石油化學工業(yè)常識

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1、石油化學工業(yè)常識 莊秋貴 輯錄 一、石油化工的概念 石油化學工業(yè)簡稱石油化工，是化學工業(yè)的重要組成部分，在國民經濟的發(fā)展中有重要作用，是我國的支柱產業(yè)部門之一。石油化工指以石油和天然氣為原料，生產石油產品和石油化工產品的加工工業(yè)。石油產品又稱油品，主要包括各種燃料油（汽油、煤油、柴油等）和潤滑油以及液化石油氣、石油焦碳、石蠟、瀝青等。生產這些產品的加工過程常被稱為石油煉制，簡稱煉油。石油化工產品以煉油過程提供的原料油進一步化學加工獲得。生產石油化工產品的第一步是對原料油和氣（如丙烷、汽油、柴油等）進行裂解，生成以乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯為代表的基本化工原料。第

2、二步是以基本化工原料生產多種有機化工原料（約200種）及合成材料 （塑料、合成纖維、合成橡膠）。這兩步產品的生產屬于石油化工的范圍。有機化工原料繼續(xù)加工可制得更多品種的化工產品，習慣上不屬于石油化工的范圍。 二、石油化工的作用 1．石油化工是能源的主要供應者 石油化工，主要指石油煉制生產的汽油、煤油、柴油、重油以及天然氣是當前主要能源的主要供應者。我國1995年生產了燃料油為8千萬噸。目前，全世界石油和天然氣消費量約占總能耗量60；我國因煤炭使用量大，石油的消費量不到20。石油化工提供的能源主要作汽車、拖拉機、飛機、輪船、鍋爐的燃料，少量用作民用燃料。能源是制約我國國民經濟發(fā)展的一

3、個因素，石油化工約消耗總能源的8.5，應不斷降低能源消費量。 2. 石油化工是材料工業(yè)的支柱之一 金屬、無機非金屬材料和高分子合成材料，被稱為三大材料。全世界石油化工提供的高分子合成材料目前產量約1.45億噸，1996年，我國已超過800萬噸。除合成材料外，石油化工還提供了絕大多數的有機化工原料，在屬于化工領域的范疇內，除化學礦物提供的化工產品外，石油化工生產的原料，在各個部門大顯身手。 3．石油化工促進了農業(yè)的發(fā)展 農業(yè)是我國國民經濟的基礎產業(yè)。石化工業(yè)提供的氮肥占化肥總量的80，農用塑料薄膜的推廣使用，加上農藥的合理使用以及大量農業(yè)機械所需各類燃料，形成了石化工業(yè)支援農

4、業(yè)的主力軍。 4．各工業(yè)部門離不開石化產品 現代交通工業(yè)的發(fā)展與燃料供應息息相關，可以毫不夸張地說，沒有燃料， 就沒有現代交通工業(yè)。金屬加工、各類機械毫無例外需要各類潤滑材料及其它配套材料，消耗了大量石化產品。全世界潤滑油脂產量約2千萬噸，我國約180萬噸。建材工業(yè)是石化產品的新領域，如塑料關材、門窗、鋪地材料、涂料被稱為化學建材。輕工、紡織工業(yè)是石化產品的傳統(tǒng)用戶，新材料、新工藝、新產品的開發(fā)與推廣，無不有石化產品的身影。當前，高速發(fā)展的電子工業(yè)以及諸多的高新技術產業(yè)，對石化產品， 尤其是以石化產品為原料生產的精細化工產品提出了新要求，這對發(fā)展石化工業(yè)是個巨大的促進。 三、石

5、油產品 石油產品可分為： 石油燃料、 石油溶劑與化工原料、 潤滑劑、石蠟、石油瀝青、石油焦等6類。 其中， 各種燃料產量最大， 約占總產量的90； 各種潤滑劑品種最多， 產量約占5。 各國都制定了產品標準， 以適應生產和使用的需要。 汽油 是消耗量最大的品種。 汽油的沸點范圍（又稱餾程）為30 ~ 205C， 密度為0.70~0.78克/厘米3，商品汽油按該油在汽缸中燃燒時抗爆震燃燒性能的優(yōu)劣區(qū)分，標記為辛烷值70、80、90或更高。號俞大，性能俞好，汽油主要用作汽車、摩托車、快艇、直升飛機、農林用飛機的燃料。商品汽油中添加有添加劑（如抗爆劑四乙基鉛）以改善使用和儲存性能。受環(huán)保

6、要求，今后將限制芳烴和鉛的含量。 噴氣燃料 主要供噴氣式飛機使用。沸點范圍為60~280℃或150~315℃（俗稱航空汽油）。為適應高空低溫高速飛行需要，這類油要求發(fā)熱量大，在-50C不出現固體結晶。 煤油 沸點范圍為180 ~ 310℃ 主要供照明、生活炊事用。要求火焰平穩(wěn)、光亮而不冒黑煙。目前產量不大。 柴油 沸點范圍有180~370℃和350~410℃兩類。對石油及其加工產品，習慣上對沸點或沸點范圍低的稱為輕，相反稱為重。故前者稱為輕柴油，后者稱為重柴油。商品柴油按凝固點分級，如10、-20等，表示低使用溫度，柴油廣泛用于大型車輛、船艦。由于高速柴油機（汽

7、車用）比汽油機省油，柴油需求量增長速度大于汽油，一些小型汽車也改用柴油。對柴油質量要求是燃燒性能和流動性好。燃燒性能用十六烷值表示愈高愈好，大慶原油制成的柴油十六烷值可達68。高速柴油機用的輕柴油十六烷值為42~55，低速的在35以下。 燃料油 用作鍋爐、輪船及工業(yè)爐的燃料。商品燃料油用粘度大小區(qū)分不同牌號。 石油溶劑 用于香精、油脂、試劑、橡膠加工、涂料工業(yè)做溶劑，或清洗儀器、儀表、機械零件。 潤滑油 從石油制得的潤滑油約占總潤滑劑產量的95以上。除潤滑性能外，還具有冷卻、密封、防腐、絕緣、清洗、傳遞能量的作用。產量最大的是內燃機油（占40），其余為齒輪油、液壓油、

8、汽輪機油、電器絕緣油、壓縮機油，合計占40。商品潤滑油按粘度分級，負荷大，速度低的機械用高粘度油，否則用低粘度油。煉油裝置生產的是采取各種精制工藝制成的基礎油，再加多種添加劑，因此具有專用功能，附加產值高。 潤滑脂 俗稱黃油，是潤滑劑加稠化劑制成的固體或半流體，用于不宜使用潤滑油的軸承、齒輪部位。 石蠟油 包括石蠟（占總消耗量的10）、地蠟、石油脂等。石蠟主要做包裝材料、化妝品原料及蠟制品，也可做為化工原料產脂肪酸（肥皂原料）。 石油瀝青 主要供道路、建筑用。 石油焦 用于冶金（鋼、鋁）、化工（電石）行業(yè)做電極。 除上述石油商品外，各個煉油裝置還得到

9、一些在常溫下是氣體的產物，總稱煉廠氣，可直接做燃料或加壓液化分出液化石油氣，可做原料或化工原料。 煉油廠提供的化工原料品種很多，是有機化工產品的原料基地，各種油、煉廠氣都可按不同生產目的、生產工藝選用。常壓下的氣態(tài)原料主要制乙烯、丙烯、合成氨、氫氣、乙炔、碳黑。液態(tài)原料（液化石油氣、輕汽油、輕柴油、重柴油）經裂解可制成發(fā)展石油化工所需的絕大部分基礎原料（乙炔除外），是發(fā)展石油化工的基礎。目前，原油因高溫結焦嚴重，還不能直接生產基本有機原料。煉油廠還是苯、甲苯、二甲苯等重要芳烴的提供者。 最后應當指出，汽油、航空煤油、柴油中或多或少加有添加劑以改進使用、儲存性能。各個煉油裝置生產的產物都需按商品

10、標準加入添加劑和不同裝置的油進行調和方能作為商品使用。石油添加劑用量少，功效大，屬化學合成的精細化工產品，是發(fā)展高檔產品所必需的，應大力發(fā)展。 四、主要煉油工藝 常壓蒸餾和減壓蒸餾 常壓蒸餾和減壓蒸餾習慣上合稱常減壓蒸餾，常減壓蒸餾基本屬物理過程。原料油在蒸餾塔里按蒸發(fā)能力分成沸點范圍不同的油品（稱為餾分），這些油有的經調合、加添加劑后以產品形式出廠，相當大的部分是后續(xù)加工裝置的原料，因此，常減壓蒸餾又被稱為原油的一次加工。包括三個工序：原油的脫鹽、脫水 ；常壓蒸餾；減壓蒸餾。 原油的脫鹽、脫水 又稱預處理。從油田送往煉油廠的原油往往含鹽（主要是氯化物）、帶水（溶于油或

11、呈乳化狀態(tài)），可導致設備的腐蝕，在設備內壁結垢和影響成品油的組成，需在加工前脫除。常用的辦法是加破乳劑和水，使油中的水集聚，并從油中分出，而鹽份溶于水中，再加以高壓電場配合，使形成的較大水滴順利除去。 催化裂化 催化裂化是在熱裂化工藝上發(fā)展起來的。是提高原油加工深度，生產優(yōu)質汽油、柴油最重要的工藝操作。原料范主要是原油蒸餾或其他煉油裝置的350 ~ 540℃餾分的重質油，催化裂化工藝由三部分組成：原料油催化裂化、催化劑再生、產物分離。催化裂化所得的產物經分餾后可得到氣體、汽油、柴油和重質餾分油。 有部分油返回反應器繼續(xù)加工稱為回煉油。催化裂化操作條件的改變或原料波動，可使產品組成波動

12、。 催化重整 催化重整（簡稱重整）是在催化劑和氫氣存在下，將常壓蒸餾所得的輕汽油轉化成含芳烴較高的重整汽油的過程。如果以80~180℃餾分為原料，產品為高辛烷值汽油；如果以60~165℃餾分為原料油，產品主要是苯、甲苯、二甲苯等芳烴， 重整過程副產氫氣，可作為煉油廠加氫操作的氫源。重整的反應條件是：反應溫度為490~525℃，反應壓力為1~2兆帕。重整的工藝過程可分為原料預處理和重整兩部分。 加氫裂化 是在高壓、氫氣存在下進行，需要催化劑，把重質原料轉化成汽油、煤油、柴油和潤滑油。加氫裂化由于有氫存在，原料轉化的焦炭少，可除去有害的含硫、氮、氧的化合物，操作靈活，可按產品需

13、求調整。產品收率較高，而且質量好。 延遲焦化 它是在較長反應時間下，使原料深度裂化，以生產固體石油焦炭為主要目的，同時獲得氣體和液體產物。延遲焦化用的原料主要是高沸點的渣油。延遲焦化的主要操作條件是：原料加熱后溫度約500℃， 焦炭塔在稍許正壓下操作。改變原料和操作條件可以調整汽油、柴油、裂化原料油、焦炭的比例。 煉廠氣加工 原油一次加工和二次加工的各生產裝置都有氣體產出，總稱為煉廠氣，就組成而言，主要有氫、甲烷、由2個碳原子組成的乙烷和乙烯、由3個碳原子組成的丙烷和丙烯、由4個碳原子組成的丁烷和丁烯等。它們的主要用途是作為生產汽油的原料和石油化工原料以及生產氫氣和氨。發(fā)展

14、煉油廠氣加工的前提是要對煉廠氣先分離后利用。煉廠氣經分離作化工原料的比重增加，如分出較純的乙烯可作乙苯； 分出較純的丙烯可作聚丙烯等。 五、石油產品精制 前述各裝置生產的油品一般還不能直接作為商品，為滿足商品要求，除需進行調合、添加添加劑外，往往還需要進一步精制，除去雜質，改善性能以滿足實際要求。常見的雜質有含硫、氮、氧的化合物，以及混在油中的蠟和膠質等不理想成分。它們可使油品有臭味，色澤深，腐蝕機械設備，不易保存。除去雜質常用的方法有酸堿精制、脫臭、加氫、溶劑精制、白土精制、脫蠟等。酸精制是用硫酸處理油品，可除去某些含硫化合物、含氮化合物和膠質。堿精制是用燒堿水溶液處理油品，如汽油

15、、柴油、潤滑油，可除去含氧化合物和硫化物，并可除去酸精制時殘留的 硫酸。酸精制與堿精制常聯合應用，故稱酸堿精制。脫臭是針對含硫高的 原油制成的汽、煤、柴油，因含硫醇而產生惡臭。硫醇含量高時會引起油品生膠質，不易保存?？刹捎么呋瘎┐嬖谙拢扔脡A液處理，再用空氣氧化。加氫是在催化劑存在下，于300~425℃, 1.5兆帕壓力下加氫，可除去含硫、氮、氧的化合物和金屬雜質，改進油品的 儲存性能和腐蝕性、燃燒性，可用于各種油品。脫蠟主要用于精制航空煤油、柴油等。油中含蠟，在低溫下形成蠟的結晶，影響流動性能，并易于堵塞管道。脫蠟對航空用油十分重要。脫蠟可用分子篩吸附。潤滑油的精制常采用溶劑精制脫除不理想成

16、分， 以改善組成和顏色。有時需要脫蠟。白土精制一般放在精制工序的 最后， 用白土（主要由二氧化硅和三氧化二鋁組成）吸附有害的物質。 酸精制 用硫酸處理油品，可除去某些含硫化合物、含氮化合物和膠質。 堿精制 用燒堿水溶液處理油品，如汽油、柴油、潤滑油，可除去含氧化合物和硫化物，并可除去酸精制時殘留的硫酸。酸精制與堿精制常聯合應用， 故稱酸堿精制。 脫臭 針對含硫高的原油制成的汽、煤、柴油，因含硫醇而產生惡臭，硫醇含量高時會引起油品生膠質，不易保存。可采用催化劑存在下，先用堿液處理，再用空氣氧化。 加氫 在催化劑存在下于300~425℃,1.5兆帕壓力下加氫

17、，可除去含硫、氮、氧的化合物和金屬雜質，改進油品的 儲存性能和腐蝕性、燃燒性，可用于各種油品。 脫蠟 主要用于精制航空煤油、柴油等。油中含蠟，在低溫下形成蠟的結晶，影響流動性能，并易于堵塞管道。脫蠟對航空用油十分重要。脫蠟可用分子篩吸附。潤滑油的 精制常采用溶劑精制脫除不理想成分，以改善組成和顏色。有時需要脫蠟。 白土精制 一般放在精制工序的最后，用白土（主要由二氧化硅和三氧化二鋁組成）吸附有害的物質。 潤滑油 原料主要來自原油的蒸餾，潤滑油最主要的性能是粘度、安定性和潤滑性。生產潤滑油的基本過程實質上是除去原料油中的不理想組分，主要是膠質、瀝青質和含硫、氮、氧的

18、化合物以及蠟、多環(huán)芳香烴，這些組分主要影響粘度、安定性、色澤。方法有溶劑精制、脫蠟和脫瀝青、加氫和白土精制。 溶劑精制 利用溶劑對不同組分的溶解度不同達到精制的目的，為絕大多數的潤滑油生產過程所采用。常用溶劑有糠醛和苯酚。生產過程與重整裝置的芳香烴抽提相似。 溶劑脫蠟 除去潤滑油原料中易在低溫下產生結晶的組分，主要指石蠟，脫蠟采用冷結晶法，為克服低溫下粘度過大，石蠟結晶太小不便過濾，常加入對蠟無溶解作用的混合溶劑，如甲苯－ 甲基乙基酮，故脫蠟常稱為酮苯脫蠟 六、基本有機原料 乙烯 乙烯在常溫下為無色、易燃燒、易爆炸氣體，以它的生產為核心帶動了基本有機化工原料的生

19、產，是用途最廣泛的基本有機原料，可用于生產塑料、合成橡膠，也是乙烯多種衍生物的起始原料，其中生產聚乙烯、環(huán)氧乙烷、氯乙烯、苯乙烯是最主要的消費，約占總產量的85％裂解的原料烴有氣態(tài)和液態(tài)之分，氣態(tài)的有煉廠氣、天然氣的凝析液，液態(tài)的有汽油、煤油、柴油。原油在高溫的裂解爐管內生成焦炭，不能長期運轉，自今未能在工業(yè)應用。氣態(tài)原料裂解溫度高，乙烯收率高（可達85％），操作方便（裂解管不易結焦），但原料資源少，副產少。液態(tài)原料來源廣泛，裂解溫度低，收率較低（乙烯收率為25％ ~ 30％），但副產物多，便于綜合利用，生產中需定時清除爐管內的焦炭。我國以輕柴油為主要原料，美國以天然氣為主，西歐、日本以輕汽油

20、為主。為減少在爐管中生成焦炭，裂解原料中加入水蒸氣。裂解爐有多種型式，核心是放在爐膛內成排的爐管，采用專門的燃燒器向爐管供熱。物料離開裂解爐的溫度為850 ~ 900℃。 爐管采用耐熱合金鋼制成。乙烯可由煤焦爐所產煤氣中分離，也可由乙醇（酒精）脫水制取。自1923年開始采用裂解法后，上述兩種方法不斷減少，目前只有少量生產。烴類裂解也有多種具體實施方法，至今只有管式爐法獨領風騷，占生產能力的99％以上，各公司開發(fā)的技術都有自己的特點。同是管式爐，也有不同的結構， 總體上看是大同小異。乙烯的生產示意流程圖見圖3 － 1。原料經加熱后進入裂解爐，產生的高溫裂解氣先入急冷鍋爐快速降溫（產生的高壓水蒸氣

21、可帶動壓縮機），然后再用冷油和水降溫，冷卻后的氣體進分離工序。以柴油原料獲得的裂解氣組成十分復雜， 主要是乙烯，丙烯（合計占45％），其余為氫和甲烷（約10％），乙烷和丙烷（約10％），碳四餾分（約10％）以及碳五和以上餾分（約20％）。少量有害雜質為水、硫化氫、二氧化碳、乙炔等。通常采用加壓低溫精餾的方法分離乙烯及各種有用產物，具體工藝流程的安排與裂解氣組成及產品純度要求有關。 分離提純中安排有壓縮（加壓）、脫水、脫硫、脫炔等工序和多個精餾塔，分離后獲得乙烯、丙烯（產量與原料有關，以柴油為原料時，產量約為乙烯的40％），其余為氫 － 甲烷，乙烷、丙烷（重新裂解）、碳四餾分（另設裝置加以回收利

22、用）、裂解汽油（另設裝置生產芳烴）。整個裂解分離過程需要材料、設備多，尤其是爐管、廢熱鍋爐、大型壓縮機、制冷設備、低溫換熱設備、大型精餾塔都需大量資金投入，而且技術密集，加上生產流程復雜，物料處理最大， 整個生產裝置形成了龐大的集群。 芳烴 芳烴指結構上含有苯環(huán)的烴。作為基本有機原料應用最多的是苯、乙苯、對二甲苯，此外還有甲苯和鄰二甲苯。芳烴的來源有：煉油廠重整裝置；乙烯生產廠的裂解汽油；煤煉焦時副產。目前通過煤煉焦獲得的芳烴已不占重要地位。不同來源獲得的芳烴其組成不同，因此獲得的芳烴數量也不相同。裂解汽油中苯和甲苯多，二甲苯少； 重整汽油是苯少，甲苯和二甲苯多。乙苯在這兩種油中都少。

23、這種資源與需求的矛盾促進了芳烴生產技術的發(fā)展。 乙苯是制苯乙烯的原料，苯乙烯是聚苯乙烯、丁苯橡膠（在合成橡膠中產量最大）的原料，因此， 乙苯通常采用合成法，即由乙烯和苯制成乙苯，再由乙苯制苯乙烯。甲苯資源較多，但應用較少，為彌補苯的不足，可由甲苯制苯。目前這一工藝應用很少，一是苯供應充足；二是技術上困難較多；三是經濟上不夠合理。還應指出，二甲苯有三種異構體：鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯。對二甲苯需求量最大，鄰二甲苯居中，間二甲苯最??；供應量卻是間二甲苯最大，鄰二甲苯和對二甲苯相近。為滿足要求（主要是生產滌綸），首先把對二甲苯分離出來（采用吸附法和低溫結晶法），通過異構化反應， 把間二甲苯轉化成

24、對二甲苯。此外把資源較多的甲苯（由7個碳原子組成）和應用較少的碳九芳烴（由9個碳原子組成）進行反應，可制成碳八芳烴（二甲苯的混合物）。芳烴的制取方法說明：只有深入開展科學研究，掌握和利用規(guī)律，才能充分利用已有資源， 滿足人們日益增長的需求。 環(huán)氧乙烷和乙二醇 環(huán)氧乙烷是以乙烯為原料生產的產品，產量僅次于聚乙烯塑料，居第二位。它是低沸點（10.4℃）的易燃易爆氣體（在空氣中含3％ ~ 100％ 均可爆炸）。乙二醇是環(huán)氧乙烷與水的反應物，是最重的環(huán)氧乙烷衍生物。它是粘稠液體，沸點197.6℃, 有毒。除乙二醇外，環(huán)氧乙烷產量的10％ ~ 20％ 用于生產表面活性劑及其它多種化工原料。乙二

25、醇的主要應用是制取滌綸纖維和聚酯樹脂，其次是用于汽車冷卻系統(tǒng)的抗凍劑（與水混合后， 結冰溫度可以降至－ 70C）以及溶劑、潤滑劑、增濕劑、炸藥等。環(huán)氧乙烷與乙二醇通常安排在一個裝置生產。環(huán)氧乙烷的生產幾經變化，目前廣泛采用的是在銀催化劑存在下，用氧氣直接氧化，反應溫度為250 ~ 290℃，反應壓力為2兆帕。乙二醇的生產方法變化較小，都是采用環(huán)氧乙烷與大量水在150 ~ 200℃， 2 ~ 2.5 兆帕的條件下直接水合。 乙苯、苯乙烯 乙苯是具有芳香味的可燃液體，沸點為136.2℃。煉油廠的重整裝置和烴類裂解制乙烯是都有乙苯生成，但產量低，分離提純困難。通常都采用乙烯與苯反應合成乙苯

26、。乙苯絕大部分用于制苯乙烯。苯乙烯也是有芳香味的可燃液體，沸點145.2℃。苯乙烯極易聚合，除非立刻使用，否則需加入阻聚劑（如對苯二酚）。苯乙烯是重要的聚合物單體，主要用于生產聚苯乙烯塑料、丁苯橡膠，還可制造泡沫塑料，可與多種單體共同聚合，生產多種工程塑料以及熱塑性彈性體，產品用途極為廣泛。乙烯與苯合成乙苯時，催化劑可以用三氯化鋁（液相法）、磷酸、硅藻土、三氟化硼 － 三氧化二鋁或分子篩（牌號為ZSM - 5）。使用ZSM - 5 分子篩催化劑時，反應溫度為370~425℃，1.4 ~ 2.8兆帕，過程無腐蝕，也無污染。為維持連續(xù)生產，采用兩個反應器交替使用， 以便催化劑除焦再生時不停產。乙苯

27、脫氫制苯乙烯是當前的主要生產方法（產量占90％）。在催化劑（主要是鐵的氧化物）存在下，反應溫度為610 ~ 660℃。 采用蒸餾法分離未反應乙苯和少量副產物. 丙烯腈 丙烯腈是無色有毒液體，沸點77.3℃。丙烯腈是合成纖維（腈綸）、合成橡膠（丁腈橡膠）、合成塑料（ABS）主要的單體，地位十分重要，還是生產多種有機化工原料的原料。 由丙烯腈生產的丁腈橡膠可耐冷油和一些有機溶劑的侵泡。在第二次世界大戰(zhàn)以前采用環(huán)氧乙烷法。為滿足戰(zhàn)爭需求，開發(fā)了乙炔法，原料費用下降。 1960年，開發(fā)了丙烯法，現已淘汰了乙炔法。采用丙烯、氨、空氣一步合成，合成丙烯腈被認為是基本有機原料合成方法的重大變革之一

28、。該法具有原料來源豐富，不使用劇毒物（氫氰酸），反而生產氫氰酸（可就近加工成有機玻璃的原料）。生產丙烯腈時使用的催化劑由含磷、鉬、鉍、鐵的氧化物組成，反應溫度約為450℃ 七、合成樹脂工藝 合成樹脂 合成樹脂為高分子化合物，是由低分子原料――單體（如乙烯、丙烯、氯乙烯等）通過聚合反應結合成大分子而生產的。工業(yè)上常用的聚合方法有本體聚合、懸浮聚合、乳液聚合和溶液合4種。 本體聚合法 本體聚合是單體在引發(fā)劑或熱、光、輻射的作用下，不加其他介質進行的聚合過程。特點是產品純潔，不需復雜的分離、提純，操作較簡單，生產設備利用率高?？梢灾苯由a管材、板材等質品，故又稱塊狀聚合。缺點

29、是物料粘度隨著聚和反應的進行而不斷增加，混合和傳熱困難，反應器溫度不易控制。本體聚合法常用于聚加基丙烯酸甲酯 （俗稱有機玻璃）、聚苯乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯、聚酯和聚酰胺等樹酯的生產。 懸浮聚合法 懸浮聚合是指單體在機械攪拌或振蕩和分散劑的作用下，單體分散成液滴，通常懸浮于水中進行的聚合過程， 故又稱珠狀聚合。特點是：反應器內有大量水，物料粘度低，容易傳熱和控制；聚合后只需經過簡單的分離、 洗滌 、干燥等工序，即得樹脂產品，可直接用于成型加工；產品較純凈、均勻。缺點是反應器生產能力和產品純度不及本體聚合法，而且，不能采用連續(xù)法進行生產。懸浮聚合在工業(yè)上應用很廣。75％的聚氯乙稀樹脂采

30、用懸浮聚合法，聚苯乙烯也主要采用懸浮聚合法生產。反應器也逐漸大型化。 乳液聚合法 乳液聚合是指借助乳化劑的作用，在機械攪拌或振蕩下，單體在水中形成乳液而進行的聚合.乳液聚合反應產物為膠乳，可直接應用，也可以把膠乳破壞，經洗滌、干燥等后處理工序，得粉狀或針狀聚合物。乳液聚合可以在較高的反應速度下，獲得較高分子量的聚合物，物料的粘度低，易于傳熱和混合，生產容易控制，殘留單體容易除去。乳液聚合的缺點是聚合過程中加入的乳化劑等影響制品性能。為得到固體聚合物，耗用經過凝聚、分離、洗滌等工藝過程。反應器的生產能力比本體聚合法低。 溶液聚合法 溶液聚合是單體溶于適當溶劑中進行的聚合反應。形

31、成的聚合物有時溶于溶劑，屬于典型的溶液聚合，產品可做涂料或膠粘劑。如果聚合物不溶于溶劑，稱為沉淀聚合或淤漿聚合，如生產固體聚合物需經沉淀、過濾、洗滌、干燥才成為成品。在溶液聚合中，生產操作和反應溫度都易于控制，但都需要回收溶劑。工業(yè)溶液聚合可采用連續(xù)法合間歇法，大規(guī)模生產常采用連續(xù)法，如聚丙烯等。 八、塑料 1、塑料的定義、性能特點與組成 塑料是可塑性的簡稱。其科學定義為：以合成樹脂或天然樹脂（或天然高分子物質）為基本成分，在成型加工過程中的某一階段能流動成型或借就地聚合或固化而定型，其成品狀態(tài)為柔韌性或剛性固體，但又非彈性體。 塑料的特點是質輕，具有耐磨、耐腐蝕、絕緣性好等性能。

32、 塑料的主要成分是樹脂，占總質量的40％ ~ 100％。生產合成樹脂的基本原料常稱為單體，單體的性質決定了大分子物質的基本特性，所以在命名和區(qū)分塑料時，在單體名稱前面加個“聚”字，就形成某種樹脂或塑料的名稱，如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙稀等。 有時直接在單體簡稱的后面加樹脂或塑料即可， 如：酚醛樹脂，脲醛樹脂、環(huán)氧樹脂等。雖然塑料的基體是樹脂，但大多數情況下三塑料中加有添加劑（也稱助劑），這些添加劑常具有特定功能，可以改進加工或使用性能，有時僅僅作為增量劑使用，以降低制造成本。常用的添加劑有：（1）增塑劑絕大部分合成樹脂具有可塑性，但可塑性的大小卻不相同，為了使樹脂易于塑化和賦予制品柔軟性，一般

33、在樹脂中加入一些低分子物質，這些低分子物稱為增塑劑。增塑劑是液體或低熔點物質，與樹脂應有較好的混溶性。常用的增塑劑由鄰苯二甲酸酯類、脂肪族二元酸酯類、磷酸酯類、氯化石蠟等。（2）潤滑劑 在塑料成型加工過程中，為了改善熔融物料的流動性，并使之不粘附在金屬設備或模具上，同時使脫模容易所加入的添加劑稱為潤滑劑。常用的潤滑劑由硬脂酸及其鹽類等（3）穩(wěn)定劑 為防止或抑制塑料制品的性能劣化而加入的添加劑稱為穩(wěn)定劑。具有代表性的有熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑和抗氧劑。（4）著色劑為了美化和裝飾塑料而在物料中加入的含色料的添加劑稱為著色劑。（5）填料 加于塑料的配合料中以降低成本，有時也可增進塑料的物理性能，如硬度、剛

34、度及沖擊強度的相對惰性的物質稱為填料。 最常用的填料由粘土、硅酸鹽、滑石、碳酸鹽等。 2.塑料的分類 塑料可按制造過程所采用的合成樹脂的性質來分類。一般可分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩大類。熱塑性塑料是由可以多次反復加熱而仍保持可塑性的合成樹脂所制得的塑料。熱塑料性塑料加熱即軟化，并能成型加工，冷卻即固化，可以多次成型，如聚乙烯、聚氯乙稀等。與熱塑性塑料不同，熱固性塑料加熱即軟化，并能成型加工，但繼續(xù)加熱則固化成型。固化后的產品再進行加熱，也不能使其熔化。即熱固性塑料在成型前是可熔、可熔的，即是可塑的，而一經成型固化后，就變成不熔不溶的了，不能進行多次成型，如酚醛塑料。塑料也可按用途分為

35、通用塑料、工程塑料和特種塑料。痛用塑料是大宗生產的一類塑料，其價格低廉，可用于一般用途。工程塑料能作為工程材料使用，具有相對密度小、化學穩(wěn)定性好、電絕緣性能優(yōu)越、成型加工容易、機械性能優(yōu)良等特點。特種塑料具有通用塑料所不具有的特性，通常認為是用于能發(fā)揮其特性場合的塑料。一般認為聚乙烯、聚丙稀、聚氯乙烯及聚奔乙烯屬于通用料。ABS也包括在通用塑料中。工程塑料有聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯醚、聚亞苯基氧、聚砜和聚酰亞胺等，廣泛用于化工、電子、機械、汽車制造、航空、建筑、交通等工業(yè)。 3.塑料的制造過程 絕大多數塑料制造的第一步是合成樹脂的生產（由單體聚合而得），然后根據需要，將樹脂

36、（有時加入一定量的添加劑）進一步加工成塑料制品。有少數品種（如有機玻璃）其樹脂的合成和塑料的成型是同時進行的。 九、塑料的成型加工 塑料的成型加工是指由合成樹脂制造廠制造的聚合物制成最終塑料制品的過程。加工方法（通常稱為塑料的一次加工）包括壓塑（模壓成型）、擠塑（擠出成型）、注塑（注射成型）、吹塑（中空成型）、壓延等。 壓塑 壓塑也稱模壓成型或壓制成型，壓塑主要用于酚醛樹脂、脲醛樹脂、不飽和聚酯樹脂等熱固性塑料的成型。 擠塑 擠塑又稱擠出成型，是使用擠塑機（擠出機）將加熱的樹脂連續(xù)通過模具，擠出所需形狀的制品的方法。擠塑有時也有于熱固性塑料的成型，并可用于泡沫塑料的

37、成型。擠塑的優(yōu)點是可擠出各種形狀的制品，生產效率高，可自動化、連續(xù)化生產；缺點是熱固性塑料不能廣泛采用此法加工，制品尺寸容易產生偏差。 注塑 注塑又稱注射成型。注塑是使用注塑機（或稱注射機）將熱塑性塑料熔體在高壓下注入到模具內經冷卻、固化獲得產品的方法。注塑也能用于熱固性塑料及泡沫塑料的成型。注塑的優(yōu)點是生產速度快、效率高，操作可自動化，能成型形狀復雜的零件，特別適合大量生產。缺點是設備及模具成本高，注塑機清理較困難等。 吹塑 吹塑又稱中空吹塑或中空成型。吹塑是借助壓縮空氣的壓力使閉合在模具中的熱的樹脂型坯吹脹為空心制品的一種方法，吹塑包括吹塑薄膜及吹塑中空制品兩種方法。用吹

38、塑法可生產薄膜制品、各種瓶、桶、壺類容器及兒童玩具等。 壓延 壓延是將樹脂合各種添加劑經預期處理（捏合、過濾等）后通過壓延機的兩個或多個轉向相反的壓延輥的間隙加工成薄膜或片材，隨后從壓延機輥筒上剝離下來， 再經冷卻定型的一種成型方法。壓延是主要用于聚氯乙稀樹脂的成型方法，能制造薄膜、片材、板材、人造革、地板磚等制品。 十、通用塑料 通用塑料有五大品種，即聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙稀、聚苯乙烯及ABS。它們都是熱塑性塑料。 聚乙烯（PE） 聚乙烯是塑料工業(yè)中產量最高的品種。聚乙烯是不透明或半透明、質輕的結晶性塑料，具有優(yōu)良的耐低溫性能（最低使用溫度可達－70 ~ －100

39、℃），電絕緣性、化學穩(wěn)定性好，能耐大多數酸堿的侵蝕，但不耐熱。聚乙烯適宜采用注塑、吹塑、擠塑等方法加工。 聚丙烯（PP） 聚丙烯是由丙烯聚合而得的熱塑性塑料，通常為無色、半透明固體，無臭無毒，密度為0.90 ~ 0.919 克/厘米3，是最輕的通用塑料，其突出優(yōu)點是具有在水中耐蒸煮的特性，耐腐蝕，強度、剛性和透明性都比聚乙烯好，缺點是耐低溫沖擊性差，易老化，但可分別通過改性和添加助劑來加以改進。聚丙烯的生產方法有淤漿法、液相本體法和氣相法3種。 聚氯乙?。≒VC） 聚氯乙稀是由氯乙烯聚合而得的塑料，通過加入增塑劑，其硬度可大幅度改變。它制成的硬制品以至軟制品都有廣泛的用途。

40、聚氯乙稀的生產方法有懸浮聚合法、乳液聚合法和本體聚合法，以懸浮聚合法為主。 聚苯乙烯（PS） 通用的聚苯乙烯是苯乙烯的聚合物，外觀透明，但有發(fā)脆的缺點，因此，通過加入聚丁二烯可制成耐沖擊性聚苯乙烯（HTPS）。聚苯乙烯的主要生產方法有本體聚合、懸浮聚合和溶液聚合。 ABS ABS樹脂是丙烯腈－丁二烯－苯乙烯三種單體共同聚合的產物，簡稱ABS三元共聚物。這種塑料由于其組分A（丙烯腈）、B（丁二烯）和S（ 苯乙烯）在組成中比例不同，以及制造方法的差異，其性質也有很大的差別。 ABS是合用注塑和擠壓加工，故其用途也主要是生產這兩類制品。 十一、常用的工程塑料 常用的工程塑

41、料品種，如聚銑胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚酯、聚苯醚、聚砜，它們都是熱塑性塑料。 聚銑氨（PA） 聚銑氨又稱尼龍，包括尼龍6、尼龍66、尼龍11、尼龍12、芳香族尼龍等品種，常用的是尼龍6和尼龍66。它們都是尼龍纖維的原料，但也是重要的塑料。尼龍6和尼龍66都是乳白色、半透明的結晶性塑料，具有耐熱性、耐磨性，同時耐油性優(yōu)良。但有吸水性是其缺點，其機械性質隨吸濕的程度有很大變化，而且制品的尺寸也改變。 聚碳酸酯（PC） 聚碳酸酯是透明、強度高，具有耐熱性的塑料。尤其是沖擊強度大，在塑料中屬于佼佼者，而且抗蠕變性能好，甚至在120℃下仍保持其強度。因此，作為工業(yè)用塑料而被廣泛應用。

42、但是， 耐化學藥品性稍低，不耐堿、強酸和芳香烴。聚碳酸酯適于注塑、擠塑、吹塑等加工。 聚甲醛（POM） 聚甲醛是乳白色不透明的塑料，抗磨性、回彈性及耐熱性等性能優(yōu)良。通過注塑法廣泛用于制造機械部件， 還可以做彈簧，是典型的工程塑料。聚酯 常用的聚酯為聚對苯二甲酸乙二酯（PET），它是由對苯二甲酸與乙二醇進行縮聚反應制得的，也是生產滌綸纖維的原料。這種聚酯具有耐熱性和良好的耐磨性，而且有一定強度和優(yōu)良的不透氣性。聚對苯二甲酸乙二酯制成的雙向拉伸薄膜廣泛用于錄音帶、電影及照相軟片等。雙向拉伸吹塑制品的瓶子，由于透明及二氧化碳不易透明，常用作碳酸飲料的容器。 聚苯醚 （PPO） 聚

43、苯醚是本世紀60年代發(fā)展起來的高強度工程塑料，它有很高的機械強度和抗蠕變性能；電性能優(yōu)異，耐高溫于120℃，且在很寬的溫度范圍內，尺寸穩(wěn)定，機械性能和電性能變化很??；吸濕很小，耐水蒸汽蒸煮。廣泛用在電子、電器部件、醫(yī)療器具、照相機和辦公器具等方面。 聚砜（PSF） 聚砜是60年代中期出現的一種熱塑性高強度工程塑料。聚砜的特點是耐溫性好，介電性能優(yōu)良，在水和濕氣或190℃的環(huán)境下，仍保持高的介電性能。此外，耐輻照也是它的優(yōu)點。由于這些獨特的性能，它可以用來制作汽車、飛機等要求耐熱而有剛性的機械零件，也被用來作尺寸精密的耐熱和電器性能穩(wěn)定的電器零件， 如線圈骨架、電位器部件等。 十二

44、、常用熱固性塑料 常用的熱固性塑料品種有酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺樹脂、不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、有機硅樹脂、聚氨酯等。 酚醛樹脂（PF） 酚醛樹脂是歷史上最長的塑料品種之一，俗稱膠木或電木，外觀呈黃褐色或黑色，是熱固性塑料的典型代表。酚醛樹脂成型時常使用各種填充材料，根據所用填充材料的不同，成品性能也有所不同，酚醛樹脂作為成型材料，主要用在需要耐熱性的領域，但也作為粘接劑用于膠合板、砂輪和剎車片。 脲醛樹脂（UF） 脲醛樹脂是可用作模壓料、粘接劑等的無色塑料，由尿素和甲醛制備。脲醛樹脂模壓料填加有纖維素。而且硬度、機械強度優(yōu)良。另一方面，有發(fā)脆、具有吸水性、尺寸穩(wěn)定

45、性不良的缺點，甚至靜置也往往產生裂紋。脲醛樹脂可制造餐具、瓶蓋等日用品和機械零部件，還可做粘接劑。 三聚氰胺－甲醛樹脂 （MF） 三聚氰胺－甲醛樹脂又稱蜜胺－甲醛樹脂這種塑料彌補了脲醛樹脂不耐水的缺點，但價格比脲醛樹脂高。 由于三聚氰胺－甲醛樹脂與脲醛樹脂一樣無色透明，成型色彩鮮艷，又由于具有耐熱性、表面硬度大、機械特性、電學性能良好、耐水性、耐溶劑性和耐化學藥劑性優(yōu)越，所以可用于餐具、各種日用品（包括家具）、工業(yè)用品的領域。 不飽和聚酯樹脂（UF） 不飽和聚酯樹脂是具有不同粘度的淡黃或琥珀色的透明液體。因為不飽和聚酯樹脂強度不高，故常加入玻璃纖維等增強材料使用，產品俗稱"

46、玻璃鋼"。不飽和聚酯樹脂固化前呈液體狀，而且不加壓也可成型，甚至可在常溫下固化，因而可用各種加工方法加工成制品。 環(huán)氧樹脂（EP） 環(huán)氧樹脂是用固化劑固化的熱固性塑料。它的粘接性極好，電學性質優(yōu)良，機械性質也良好。環(huán)氧樹脂的主要用途是作金屬防蝕涂料和粘接劑，常用于印刷線路板和電子元件的封鑄。 有機硅樹脂（SI） 與前述的各樹脂不同，主要成分不是碳，而是硅，因此價格高。但是有機硅樹脂耐熱180℃，經特殊處理可耐500℃，耐寒性良好，物理性質不隨溫度變化，是一種耐化學藥品性、耐水性和耐候性優(yōu)良的熱固性塑料， 它的耐熱制品是生產電子工業(yè)元器件的材料。 聚氨酯（PU） 聚

47、氨酯品種很多，可制成從輕質熱塑性彈性體至硬質泡沫塑料。聚氨酯軟質泡沫塑料的密度為0.015 ～ 0. 15克/厘米3，軟質泡沫塑料成型為塊狀，便于切割作家具和包裝材料。硬質泡沫塑料可制成各種型式， 主要用途是在溫度低，要求絕緣性能好，如低溫運輸車輛作保冷層，還可用于建材，家具等。聚氨酯彈性體是一種合成橡膠，具有優(yōu)異的性能。 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA） 聚甲基丙烯酸甲酯俗稱有機玻璃，是無色透明（透光率大于92％）具有耐光性的塑料。容易著色，表面硬度大，機械強度也高，長時間暴露于室外，也不會像其他塑料那樣變成黃色，但沖擊強度不足。聚甲基丙烯酸甲酯的加工以注塑及擠塑為主，但還能用單體鑄塑

48、法制造制品。主要用于光學儀器、燈具，可以代替普通玻璃使用。 氟樹脂 氟樹脂是分子結構中含氟原子塑料的總稱。代表性的氟樹脂為聚四氟乙烯。它具有優(yōu)異的耐熱性（260℃）、 耐冷性（－260℃）、摩擦系數低、自潤滑性很好，且具有極好的耐化學藥品性，能在"王水"（硝酸與鹽酸混合物）中煮沸，有"塑料王"之美稱。但不能用通常的加工方法加工，價格高。氟塑料主要用作防腐、耐熱、絕緣、耐磨、自潤滑材料， 還可用作醫(yī)用材料。 十三、通用橡膠 橡膠分為天然橡膠和合成橡膠。天然橡膠主要來源于三葉橡膠樹，當這種橡膠樹的表皮被割開時，就會流出乳白色的汁液，稱為膠乳，膠乳經凝聚、洗滌、成型、干燥即得天然橡

49、膠。合成橡膠是由人工合成方法而制得的，采用不同的原料（單體）可以合成出不同種類的橡膠。 通用橡膠 指部分或全部代替天然橡膠使用的膠種，如丁苯橡膠、順丁橡膠、異戊橡膠等，主要用于制造輪胎和一般工業(yè)橡膠制品。通用橡膠的需求量大，是合成橡膠的主要品種。 丁苯橡膠 丁苯橡膠是由丁二烯和苯乙烯共聚制得的，是產量最大的通用合成橡膠，有乳聚丁苯橡膠 、溶聚丁苯橡膠 和熱塑性橡膠（SBS）。 順丁橡膠 丁二烯經溶液聚合制得的，順丁橡膠具有特別優(yōu)異的耐寒性、耐磨性和彈性，還具有較好的耐老化性能。順丁橡膠絕大部分用于生產輪胎，少部分用于制造耐寒制品、緩沖材料以及膠帶、膠鞋等。順丁橡膠

50、的缺點是抗撕裂性能交差，抗?jié)窕阅懿缓谩? 異戊橡膠 異戊橡膠是聚異戊二烯橡膠的簡稱，采用溶液聚合法生產。異戊橡膠與天然橡膠一樣，具有良好的彈性和耐磨性，優(yōu)良的耐熱性和較好的化學穩(wěn)定性。異戊橡膠生膠（未加工前）強度顯著低于天然橡膠，但質量均一性、加工性能等優(yōu)于天然橡膠。異戊橡膠可以代替天然橡膠制造載重輪胎和越野輪胎還可以用于生產各種橡膠制品。 異丙橡膠 乙丙橡膠以乙烯和丙烯為主要原料合成，耐老化、電絕緣性能和耐臭氧性能突出。乙丙橡膠可大量充油和填充碳黑，制品價格較低，乙丙橡膠化學穩(wěn)定性好，耐磨性、彈性、耐油性和丁苯橡膠接近。乙丙橡膠的用途十分廣泛，可以作為輪胎胎側、膠條和內胎

51、以及汽車的零部件，還可以作電線、電纜包皮及高壓、超高壓絕緣材料。還可制造膠鞋、衛(wèi)生用品等淺色制品。 氯丁橡膠 它是以氯丁二烯為主要原料，通過均聚或少量其它單體共聚而成的。如抗張強度高，耐熱、耐光、耐老化性能優(yōu)良，耐油性能均優(yōu)于天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠。具有較強的耐燃性和優(yōu)異的抗延燃性，其化學穩(wěn)定性較高，耐水性良好。氯丁橡膠的缺點是電絕緣性能，耐寒性能較差，生膠在貯存時不穩(wěn)定。氯丁橡膠用途廣泛，如用來制作運輸皮帶和傳動帶， 電線、電纜的包皮材料，制造耐油膠管、墊圈以及耐化學腐蝕的設備襯里。 十四、特種橡膠 是指具有特殊性能（如耐高溫、耐油、耐臭氧、耐老化和高氣密性等），并應

52、用于特殊場合的橡膠，例如丁腈橡膠、丁基橡膠、硅橡膠、氟橡膠等。特種橡膠用量雖小，但在特殊應用的場合是不可缺少的。 丁腈橡膠 丁腈橡膠是由丁二烯和丙烯腈經乳液聚合法制得的，丁腈橡膠主要采用低溫乳液聚合法生產，耐油性極好，耐磨性較高，耐熱性較好，粘接力強。其缺點是耐低溫性差、耐臭氧性差，電性能低劣，彈性稍低。丁腈橡膠主要用于制造耐油橡膠制品。 丁基橡膠 丁基橡膠是由異丁烯和少量異戊二烯共聚而成的，主要采用淤漿法生產。透氣率低，氣密性優(yōu)異，耐熱、耐臭氧、耐老化性能良好，其化學穩(wěn)定性、電絕緣性也很好。 丁基橡膠的缺點是硫化速度慢， 彈性、強度、粘著性較差。丁基橡膠的主要用途是制造各

53、種車輛內胎， 用于制造電線和電纜包皮、耐熱傳送帶、蒸汽膠管等。 氟橡膠 氟橡膠是含有氟原子的合成橡膠，具有優(yōu)異的耐熱性、耐氧化性、耐油性和耐藥品性，它主要用于航空、化工、石油、汽車等工業(yè)部門，作為密封材料、耐介質材料以及絕緣材料。 硅橡膠 硅橡膠由硅、氧原子形成主鏈，側鏈為含碳基團，用量最大的是側鏈為乙烯基的硅橡膠。既耐熱，又耐寒，使用溫度在－100～300℃之間，它具有優(yōu)異的耐氣候性和耐臭氧性以及良好的絕緣性。缺點是強度低，抗撕裂性能差，耐磨性能也差。硅橡膠主要用于航空工業(yè)、電氣工業(yè)、食品工業(yè)及醫(yī)療工業(yè)等方面。 聚氨酯橡膠 聚氨酯橡膠是由聚酯（或聚醚）與二異睛酸酯

54、類化合物聚合而成的。耐磨性能好、其次是彈性好、硬度高、耐油、耐溶劑。缺點是耐熱老化性能差。聚氨酯橡膠在汽車、制鞋、機械工業(yè)中的應用最多。 十五、合成橡膠生產工藝 合成橡膠的生產工藝大致可分為單體的合成和精制、聚合過程以及橡膠后處理三部分 單體的生產和精制 合成橡膠的基本原料是單體，精制常用的方法有精餾、洗滌、干燥等。 聚合過程 聚合過程是單體在引發(fā)劑和催化劑作用下進行聚合反應生成聚合物的過程。有時用一個聚合設備，有時多個串聯使用。合成橡膠的聚合工藝主要應用乳液聚合法和溶液聚合法兩種。目前，采用乳液聚合的有丁苯橡膠、異戊橡膠、丁丙橡膠、丁基橡膠等。 后處理

55、后處理是使聚合反應后的物料（膠乳或膠液），經脫除未反應單體、凝聚、脫水、干燥和包裝等步驟，最后制得成品橡膠的過程。乳液聚合的凝聚工藝主要采用加電解質或高分子凝聚劑，破壞乳液使膠粒析出。溶液聚合的凝聚工藝以熱水凝析為主。凝聚后析出的膠粒，含有大量的水，需脫水、干燥。 十六、合成纖維 1、合成纖維 纖維材料主要供紡織工業(yè)用。按產品使用范圍，可分為工業(yè)用和民用。按來源可分為兩類：一類是天然纖維，如棉、毛、絲、麻等；另一類是化學纖維?；瘜W纖維又分為人造纖維和合成纖維。人造纖維是利用自然界中不能直接紡織的纖維素（如木材、棉短絨），經過化學處理與機械加工制得的纖維，如人造絲、人造棉等。合成纖

56、維是以石油、天然氣為原料，通過人工合成的高分子化合物經紡絲和后加工而制得的纖維，如滌綸等。合成纖維工業(yè)是20世紀40年代初開始發(fā)展起來的，最早實現工業(yè)化生產是聚酰胺纖維（錦綸），隨后腈綸、滌綸等陸續(xù)投入工業(yè)生產。合成纖維性能優(yōu)異，原料來源豐富，隨著工業(yè)技術的不斷發(fā)展，短短幾十年間，世界合成纖維的產量已接近天然纖維，成為紡織纖維的重要原料。1996年，世界合成纖維產量為1900萬噸，我國合成纖維產量為291萬噸。與此相應，世界棉花總量為1900萬噸。根據化學組成，合成纖維可分為聚酰胺纖維、聚酯纖維、聚丙烯腈纖維、聚丙烯纖維、聚乙烯醇纖維澄。它們習慣被稱為錦綸（或尼龍）、滌綸、腈綸、丙綸、維綸。除

57、上述幾種之外，常見的合成纖維還有氨綸。做為民用纖維，人們力求使合成纖維制品能保持天然纖維制品的優(yōu)點，克服性能和產量的不足。 2.生產合成纖維的原料 生產合成纖維的基本原料源于石油。煉油廠的重整裝置和烴類裂解制乙烯時副產的苯、二甲苯、丙烯，經過加工后制成合成纖維所需原料（通稱為單體）。以石油為原料制取合成纖維的途徑可表示如下：還有一些特種合成纖維不使用石化產品作原料，但它們產量少，不在日常生活中使用。 3.合成纖維的生產方法 合成纖維的生產首先是將單體經聚合反應制成成纖高聚物，這些聚合反應原理、生產過程及設備與合成樹脂、合成橡膠的生產大同小異，不同的是合成纖維要經過紡絲及后加

58、工，才能成為合格的紡織纖維。高聚物的紡絲主要有熔融紡絲方法主要決定于高聚物的性能。熔融紡絲是將高聚物加熱熔融成熔體，然后由噴絲頭噴出熔體細流，再冷凝而成纖維的方法。熔融紡絲速度高，高速紡絲時每分鐘可達幾千米。這種方法適用于那些能熔化、易流動而不易分解的高聚物，如滌綸、丙綸、錦綸等。溶液紡絲又分為濕法紡絲和干法紡絲兩種。 濕法紡絲是將高聚物在溶劑中配成紡絲溶液，經噴絲頭噴出細流，在液態(tài)凝固介質中凝固形成纖維。干法紡絲中，凝固介質為氣相介質，經噴絲形成的細流因溶劑受熱蒸發(fā)，而使高聚物凝結成纖維。溶液紡絲速度低，一般每分鐘幾十米。溶液紡絲適用于不耐熱、不易熔化但能溶于專門配制的溶劑中的高聚物，如腈綸

59、、維綸。熔融紡絲和溶液紡絲得到的初生纖維，強度低，硬脆，結構性能不穩(wěn)定，不能使用。只有通過一系列的后加工處理，才能使纖維符合紡織加工的要求。不同的合成纖維，其后加工方法不盡相同。 按紡織工業(yè)要求，合成纖維分長絲和短纖維兩種型式。所謂長絲，是長度為千米以上的絲，長絲卷繞成團。短纖維是幾厘米至十幾厘米的短纖維。 短纖維后處理過程主要為：初生纖維---集束---拉伸---熱定型---卷曲---切斷---打包---成品短纖維。 長絲后處理過程主要為：初生纖維---拉伸---加捻---復捻---水洗干燥---熱定型---絡絲---分級---包裝---成品長絲。從上述可以看出， 初生纖維的后處理主要有

60、拉伸、熱定型、卷曲和假捻。 拉伸可改變初生纖維的內部結構，提高斷裂強度和耐磨性，減少產品的伸長率。熱定型可調節(jié)紡絲過程帶來的高聚物內部分子間作用力，提高纖維的穩(wěn)定性和其他物理－機械性能、染色性能。卷曲是改善合成纖維的加工性（羊毛和棉花纖維都是卷曲的），克服合成纖維表面光滑平直的不足。假捻是改進紡織品的風格，使其膨松并增加彈性。合成纖維因具有強度高，耐磨、耐酸、耐堿、耐高溫、質輕、保暖、電絕緣性好及不怕霉蛀等特點，在國民經濟的各個領域得到了廣泛的應用。合成纖維在民用上，既可以純紡， 也可以與天然纖維或人造纖維混紡、交織。 用它做衣料比棉、毛和人造纖維都結實耐穿；用它做被服，冬裝又輕又暖。錦綸的耐

61、磨性優(yōu)異，有某些天然纖維的特色，如腈綸與羊毛相似，俗稱人造羊毛；維綸的吸水性能與棉花相似；錦綸經特種加工，制品與蠶絲相似等。在工業(yè)上，合成纖維常用做輪胎簾子線、漁網、繩索、運輸帶、工業(yè)用織物（帆布、濾布等）、隔音、隔熱、電氣絕緣材料等。在醫(yī)學上，合成纖維常用作醫(yī)療用布、外科縫合線、止血棉、人造器官等。 在國防建設上， 合成纖維可用于降落傘、軍服、軍被， 一些特種合成纖維還用于原子能工業(yè)的特殊防護材料、飛機、火箭等地結構材料。 十七、滌綸 滌綸學名為聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維。1953年美國工業(yè)化生產了這種商品名為達可綸的滌綸纖維。在合成纖維中，滌綸是比較理想的紡織材料，世界滌綸纖維的產量

62、1996年為1247萬噸，占當年合成纖維總產量的65.5％。我國滌綸纖維產量1996年為210萬噸。預計2000年世界滌綸產量達到1600萬噸。 1.滌綸的生產 生產滌綸的主要原料是對苯二甲酸或對苯二甲酸酯、乙二醇。工業(yè)上生產對苯二甲酸乙二醇的工藝路線主要分為酯交換法和直接酯化法兩大類?？刹扇∵B續(xù)法、半連續(xù)法和間歇法生產。 酯交換縮聚法： 酯交換法反應條件緩和，對原料和設備的要求不高，工藝上易于操作和控制，是最早工業(yè)化的方法，至今還在應用，但生產步驟多（包括生產對苯二甲酸二甲酯）。直接酯化法反應工序少，原材料消耗少，產品質量較高，但對原料， 設備和操作控制的要求較高，是當今的主要生

63、產方法。 2.滌綸纖維的特點及用途 強度： 滌綸纖維的強度比棉花高近1倍，比羊毛高3倍，因此滌綸織物結實耐用。 耐熱性： 可在70～170C使用，是合成纖維中耐熱性和熱穩(wěn)定性最好的。 彈性： 滌綸的彈性接近羊毛，耐皺性超過其他纖維，織物不皺，保形性好。 耐磨性： 滌綸的耐磨性僅次于錦綸，在合成纖維中居第二位。 吸水性： 滌綸的吸水回潮率低，絕緣性能好，但由于吸水性低，摩擦產生的靜電大，染色性能較差。 滌綸作為衣用纖維，其織物在洗后達到不皺、免燙的效果。常將滌綸與各種纖維混紡或交織，如棉滌、毛滌等，廣泛用于各種衣料和裝飾材料。滌綸在工業(yè)上可用于傳送帶

64、、帳篷、帆布、纜繩、漁網等，特別是做輪胎用的滌綸簾子線， 在性能上已接近錦綸。滌綸還可用于電絕緣材料、耐酸過濾布、醫(yī)藥工業(yè)用布等。 十八、腈綸 腈綸是聚丙烯腈纖維在我國的商品名。腈綸具有優(yōu)良的性能，由于其性質接近羊毛，故有“合成羊毛”之稱。 自1950年工業(yè)生產以來，已得到很大發(fā)展。1996年世界腈綸總產量為252萬噸，我國產量為29.7萬噸，今后我國將大力發(fā)展腈綸生產。腈綸雖然通常稱為聚丙烯腈纖維，但其中丙烯腈（習慣稱第一單體）只占90％～94％，第二單體占5％～8％，第三單體為0.3％～2.0％。這是由于單一丙烯腈聚合物制成的纖維缺乏柔性，發(fā)脆，染色也非常困難。為了克服聚丙烯腈的這些缺欠，人們采用加入第二單體的方法，使纖維柔順；加入第三單體，提高染色能力。 1.腈綸的生產 腈綸的原料為石油裂解副產的廉價丙烯：由于聚丙烯腈共聚物加熱到230℃以上時，只發(fā)生分解而不熔融，因此，它不能 像滌綸、錦綸纖維那樣進行熔融紡絲，而采用溶液紡絲的方法。紡絲可采用干法，也可用濕法。