特厚有機(jī)玻璃生產(chǎn)中MMA本體聚合動(dòng)力學(xué)與傳熱耦合研究.pdf

1、特厚有機(jī)玻璃在制備過程中反應(yīng)熱大、傳熱困難、聚合易失控，缺乏理論指導(dǎo)和有效對(duì)策，制品性能不能滿足作為耐壓透明材料的要求。本文分別從甲基丙烯酸甲酯(MMA)本體聚合中熱量的產(chǎn)生和移出兩個(gè)角度出發(fā)，研究聚合過程中影響聚合放熱和系統(tǒng)傳熱的各種因素。 研究MMA本體聚合時(shí)間、溫度、引發(fā)劑的種類和用量、助劑等對(duì)聚合動(dòng)力學(xué)的影響，結(jié)果表明：升高溫度，聚合速率增大，產(chǎn)物分子量下降，在出現(xiàn)自動(dòng)加速效應(yīng)前降低聚合溫度可使反應(yīng)趨于平穩(wěn)；引發(fā)劑用量越

2、大，聚合速率越快，分子量則變??；不同活性引發(fā)劑復(fù)合可提高聚合速率的均勻性，相同引發(fā)劑總濃度和復(fù)合配比時(shí)，偶氮二異丁腈(AIBN)/過氧化二碳酸十六烷基酯(DCP)的活性大于過氧化苯甲酰(BPO)/DCP。以基元反應(yīng)和物料衡算為基礎(chǔ)，建立了恒溫/變溫、單一/復(fù)合引發(fā)劑條件下的聚合動(dòng)力學(xué)模型，該模型可準(zhǔn)確預(yù)測(cè)MMA本體聚合過程的放熱規(guī)律。 針對(duì)影響系統(tǒng)傳熱的主要控制部分——模腔內(nèi)MMA聚合體系，建立一維熱傳導(dǎo)模型，并對(duì)模型中涉及的體

3、系物性參數(shù)進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)隨著聚合轉(zhuǎn)化率的升高，體系密度增大、比熱容和導(dǎo)熱系數(shù)減小，體系粘度在聚合初期變化不明顯，達(dá)到一定轉(zhuǎn)化率時(shí)粘度突升，聚合溫度越高突變轉(zhuǎn)化率越高?；趯?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立了以下物性關(guān)聯(lián)式。密度：ρ=ρM/[1-x+x/(1+ε)]比熱容：Cp=(mMCpM+mPCpP)/(mM+mP)=(1-x)CPM+xCpP導(dǎo)熱系數(shù)：λ=λM2λM+λP+2εP(λP-λM)粘度：η=η0{1+ηintCpolymexp[d0+d1(η

4、intCpolym)+d2(ηintCpolym)2]}物性計(jì)算值與試驗(yàn)值吻合較好；一維熱傳導(dǎo)模型能較好地預(yù)測(cè)MMA本體聚合體系的傳熱能力。 將聚合動(dòng)力學(xué)模型與一維熱傳導(dǎo)方程進(jìn)行初步耦合，并用計(jì)算機(jī)仿真了不同條件下采用AIBN和AIBN/DCP引發(fā)劑引發(fā)聚合過程中溫度和熱流量在有機(jī)玻璃板材中的變化，結(jié)果表明，低溫聚合、低用量引發(fā)劑或復(fù)合引發(fā)劑都有利于體系熱量的平衡，聚合平穩(wěn)，產(chǎn)品性能穩(wěn)定。 對(duì)有機(jī)玻璃板材的性能測(cè)試表明，