本書以高分子材料發(fā)展為導向，從生產(chǎn)單體的原料、聚合物合成工藝路線入手，結(jié)合各種聚合物反應原理和工程基礎，通過實例講解自由基聚合工藝、縮合聚合工藝、逐步加成聚合工藝以及一些其他的新型工藝技術(shù)。同時，采取聚合原理與工業(yè)工程方法相結(jié)合的方式，將工藝原理與工程實踐相互融合，增加了相關(guān)實際工業(yè)生產(chǎn)的一些現(xiàn)象和分析，讓學生在課堂教學中體會如何在工程實踐中解決復雜工程問題，通過每個章節(jié)的具體內(nèi)容說明聚合物制備工程的共同規(guī)律，便于開展體系化的課程教學模式。
本書在編撰期間，黨的二十大對“實施科教興國戰(zhàn)略，強化現(xiàn)代化建設人才支撐”作出了重大部署，明確指出：教育、科技、人才是全國建設社會主義現(xiàn)代化國家的基礎性、戰(zhàn)略性支撐�！毒酆衔镏苽涔こ獭肥菫檫m應21世紀課程教學體系和課程內(nèi)容改革，根據(jù)教育部工程教育認證中對畢業(yè)生解決復雜工程問題能力培養(yǎng)的要求，滿足高等學校高分子材料科學與工程專業(yè)的專業(yè)課教學需求，旨在提高培養(yǎng)質(zhì)量，造就更多青年科技人才、卓越工程師、大國工匠和制造業(yè)高技能人才，推動綠色制造發(fā)展，促進人與自然和諧共生的理念而編寫的。
聚合物制備工程是一門以工業(yè)聚合物制備過程為研究對象的學科，在課程體系教學內(nèi)容上，以工程實踐為特色，融合了高分子化學、高分子物理、高分子合成工藝學、化學反應工程、化工原理等課程的相關(guān)內(nèi)容，是高分子材料科學和化學工程科學的交叉課程。
為了加強學生對聚合物制備工業(yè)生產(chǎn)的理解和把握，以高分子材料發(fā)展為導向，從生產(chǎn)單體的原料、聚合物合成的工藝入手，結(jié)合聚合物反應工程基礎，詳細講解自由基聚合工藝、縮合聚合工藝以及聚合物其他聚合機理及其制備方法的新型工藝技術(shù)；將聚合原理與工業(yè)實際的實施方法相結(jié)合，實現(xiàn)工藝與工程實踐的有機融合；在工藝的基礎上結(jié)合聚合理論，延伸拓展到實際的聚合物制備工程，剖析工程因素對聚合物結(jié)構(gòu)、性能的影響；通過對聚合物制備過程中的原理及聚合影響因素的解析，將工藝原理與工程實踐相互融合，讓學生在課堂教學中學習發(fā)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)中復雜工程問題和解決的方法。教材通過產(chǎn)品生產(chǎn)與技術(shù)運用的實例，介紹工業(yè)聚合反應過程的實施方法，各種聚合物產(chǎn)品生產(chǎn)對工藝和設備的要求，典型聚合物產(chǎn)品的工業(yè)生產(chǎn)過程，聚合反應操作方式，聚合反應器的形式等因素對聚合反應結(jié)果的影響等。使學生初步掌握工業(yè)聚合反應過程的實施方法，為將來從事聚合物合成生產(chǎn)，進行聚合物制備技術(shù)開發(fā)打下良好的基礎。教材融入綠色化工、安全生產(chǎn)等內(nèi)容，提高學生的節(jié)能環(huán)保意識。
教材在編寫過程中注重教育部工程教育認證中對畢業(yè)生解決復雜工程問題能力培養(yǎng)的要求，按照教育部工程教育認證畢業(yè)要求通用標準制定的專業(yè)12項畢業(yè)要求中，本教材支撐了7項畢業(yè)要求及其9個指標點，符合對應教育部工程教育認證的要求。
本書內(nèi)容共分8章。第1章緒論，介紹高分子材料的發(fā)展趨勢、方向及可持續(xù)發(fā)展；第2章聚合物原料單體的來源及制備過程，介紹聚合物原料的主要來源和聚合物的制備過程；第3章自由基聚合工藝，以本體、懸浮、溶液和乳液四種聚合方式為出發(fā)點，通過一系列實例結(jié)合聚合原理進行聚合工藝敘述；第4章縮合聚合工藝，通過生產(chǎn)實例講解了縮合聚合的原理，線型縮聚和體型縮聚的控制和應用；第5、6章介紹逐步加成聚合和離子聚合等其他一些聚合工藝；結(jié)合聚合工藝學習的基礎上，第7章聚合反應工程基礎，以“三傳一反”的基本理論為依據(jù)，結(jié)合聚合物制備的特殊性，拓展到反應器的設計、優(yōu)化和操作；第8章聚合反應工程因素分析，介紹了工程因素對聚合反應結(jié)果的影響。
本書由華東理工大學材料科學與工程學院錢軍教授編著第1、2章，章圣苗副教授編著第3章，許祥老師編著第4、5、6章，第7、8章由錢軍教授和上海宏頂房科技有限公司石一峰博士共同編著。全書由錢軍教授修改統(tǒng)稿，并請大連理工大學李楊教授給予精心審閱，提出了許多寶貴的建議和修改意見。在書本的最后，列出了編寫過程中參考的相關(guān)參考書和資料。在此，非常感謝李楊教授和編寫參考文獻的各位作者，謝謝！
由于水平有限，本書在內(nèi)容的選擇和文字的表述上可能存在不足之處，敬請讀者和同行給予指正，便于我們后續(xù)修訂，在此表示感謝。
編著者
2022年4月
第1章 緒論 001
1．1 高分子材料的發(fā)展歷程及未來發(fā)展趨勢 001
1．2 高分子材料的應用 003
1．3 高分子材料在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中的作用 005
1．4 高分子合成材料的發(fā)展 006
1．5 高分子材料的制備技術(shù)簡介 006
1．6 高分子工業(yè)的開發(fā)過程 008
1．7 高分子材料工程的發(fā)展方向 009
1．8 高分子材料制備工程技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展 013
本章小結(jié) 015
課堂討論 016
本章習題 016
第2章 聚合物原料單體的來源及制備過程 017
2．1 石油（天然氣）原料路線 018
2．1．1 石油的煉制（常減壓） 019
2．1．2 石油裂解制備烯烴、芳烴及其他化工原料 021
2．1．3 天然氣的精制 023
2．1．4 以石油路線為基礎的合成單體、聚合物路線 025
2．2 煤化工原料路線 032
2．2．1 煤的干餾 033
2．2．2 煤氣化 033
2．3 其他原料路線 035
2．3．1 淀粉和維生素 035
2．3．2 糠醛 036
2．3．3 妥爾油（或松木油） 037
2．4 聚合物制備過程 037
2．4．1 原料準備與精制過程 038
2．4．2 催化劑或引發(fā)劑的準備 038
2．4．3 聚合反應過程 039
2．4．4 聚合反應機理 039
2．4．5 聚合后的分離過程 040
2．4．6 聚合物后處理過程 041
2．4．7 聚合后的回收過程 042
2．4．8 聚合反應過程的特點及聚合反應器 043
2．4．9 聚合反應的實施工藝和特征 045
本章小結(jié) 046
課堂討論 047
本章習題 047
第3章 自由基聚合工藝 048
3．1 自由基聚合理論基礎 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 自由基聚合引發(fā)劑 049
3．1．4 影響聚合反應的主要因素 053
3．1．5 自由基聚合反應的實施方法 055
3．2 自由基本體聚合工藝 056
3．2．1 自由基本體聚合工藝概述 056
3．2．2 甲基丙烯酸甲酯本體聚合工藝 057
3．2．3 乙烯高壓氣相本體聚合——低密度聚乙烯（LDPE）的生產(chǎn)工藝 060
3．2．4 聚氯乙烯非均相本體聚合生產(chǎn)工藝 066
3．3 自由基懸浮聚合工藝 069
3．3．1 自由基懸浮聚合工藝概述 069
3．3．2 氯乙烯懸浮聚合生產(chǎn)工藝 074
3．3．3 苯乙烯-丙烯腈懸浮共聚合生產(chǎn)工藝 079
3．4 自由基溶液聚合生產(chǎn)工藝 081
3．4．1 自由基溶液聚合工藝概述 081
3．4．2 乙酸乙烯酯溶液聚合 084
3．4．3 聚乙烯醇的生產(chǎn)工藝 087
3．4．4 丙烯腈溶液聚合生產(chǎn)工藝 090
3．5 自由基乳液聚合生產(chǎn)工藝 099
3．5．1 自由基乳液聚合工藝概述 099
3．5．2 丁二烯-苯乙烯乳液共聚合——丁苯橡膠的生產(chǎn)工藝 103
3．5．3 種子乳液聚合——糊用聚氯乙烯的生產(chǎn)工藝 108
3．5．4 反相乳液聚合合成超高分子量聚丙烯酰胺 110
本章小結(jié) 112
課堂討論 112
本章習題 112
第4章 縮合聚合工藝 114
4．1 縮聚反應理論基礎 114
4．1．1 縮聚反應概述 114
4．1．2 縮聚反應的單體 116
4．1．3 縮聚反應的實施方法 118
4．1．4 縮聚反應的影響因素 121
4．2 線型縮聚反應 124
4．2．1 線型縮聚反應機理 124
4．2．2 線型縮聚聚合物 125
4．2．3 線型縮聚工藝的關(guān)鍵問題 127
4．3 熔融線型縮聚制備聚酯 129
4．3．1 聚酯概述 129
4．3．2 聚酯的合成原理 130
4．3．3 聚酯的生產(chǎn)工藝 134
4．4 溶液線型縮聚制備聚酰胺66 138
4．4．1 聚酰胺66 138
4．4．2 聚合體系各組分及其作用 138
4．4．3 聚合原理 139
4．4．4 聚酰胺66的生產(chǎn) 139
4．4．5 工藝條件分析 140
4．5 體型縮聚反應 142
4．5．1 體型縮聚反應的特點 142
4．5．2 凝膠點的預測 143
4．5．3 體型縮聚的應用特點 145
4．6 酚醛樹脂的生產(chǎn)工藝 146
4．6．1 酚醛樹脂概述 146
4．6．2 酚醛樹脂的合成原理 146
4．6．3 酚醛樹脂的固化 150
4．6．4 酚醛樹脂的生產(chǎn)工藝 150
4．6．5 酚醛樹脂壓塑粉的制備 152
4．6．6 酚醛樹脂的安全生產(chǎn) 152
4．7 環(huán)氧樹脂的生產(chǎn)工藝 153
4．7．1 環(huán)氧樹脂概述 153
4．7．2 環(huán)氧樹脂的合成原理 154
4．7．3 環(huán)氧樹脂的生產(chǎn)工藝 155
4．7．4 環(huán)氧樹脂的交聯(lián)固化 156
4．7．5 環(huán)氧樹脂生產(chǎn)過程中的影響因素 158
本章小結(jié) 159
課堂討論 160
本章習題 160
第5章 逐步加成聚合工藝 161
5．1 逐步加成聚合與聚氨酯合成理論 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 異氰酸酯的反應 166
5．1．5 聚氨酯的合成工藝原理 169
5．2 聚氨酯泡沫材料的合成工藝 171
5．2．1 聚氨酯泡沫材料 171
5．2．2 聚氨酯泡沫的制備機理 172
5．2．3 聚合體系各組分及其作用 173
5．2．4 聚氨酯泡沫材料的生產(chǎn)工藝 175
5．3 聚氨酯橡膠的合成工藝 176
5．3．1 聚氨酯橡膠 176
5．3．2 聚合體系各組分及其作用 178
5．3．3 聚氨酯橡膠的合成工藝路線 179
5．3．4 澆鑄型聚氨酯橡膠的生產(chǎn)工藝 180
5．4 聚氨酯纖維的合成工藝 181
5．4．1 聚氨酯纖維 181
5．4．2 氨綸的合成工藝路線 182
5．4．3 氨綸制備工藝過程 183
5．5 聚氨酯膠黏劑的生產(chǎn)工藝 185
5．5．1 聚氨酯膠黏劑 185
5．5．2 單組分溶劑揮發(fā)型聚氨酯膠黏劑 186
5．5．3 雙組分聚氨酯膠黏劑 187
本章小結(jié) 188
課堂討論 189
本章習題 189
第6章 其他聚合工藝 190
6．1 陰離子聚合工藝 190
6．1．1 陰離子聚合的特點 190
6．1．2 陰離子聚合體系 191
6．1．3 陰離子聚合反應機理 193
6．1．4 陰離子嵌段共聚合制備SBS熱塑性彈性體 194
6．2 陽離子聚合工藝 199
6．2．1 陽離子聚合特點 199
6．2．2 陽離子聚合體系 199
6．2．3 陽離子聚合反應機理 202
6．2．4 陽離子開環(huán)聚合制備聚甲醛 202
6．3 配位聚合工藝 206
6．3．1 配位聚合及其特點 206
6．3．2 配位聚合體系 206
6．3．3 定向聚合機理 207
6．3．4 配位聚合制備高密度聚乙烯 209
6．3．5 配位聚合制備立構(gòu)規(guī)整聚丙烯 212
本章小結(jié) 217
課堂討論 217
本章習題 218
第7章 聚合反應工程基礎 219
7．1 聚合反應工程簡介 219
7．2 聚合熱力學 221
7．2．1 聚合反應熱力學平衡 222
7．2．2 聚合熱 223
7．2．3 聚合反應系統(tǒng)的相平衡 223
7．3 流體力學基礎 225
7．3．1 流體的黏性 225
7．3．2 牛頓流體與非牛頓流體 226
7．3．3 流體的流動狀態(tài) 228
7．3．4 高分子流體 230
7．3．5 高分子流體流動的描述 231
7．4 傳熱與傳質(zhì)基礎 236
7．4．1 傳熱基礎 236
7．4．2 攪拌釜內(nèi)的傳熱過程與強化 238
7．4．3 傳質(zhì)基礎 240
7．4．4 攪拌釜內(nèi)的傳質(zhì)過程 242
7．5 化學反應動力學基礎 243
7．5．1 化學反應的分類 244
7．5．2 化學計量學與復雜反應的收率和選擇性 244
7．5．3 化學反應動力學 246
7．6 化學反應器基礎 255
7．6．1 化學反應器的分類 255
7．6．2 聚合反應裝置介紹 256
7．6．3 化學反應器的設計 257
7．6．4 理想化學反應器 258
7．6．5 復雜反應對反應器的類型和操作的要求 271
7．6．6 連續(xù)流動反應器中的返混和停留時間分布 274
7．6．7 連續(xù)流動反應器的熱穩(wěn)定性 286
本章小結(jié) 290
課堂討論 291
本章習題 291
第8章 聚合反應工程因素分析 296
8．1 概述 296
8．2 聚合反應動力學 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 瞬時聚合度 301
8．3．3 瞬時聚合度與平均聚合度的關(guān)系 302
8．4 連鎖與縮合聚合反應的聚合度和聚合度分布 303
8．4．1 連鎖聚合反應的聚合度與聚合度分布 303
8．4．2 縮合聚合反應的聚合度及聚合度分布 309
8．5 均相自由基共聚 313
8．5．1 間歇操作方式進行的二元自由基共聚 314
8．5．2 半間歇操作方式自由基共聚 316
8．5．3 連續(xù)操作方式自由基共聚 317
8．6 工程因素對聚合反應的影響 318
8．6．1 返混對聚合反應的影響 318
8．6．2 混合尺度對聚合反應的影響 319
8．7 聚合過程的調(diào)節(jié)與控制 321
8．7．1 反應熱的調(diào)控 321
8．7．2 反應速率的提高 321
8．7．3 聚合度與聚合度分布的調(diào)控 321
8．8 聚合過程的安全問題 322
8．8．1 聚合過程失控的風險管控 322
8．8．2 化學品安全技術(shù)說明書（SDS）的學習與使用 322
8．8．3 有關(guān)易燃/易爆 323
8．8．4 一些安全概念 324
本章小結(jié) 324
課堂討論 325
本章習題 325
參考文獻 326
書單推薦
