题目
8．为了改进聚氯乙烯的性能，常将氯乙烯 (M1) 与醋酸乙烯 (M2) 共聚得到以氯乙烯为主的氯醋共聚物。 已知在 60℃下上述共聚体系的r 1=1.68 ，r 2=0.23 ，试具体说明要合成含氯乙烯质量分数为 80%的组成均匀的氯醋共聚物应该用何种聚合工艺？
8．为了改进聚氯乙烯的性能，常将氯乙烯 (M1) 与醋酸乙烯 (M2) 共聚得到以氯乙烯为主的氯醋共聚物。 已知在 60℃下上述共聚体系的r 1=1.68 ，r 2=0.23 ，试具体说明要合成含氯乙烯质量分数为 80%的组成均匀的氯醋共聚物应该用何种聚合工艺？
题目解答
答案
解：该共聚体系的竞聚率为r 1=1.68 r2=0.23 M 1=62.5 M 2=86，要合成含氯乙烯重量分数为 80%的氯醋共聚物，此共聚物中含氯乙烯的摩尔分数F1=0.846 。按共聚物组成方程计算，与之相应的f 1为 0.75在共聚反应中， 氯乙烯的活性大于醋酸乙烯的，因此随着共聚反应得进行，剩余物料中氯乙烯的比例下降，即 f 1 逐渐减小。 因此要合成组成均匀的含氯乙烯重量分数为80%的共聚物，可采用f 1等于 0.75 的配比投料，在反应过程中不断补加氯乙烯单体以维持体系中单体配比保持在0.75 左右。由于氯乙烯单体为气体，其配比可按确定温度下的压力来计算。随着氯醋共聚物的生成，剩余物料中的f 1 下降，体系压力会下降。因此补加氯乙烯的速度以维持体系一定压力为准。实际生产中常采取这一工艺。
解析
步骤 1：计算共聚物中氯乙烯的摩尔分数
根据题目要求，合成的共聚物中氯乙烯的质量分数为80%。首先，需要将质量分数转换为摩尔分数。已知氯乙烯（M1）的摩尔质量为62.5 g/mol，醋酸乙烯（M2）的摩尔质量为86 g/mol。设共聚物中氯乙烯的摩尔分数为F1，醋酸乙烯的摩尔分数为F2，则有：
\[ F1 = \frac{0.8 \times 62.5}{0.8 \times 62.5 + 0.2 \times 86} = \frac{50}{50 + 17.2} = \frac{50}{67.2} = 0.744 \]
步骤 2：计算单体的初始摩尔分数
根据共聚物组成方程，计算与之相应的单体初始摩尔分数f1。共聚物组成方程为：
\[ F1 = \frac{f1 \times r1}{f1 \times r1 + f2 \times r2} \]
其中，r1=1.68，r2=0.23，F1=0.744，F2=1-F1=0.256。代入方程求解f1：
\[ 0.744 = \frac{f1 \times 1.68}{f1 \times 1.68 + (1-f1) \times 0.23} \]
\[ 0.744 = \frac{1.68f1}{1.68f1 + 0.23 - 0.23f1} \]
\[ 0.744 = \frac{1.68f1}{1.45f1 + 0.23} \]
\[ 0.744(1.45f1 + 0.23) = 1.68f1 \]
\[ 1.0792f1 + 0.17112 = 1.68f1 \]
\[ 0.17112 = 0.6008f1 \]
\[ f1 = \frac{0.17112}{0.6008} = 0.2848 \]
步骤 3：确定聚合工艺
由于氯乙烯的活性大于醋酸乙烯，随着共聚反应的进行，剩余物料中氯乙烯的比例会下降，即f1逐渐减小。因此，要合成组成均匀的含氯乙烯质量分数为80%的共聚物，应采用f1等于0.2848的配比投料，并在反应过程中不断补加氯乙烯单体以维持体系中单体配比保持在0.2848左右。由于氯乙烯单体为气体，其配比可按确定温度下的压力来计算。随着氯醋共聚物的生成，剩余物料中的f1下降，体系压力会下降。因此，补加氯乙烯的速度以维持体系一定压力为准。实际生产中常采取这一工艺。
根据题目要求，合成的共聚物中氯乙烯的质量分数为80%。首先，需要将质量分数转换为摩尔分数。已知氯乙烯（M1）的摩尔质量为62.5 g/mol，醋酸乙烯（M2）的摩尔质量为86 g/mol。设共聚物中氯乙烯的摩尔分数为F1，醋酸乙烯的摩尔分数为F2，则有：
\[ F1 = \frac{0.8 \times 62.5}{0.8 \times 62.5 + 0.2 \times 86} = \frac{50}{50 + 17.2} = \frac{50}{67.2} = 0.744 \]
步骤 2：计算单体的初始摩尔分数
根据共聚物组成方程，计算与之相应的单体初始摩尔分数f1。共聚物组成方程为：
\[ F1 = \frac{f1 \times r1}{f1 \times r1 + f2 \times r2} \]
其中，r1=1.68，r2=0.23，F1=0.744，F2=1-F1=0.256。代入方程求解f1：
\[ 0.744 = \frac{f1 \times 1.68}{f1 \times 1.68 + (1-f1) \times 0.23} \]
\[ 0.744 = \frac{1.68f1}{1.68f1 + 0.23 - 0.23f1} \]
\[ 0.744 = \frac{1.68f1}{1.45f1 + 0.23} \]
\[ 0.744(1.45f1 + 0.23) = 1.68f1 \]
\[ 1.0792f1 + 0.17112 = 1.68f1 \]
\[ 0.17112 = 0.6008f1 \]
\[ f1 = \frac{0.17112}{0.6008} = 0.2848 \]
步骤 3：确定聚合工艺
由于氯乙烯的活性大于醋酸乙烯，随着共聚反应的进行，剩余物料中氯乙烯的比例会下降，即f1逐渐减小。因此，要合成组成均匀的含氯乙烯质量分数为80%的共聚物，应采用f1等于0.2848的配比投料，并在反应过程中不断补加氯乙烯单体以维持体系中单体配比保持在0.2848左右。由于氯乙烯单体为气体，其配比可按确定温度下的压力来计算。随着氯醋共聚物的生成，剩余物料中的f1下降，体系压力会下降。因此，补加氯乙烯的速度以维持体系一定压力为准。实际生产中常采取这一工艺。