聚碳酸酯反應(yīng)擠出過程模擬研究.pdf

1、熔融酯交換法制備聚碳酸酯的縮聚階段，隨著聚合物分子量的增大，反應(yīng)體系粘度急劇增加，使得小分子的脫除變得極其困難，并成為控制反應(yīng)能否繼續(xù)進(jìn)行的關(guān)鍵因素。為獲得高分子量的聚合物，工業(yè)上多采用特殊設(shè)計(jì)的縮聚反應(yīng)設(shè)備來增大氣液接觸面積，促進(jìn)小分子的脫除。本課題組針對(duì)聚碳酸酯縮聚反應(yīng)的特點(diǎn)，采用緊密嚙合型同向雙螺桿擠出機(jī)作為反應(yīng)器，使物料在其各個(gè)區(qū)段傳輸過程中，完成物料混合、化學(xué)反應(yīng)、小分子脫揮和熔體輸送等一系列化工單元操作，有望解決縮聚過程中因

2、黏度急劇增加而導(dǎo)致的傳質(zhì)問題。本文目的是以擠出機(jī)反應(yīng)器為基礎(chǔ)，建立聚碳酸酯縮聚過程的數(shù)學(xué)模型并對(duì)其進(jìn)行模擬計(jì)算與優(yōu)化。
　　 本文首先對(duì)聚碳酸酯反應(yīng)擠出過程進(jìn)行系統(tǒng)分析，建立了縮聚反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型，并根據(jù)反應(yīng)體系的流動(dòng)方程，熱量恒算方程和相平衡方程，建立了反應(yīng)擠出過程的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，通過合理的簡化，確定了雙螺桿擠出機(jī)的物理模型，即帶回流的理想全混釜串聯(lián)模型。根據(jù)此物理模型推導(dǎo)出了物料在擠出機(jī)中的理論RTD函數(shù)gN(T)=

3、N∑m=1Amexp(smT)，該函數(shù)自變量為理想全混釜個(gè)數(shù)N和總回流比γ。接下來通過冷模實(shí)驗(yàn)測定了不同螺桿轉(zhuǎn)速及給料量下，物料在擠出機(jī)中的RTD函數(shù)。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)RTD函數(shù)與理論RTD函數(shù)進(jìn)行擬合，可獲得實(shí)驗(yàn)RTD函數(shù)對(duì)應(yīng)的理想模型參數(shù)N和γ。在Aspen平臺(tái)上根據(jù)理想模型參數(shù)N和γ建立相應(yīng)的模型，借助于Aspen plus的內(nèi)置算法求解所建立的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)擠出過程的模擬計(jì)算。并將計(jì)算結(jié)果與在相同進(jìn)料及反應(yīng)條件下直接使用活塞