却后直接循环到反应釜使用。脱除单体的聚合物不必净化处理即可作为成品。产品可以为粉状、片状或颗粒状。近年来，Enichem公司采用改进后的V一A1催化体系，催化剂效率提高到30～50kg聚合物/g钒，省去了洗涤脱除催化剂工序，同样简化了工艺流程。

2.2技术特点

EPR悬浮聚合工艺的特点是：聚合产物不溶于反应介质丙烯，体系粘度较低，提高了转化率，聚合物的质量分数高达30％～35％，因而其生产能力是溶液法的4～5倍；无溶剂回收精制和凝聚等工序，工艺流程简化，基建投资少；可生产很高分子量的品种；产品成本比溶液法低。而其不足之处是：由于不用溶剂，从聚合物中脱离残留催化剂比较困难；产品品种牌号少，质量均匀性差，灰分含量较高；聚合物是不溶于液态丙烯的悬浮粒子，使之保持悬浮状态较难，尤其当聚合物浓度较高和出现少量凝胶时，反应釜易于挂胶，甚至发生设备管道堵塞现象；产品的电绝缘性能较差。

3气相聚合工艺

3.1技术状况

EPR的气相聚合工艺是由Himont公司率先于20世纪80年代后期实施工业化的。UCC公司则于90年代初宣布气相法EPR中试装置投入试生产，其9.1万吨/年的气相法EPR工业装置于1999年正式投产。目前，该工艺占EPR总生产能力的9％。UCC公司的EPR气相聚合工艺最具代表性，它分为聚合、分离净化和包装三个工序。质量分数为60％的乙烯、35.5％的丙烯、4.5％的ENB同催化剂、氢气、氮气和炭黑一起加入流比床反应器，在50～65C和绝对压力2.07kPa下进行气相聚合反应。乙烯、丙烯和ENB的单程转化率分别为5.2％。0.58％和0.4％。来自反应器的未反应单体经循环气压缩机压缩后进入循环气冷却器除去反应热，与新鲜原料气一起循环回反应器。从反应器排出的EPR粉未经脱气降压后进入净化塔，用氮气脱除残留烃类。来自净化塔顶部的气体经冷凝回收ENB后用泵送回流比床反应器。生成的微粒状产品进入包装工序。

3.2技术特点

与前两种工艺相比，气相聚合工艺有其突出的优点：工艺流程简短，仅三道工序，而传统工艺有七道工序；不需要溶剂或稀释剂，毋需溶剂回收和精制工序；几乎无三暖排放，有利于生态环境保护。但其产品通用性较差，所有的产品皆为黑色。这是由于为避免聚合物过粘，采用炭黑作为流态化助剂之故。虽然开发成功了用硅烷粘土和云母代替炭黑生产的白色和有色产品，但第一套工业化生产装置仍然只能生产黑色FPR.

4各种生产工艺的技术经济比较

在FPR的各种生产工艺路线中，溶液聚合工艺投资和成本最高。投资高是因为流程长，高粘度散热难，设备生产强度低，反应后聚合物流浓度太稀（仅为6％～14％，悬浮聚合工艺为33%），单体、溶剂回收需较高的费用；成本高主要是因为公用工程费、折旧费、固定成本费用高。这是由于生产过程中消耗较高的电和蒸汽所致。

悬浮聚合工艺的投资与成本工艺分别相当于相同规模溶液聚合工艺的77％和88％，具有投资少、原料消耗和能耗低、生产成本低、三废处理费用少等特点。

气相聚合工艺的投资和产品成本最低，分别相当于同等规模溶液聚合工艺的42％和68％。