2025年【聚合工藝】模擬考試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.自由基聚合反應(yīng)中，引發(fā)劑分解產(chǎn)生自由基的過(guò)程屬于（）A.鏈引發(fā)階段B.鏈增長(zhǎng)階段C.鏈終止階段D.鏈轉(zhuǎn)移階段2.懸浮聚合工藝中，分散劑的主要作用是（）A.提高單體轉(zhuǎn)化率B.防止單體揮發(fā)C.穩(wěn)定單體液滴，避免團(tuán)聚D.加快反應(yīng)速率3.聚合反應(yīng)中，若體系黏度突然急劇升高，可能是由于（）A.單體濃度降低B.引發(fā)劑用量不足C.凝膠效應(yīng)（自動(dòng)加速效應(yīng)）D.反應(yīng)溫度過(guò)低4.乳液聚合的關(guān)鍵組分不包括（）A.單體B.乳化劑C.水溶性引發(fā)劑D.油溶性阻聚劑5.工業(yè)生產(chǎn)中，控制聚合度的常用手段是（）A.調(diào)節(jié)反應(yīng)壓力B.控制單體與引發(fā)劑的比例C.增加反應(yīng)時(shí)間D.提高攪拌轉(zhuǎn)速6.本體聚合工藝的主要缺點(diǎn)是（）A.產(chǎn)物純度低B.反應(yīng)熱難以移除C.設(shè)備腐蝕嚴(yán)重D.分散劑殘留多7.聚合釜攪拌裝置的主要作用是（）A.提高單體溶解度B.促進(jìn)熱量和質(zhì)量傳遞C.防止引發(fā)劑分解D.減少副反應(yīng)發(fā)生8.下列不屬于陰離子聚合特點(diǎn)的是（）A.活性中心為陰離子B.通常無(wú)終止反應(yīng)（活性聚合）C.對(duì)單體純度要求低D.需在無(wú)水無(wú)氧條件下進(jìn)行9.聚合反應(yīng)終點(diǎn)判斷的關(guān)鍵指標(biāo)是（）A.反應(yīng)時(shí)間B.體系pH值C.單體轉(zhuǎn)化率D.攪拌電流10.懸浮聚合產(chǎn)物顆粒大小主要由（）控制A.反應(yīng)溫度B.分散劑種類和用量C.引發(fā)劑類型D.單體純度11.聚合工藝中，阻聚劑的作用是（）A.加快反應(yīng)速率B.延長(zhǎng)誘導(dǎo)期，防止單體自聚C.提高產(chǎn)物分子量D.改善產(chǎn)物加工性能12.工業(yè)上生產(chǎn)聚乙烯（PE）常用的聚合方法是（）A.溶液聚合B.氣相聚合C.乳液聚合D.本體聚合13.聚合反應(yīng)中，若溫度過(guò)高可能導(dǎo)致的后果是（）A.產(chǎn)物分子量分布變窄B.引發(fā)劑分解過(guò)快，反應(yīng)失控C.單體轉(zhuǎn)化率降低D.分散劑失效14.下列聚合方法中，產(chǎn)物后處理最簡(jiǎn)便的是（）A.本體聚合B.溶液聚合C.懸浮聚合D.乳液聚合15.聚合工藝中，安全聯(lián)鎖系統(tǒng)（SIS）的核心作用是（）A.提高生產(chǎn)效率B.監(jiān)測(cè)反應(yīng)溫度C.異常時(shí)自動(dòng)觸發(fā)保護(hù)措施D.記錄工藝參數(shù)二、判斷題（每題1分，共10分，正確打“√”，錯(cuò)誤打“×”）1.自由基聚合中，鏈增長(zhǎng)階段的速率決定了整個(gè)聚合反應(yīng)的總速率。（）2.乳液聚合的產(chǎn)物乳膠粒直徑通常在10-100nm之間。（）3.聚合反應(yīng)中，單體轉(zhuǎn)化率越高，產(chǎn)物分子量一定越大。（）4.懸浮聚合使用的分散劑多為水溶性高分子或無(wú)機(jī)粉末。（）5.陰離子聚合可以通過(guò)控制反應(yīng)條件制備分子量分布很窄的聚合物。（）6.本體聚合由于無(wú)溶劑，產(chǎn)物純度高，因此適合所有單體的聚合。（）7.聚合釜的夾套和內(nèi)盤管主要用于移走反應(yīng)熱。（）8.阻聚劑只能在聚合反應(yīng)開始前加入，反應(yīng)過(guò)程中加入會(huì)影響產(chǎn)物質(zhì)量。（）9.氣相聚合工藝通常用于生產(chǎn)高結(jié)晶度的聚烯烴材料。（）10.聚合工藝中，壓力控制的主要目的是防止單體揮發(fā)，與反應(yīng)速率無(wú)關(guān)。（）三、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述乳液聚合與懸浮聚合的主要區(qū)別（從分散介質(zhì)、分散劑、產(chǎn)物形態(tài)等方面說(shuō)明）。2.聚合反應(yīng)中，溫度控制的重要性體現(xiàn)在哪些方面？列舉兩種常用的溫度控制手段。3.凝膠效應(yīng)（自動(dòng)加速效應(yīng)）產(chǎn)生的原因是什么？生產(chǎn)中如何緩解凝膠效應(yīng)的不利影響？4.工業(yè)聚合工藝中，為什么需要控制單體的純度？請(qǐng)舉例說(shuō)明雜質(zhì)可能帶來(lái)的危害。5.聚合產(chǎn)物的分子量分布過(guò)寬會(huì)對(duì)材料性能產(chǎn)生哪些影響？生產(chǎn)中可通過(guò)哪些措施調(diào)節(jié)分子量分布？四、綜合分析題（每題10分，共30分）1.某工廠采用懸浮聚合法生產(chǎn)聚氯乙烯（PVC），生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物顆粒大小不均，部分顆粒過(guò)大，部分過(guò)小。請(qǐng)分析可能的原因，并提出改進(jìn)措施。2.聚合反應(yīng)過(guò)程中，若突然檢測(cè)到聚合釜內(nèi)溫度快速上升（超過(guò)設(shè)定值10℃），同時(shí)壓力持續(xù)升高。作為工藝操作員，應(yīng)如何處理？需遵循哪些安全原則？3.某企業(yè)計(jì)劃優(yōu)化聚丙烯（PP）的溶液聚合工藝，目標(biāo)是提高單體轉(zhuǎn)化率、降低能耗。請(qǐng)結(jié)合聚合反應(yīng)原理，提出至少3條可行的優(yōu)化方案，并說(shuō)明理論依據(jù)。答案及解析一、單項(xiàng)選擇題1.A解析：鏈引發(fā)階段包括引發(fā)劑分解產(chǎn)生初級(jí)自由基，以及初級(jí)自由基與單體結(jié)合形成單體自由基的過(guò)程。2.C解析：懸浮聚合中，分散劑吸附在單體液滴表面，降低界面張力，防止液滴碰撞團(tuán)聚，確保顆粒均勻。3.C解析：凝膠效應(yīng)是由于體系黏度增大，自由基擴(kuò)散受阻，雙基終止速率下降，鏈增長(zhǎng)速率相對(duì)加快，導(dǎo)致黏度急劇上升。4.D解析：乳液聚合需單體（油相）、乳化劑（穩(wěn)定膠束）、水溶性引發(fā)劑（在水相分解后進(jìn)入膠束引發(fā)聚合），油溶性阻聚劑會(huì)抑制反應(yīng)，非關(guān)鍵組分。5.B解析：聚合度與引發(fā)劑濃度的平方根成反比（自由基聚合），調(diào)節(jié)單體與引發(fā)劑比例可有效控制分子量。6.B解析：本體聚合無(wú)溶劑，反應(yīng)熱難移除，易導(dǎo)致局部過(guò)熱、產(chǎn)物變色或交聯(lián)。7.B解析：攪拌可使物料混合均勻，促進(jìn)熱量傳遞（避免局部過(guò)熱）和質(zhì)量傳遞（單體、引發(fā)劑均勻分布）。8.C解析：陰離子聚合活性中心對(duì)雜質(zhì)（如水、氧）敏感，需嚴(yán)格控制單體純度。9.C解析：轉(zhuǎn)化率是判斷反應(yīng)是否完成的核心指標(biāo)，其他參數(shù)（如時(shí)間、電流）僅作參考。10.B解析：分散劑用量多、分子量高時(shí)，液滴更細(xì)，產(chǎn)物顆粒小；反之顆粒大。11.B解析：阻聚劑與自由基反應(yīng)生成穩(wěn)定物質(zhì)，延長(zhǎng)誘導(dǎo)期，防止單體在儲(chǔ)存或運(yùn)輸中自聚。12.B解析：聚乙烯（如LLDPE、HDPE）常用氣相法（如Unipol工藝），單體（乙烯）在氣相中聚合，無(wú)需溶劑。13.B解析：溫度過(guò)高會(huì)使引發(fā)劑分解速率劇增，自由基濃度過(guò)高，反應(yīng)速率失控，甚至導(dǎo)致爆聚。14.A解析：本體聚合產(chǎn)物無(wú)溶劑、分散劑等殘留，后處理僅需造粒；懸浮聚合需水洗干燥，乳液聚合需破乳分離，溶液聚合需脫溶劑。15.C解析：安全聯(lián)鎖系統(tǒng)在溫度、壓力等參數(shù)超限時(shí)，自動(dòng)觸發(fā)停車、泄放等措施，防止事故發(fā)生。二、判斷題1.×解析：鏈引發(fā)階段的速率（引發(fā)劑分解速率）通常是整個(gè)聚合反應(yīng)的控制步驟。2.√解析：乳液聚合的乳膠粒直徑一般在10-500nm，典型為100nm左右。3.×解析：轉(zhuǎn)化率與分子量無(wú)直接正相關(guān)，自由基聚合中，轉(zhuǎn)化率增加時(shí)，分子量可能因鏈終止或轉(zhuǎn)移而降低。4.√解析：懸浮聚合分散劑包括水溶性高分子（如聚乙烯醇）和無(wú)機(jī)粉末（如碳酸鈣），吸附在液滴表面起穩(wěn)定作用。5.√解析：陰離子聚合無(wú)終止（活性聚合），可通過(guò)控制反應(yīng)時(shí)間和單體加入量，制備分子量分布窄（PDI≈1.05）的聚合物。6.×解析：本體聚合僅適用于反應(yīng)熱較小、黏度增長(zhǎng)緩慢的單體（如苯乙烯），反應(yīng)熱大的單體（如丙烯酸）易因散熱困難導(dǎo)致失控。7.√解析：聚合釜通過(guò)夾套通冷卻水、內(nèi)盤管通冷媒等方式移走反應(yīng)熱，控制溫度。8.×解析：阻聚劑可在反應(yīng)前（防止單體自聚）或反應(yīng)中（終止反應(yīng)、控制分子量）加入，如生產(chǎn)中需緊急停車時(shí)可加入阻聚劑。9.√解析：氣相聚合（如流化床工藝）適合生產(chǎn)結(jié)晶性聚烯烴（PE、PP），單體在氣相中擴(kuò)散均勻，產(chǎn)物結(jié)晶度高。10.×解析：壓力升高可提高單體濃度（氣相聚合中），加快反應(yīng)速率；同時(shí)防止單體揮發(fā)，維持液相聚合的單體濃度。三、簡(jiǎn)答題1.主要區(qū)別：-分散介質(zhì)：乳液聚合為水（連續(xù)相），懸浮聚合也為水，但單體以液滴分散；-分散劑：乳液聚合用乳化劑（形成膠束），懸浮聚合用分散劑（保護(hù)膠體或無(wú)機(jī)粉末）；-產(chǎn)物形態(tài)：乳液聚合得乳膠粒（需破乳后得固體），懸浮聚合得珠狀顆粒（直接干燥）；-聚合場(chǎng)所：乳液聚合在膠束內(nèi)，懸浮聚合在單體液滴內(nèi)。2.溫度控制的重要性：-影響引發(fā)劑分解速率（溫度升高，分解加快，反應(yīng)速率提高）；-影響鏈轉(zhuǎn)移和終止速率（溫度過(guò)高易導(dǎo)致鏈轉(zhuǎn)移，分子量降低）；-影響產(chǎn)物結(jié)構(gòu)（如結(jié)晶度、支化度）；-防止反應(yīng)失控（溫度過(guò)高可能引發(fā)爆聚）。常用控制手段：夾套通冷卻水/熱水、內(nèi)盤管通入冷媒（如冷凍鹽水）、調(diào)節(jié)攪拌速率（加快熱量傳遞）。3.凝膠效應(yīng)原因：聚合中期，體系黏度增大，自由基擴(kuò)散受阻，雙基終止速率下降（kt降低），而單體仍可擴(kuò)散（kp基本不變），導(dǎo)致聚合速率（Rp∝kp/√kt）急劇上升，放熱加劇，形成惡性循環(huán)。緩解措施：-加入溶劑（降低黏度，改善擴(kuò)散）；-控制反應(yīng)溫度（避免黏度過(guò)快上升）；-分段聚合（前期低溫，后期升溫，平衡速率與散熱）；-提高攪拌速率（促進(jìn)熱量和質(zhì)量傳遞）。4.控制單體純度的原因：雜質(zhì)可能與活性中心（如自由基、陰離子）反應(yīng)，導(dǎo)致鏈終止或阻聚，降低聚合速率和產(chǎn)物分子量；或引入副反應(yīng)，影響產(chǎn)物結(jié)構(gòu)（如支化、交聯(lián)）。舉例：-乙烯中含氧氣（自由基聚合）：氧氣與自由基反應(yīng)生成穩(wěn)定的過(guò)氧自由基，起阻聚作用，延長(zhǎng)誘導(dǎo)期；-丙烯中含水（陰離子聚合）：水與活性陰離子反應(yīng)，終止鏈增長(zhǎng)，導(dǎo)致分子量降低甚至無(wú)法聚合。5.分子量分布過(guò)寬的影響：-加工性能變差（如熔體強(qiáng)度不穩(wěn)定，易出現(xiàn)缺陷）；-力學(xué)性能下降（低分子量部分易遷移，高分子量部分難分散）；-熱穩(wěn)定性降低（低分子量組分易分解）。調(diào)節(jié)措施：-選擇活性高、半衰期適宜的引發(fā)劑（自由基聚合中，窄分布引發(fā)劑可控制鏈增長(zhǎng)時(shí)間）；-采用活性聚合（如陰離子聚合、可控自由基聚合），通過(guò)引發(fā)劑與單體的計(jì)量比控制分子量；-控制反應(yīng)溫度（溫度過(guò)高易引發(fā)鏈轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致分布變寬）；-加入分子量調(diào)節(jié)劑（如硫醇，通過(guò)鏈轉(zhuǎn)移控制分子量分布）。四、綜合分析題1.可能原因及改進(jìn)措施：原因分析：-分散劑用量不足或種類不合適（如分子量過(guò)低，無(wú)法有效穩(wěn)定液滴）；-攪拌速率不穩(wěn)定（速率過(guò)低，液滴易團(tuán)聚；速率過(guò)高，液滴被剪切過(guò)細(xì)）；-單體與水的比例不當(dāng)（水相過(guò)少，液滴碰撞概率增加）；-反應(yīng)溫度波動(dòng)（溫度過(guò)高，分散劑失效，液滴聚并）。改進(jìn)措施：-調(diào)整分散劑用量或更換分散劑（如增加聚乙烯醇分子量）；-優(yōu)化攪拌轉(zhuǎn)速（通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定最佳轉(zhuǎn)速，確保液滴均勻分散）；-控制水油比（通常水相:單體=1.5-3:1）；-穩(wěn)定反應(yīng)溫度（采用PID控制，減少溫度波動(dòng)）；-檢查分散劑加入時(shí)機(jī)（需在單體分散前加入，確保均勻吸附）。2.處理步驟及安全原則：處理步驟：-立即停止引發(fā)劑進(jìn)料（切斷反應(yīng)動(dòng)力）；-開啟緊急冷卻系統(tǒng)（夾套和內(nèi)盤管通入最大流量冷媒）；-啟動(dòng)泄放閥（若壓力持續(xù)升高，緩慢泄放至安全容器，避免超壓爆炸）；-關(guān)閉單體進(jìn)料閥（防止更多單體參與反應(yīng)）；-通知相關(guān)人員（班長(zhǎng)、安全部門），監(jiān)控溫度、壓力變化趨勢(shì)；-若溫度仍無(wú)法控制，啟動(dòng)聚合釜緊急停車程序（如注入阻聚劑終止反應(yīng)）。安全原則：-優(yōu)先保障人員安全（避免近距離操作，使用遠(yuǎn)程控制）；-防止二次事故（泄放時(shí)避免單體泄漏引發(fā)火災(zāi)、中毒）；-遵循“先控后治”（先控制溫度、壓力上升趨勢(shì)，再處理后續(xù)問(wèn)題）；-嚴(yán)格執(zhí)行聯(lián)鎖系統(tǒng)指令（若SIS已觸發(fā)，不得強(qiáng)行復(fù)位）。3.優(yōu)化方案及理論依據(jù)：方案1：采用高效催化劑（如新型茂金屬催化劑）。依據(jù)：茂金屬催化劑活性高、選擇性好，可提高單體轉(zhuǎn)化率（活性中心更多），同時(shí)產(chǎn)物分子量分布窄（單一活性中心），減少后處理能耗。方案2：優(yōu)化反應(yīng)溫度分布（分段