苯乙烯阴离子聚合反应挤出过程的数值模拟

为了定量分析聚合反应挤出过程中各种物理量之间的复杂关系,进而调控化学反应和材料结构,采用有限体积方法与半隐式迭代算法,对紧密啮合同向旋转双螺杆挤出机内的苯乙烯阴离子聚合反应挤出过程进行数值模拟,研究了单体浓度,转化率、平均相对分子质量、流体粘度等物理量的影响并获得了其变化规律,该模拟结果与实验结果基本一致.     

聚合反应挤出过程的数学描述及数值模拟进展

聚合反应挤出是反应、流动、传热等相互影响的过程,具有多学科交叉的特点。文中从数学的角度,描述了聚合反应挤出过程。评速了试过程数值模拟的研究现状,并展望了其发展趋势．     

异向旋转双螺杆挤出机内的自由基聚合反应热效应

在聚合反应挤出过程中,化学热效应显著影响材料体系温度,从而影响反应速率以及高分子材料结构与流变性能。采用有限体积方法,数值分析了甲基丙烯酸正丁酯在异向旋转双螺杆挤出机内的自由基聚合反应热效应,描述了反应热释放量及其强度在挤出机内的变化特点,分析了其影响因素,为反应加工条件的优化设计提供了理论依据。     

基于三维有限元模拟的聚合物复合型材共挤出过程分析

建立了两种聚合物熔体在圆柱形流道中共挤出流动的三维数值计算模型,采用有限元方法数值模拟了复合棒材(LDPE/PS)的共挤出成形过程,并对共挤出界面的形状、入口与出口的速度、流动过程的压力降以及入口流量对界面的影响等进行了分析。结果表明,在对接棒材的共挤出过程中,当入口流量相同时,共挤出界面偏向低黏度熔体一侧;入口流量较小的变化即引起共挤出界面的形状与位置较大的变动,在对接棒材的成形过程中为获得稳定的流动,须严格控制入口流量的变化。最后将数值计算得到的界面与实验结果进行了对比,表明数值计算的结果与实验结果是一致的。     

复合共挤成型中挤出胀大的三维粘弹数值模拟

采用Phan-Thien and Tanner(PTT)本构方程,建立了矩形截面共挤口模内外两种聚合物熔体流动的三维粘弹数值模型,有限元模拟了聚丙烯/聚苯乙烯(PP/PS)共挤过程中的挤出胀大现象,并用实验验证了模拟结果。研究表明:当入口体积流量相同时,两熔体挤出口模后会朝向黏度较高的PS熔体一侧偏转,型材截面呈非对称畸变。两熔体在垂直挤出方向上的速度分布导致了挤出胀大过程中熔体的偏转流动,而口模出口处的剪切速率分布基本决定了共挤型材截面的形状。实验结果与模拟结果基本相符,模拟所得挤出胀大率比实际值大8.6%。等温假设是影响共挤出胀大数值模拟准确度的主要因素。     

机械活化淀粉接枝丙烯酰胺/丙烯酸反相乳液聚合动力学

淀粉接枝共聚物是一种新型功能性材料。以机械活化淀粉(mSt)为接枝母体,丙烯酰胺(AM)和丙烯酸(AA)为接枝单体,研究了在淀粉/单体/乳化剂/油/水反相乳液体系中引发机械活化淀粉与丙烯酰胺/丙烯酸接枝共聚反应的动力学,考察了引发剂浓度[I]、单体浓度[M]、淀粉乳浓度[mSt]和乳化剂浓度[E]等因素对表观聚合速率Rp的影响。结果表明,在本文考察范围内动力学关系式为Rp∝[mSt]1.5[M]1.7[I]0.9[E]0.92,单体浓度和淀粉乳液浓度对聚合反应速率影响显著,聚合反应速率随体系温度升高而加快,在45~60℃范围内,聚合反应的表观活化能为89.5kJ/mol,聚合过程中单基终止与双基终止反应同时存在。     

交联反应统计理论在RTM固化过程数值模拟中的应用

树脂传递模塑工艺的固化过程数值模拟有助于化学反应、材料结构与性能的控制,具有重要的科学意义和工程价值.根据该工艺的固化反应动力学模型、交联反应统计理论和温度方程,采用有限元法开展了固化过程的数值模拟,分析了温度、固化率、交联度和官能团浓度等物理量的影响因素以及变化规律.     

气辅挤出胀大比与滑移段长度的关系

采用参数渐变法和Thompson变换,对粘弹性高分子熔体在不同气体辅助挤出口模内的流动进行了数值模拟研究。考察了体积流量、松弛时间和滑移段长度对挤出物挤出胀大比的影响。研究表明,熔体在滑移段的停留时间与材料松弛时间之比与挤出胀大比之间存在指数衰减关系,其实质是熔体在滑移段处于形变衰减过程。理论分析与数值模拟具有高度的一致性,表明该方程可用于指导气辅口模设计。     

聚合物熔体复合挤出胀大过程的数值模拟及可恢复弹性形变分析

建立了两种聚合物熔体流经矩形流道共挤出的三维数值计算模型,采用有限元方法数值模拟了共挤出成型过程及胀大过程,得到了速度场、压力场、应力场,并利用数值计算方法得到了共挤出流动过程的可恢复弹性形变场,分析了挤出胀大率以及可恢复弹性形变的变化过程。结果表明,在共挤出流动的胀大段,共挤出界面的形状和位置发生了改变;经矩形流道共挤出得到的挤出胀大末端截面形状为不对称的鼓形;在共挤出界面附近可恢复弹性形变值存在极值,运用数值方法计算可恢复弹性形变可以对流动过程中可能存在的缺陷进行预测。     

竹纤维密胺餐具中单体物质界面迁移的机理研究

目的 分析竹纤维密胺复合制品中有害单体物质在材料中扩散系数（Diffusion Coefficient,DC）的影响因素，探索其特定迁移量变化的规律和界面迁移机理。方法 本文以相同原料、不同工艺制成的竹纤维密胺餐具为试验样本，采用液相色谱仪、紫外分光光度计、扫描电子显微镜/能谱仪等方法研究了竹纤维密胺复合制品中三聚氰胺和甲醛残留单体的含量、特定迁移量、材料结构、扩散系数之间的关系和影响。结果 不同工艺制成的样本存在界面结构和残留单体浓度差异是影响单体物质扩散系数的主要内在因素。扩散系数是单体物质界面浓度因素和材料结构因素共同作用后形成的变量。随着浸泡时间的增加，模拟液对材料表面结构造成破坏，会促使扩散系数变大。同时，材料内单体浓度也在发生变化，单体浓度和界面结构共同影响下致使扩散系数增加或减少。结论 竹纤维密胺复合制品在单体物质特定迁移量的试验过程中，由于界面结构的变化，影响了扩散系数，验证了特定迁移量数值上的变化规律，为评价竹纤维密胺制品的安全性提供了参考。     

MMA-BA-GMA三元乳液共聚合

以（ＮＨ４）２Ｓ２Ｏ８－Ｎａ２ＳＯ３为发体系用滴加还原剂的半连续方法,进行甲基丙烯酸甲酯－丙烯酸丁酯－甲基丙烯酸缩水甘油酯三元乳液共聚合,系统研究了乳化剂,引发剂、聚合温度和官能团单体ＧＭＡ含量对聚合转化率、乳液粘度和乳液稳定性的影响。     

聚苯乙烯/介孔分子筛复合材料的研究

采用原位聚合的方法制备了聚苯乙烯/介孔分子筛复合材料。由于介孔分子筛孔径分布狭窄,孔道排列有序,具有很大的比表面积和孔容积,因此在一定条件下单体分子有可能进入分子筛孔道并能在引发剂引发下进行聚合反应。通过IR,TG,XRD,RAM AN,N2吸附,元素分析等对产物进行表征,结果表明,苯乙烯单体进入分子筛孔内并发生了聚合反应。     

两步法LDPE/HSS表面光接枝的研究

采用两步表面光接枝方法研究了乙烯基苯磺酸(HSS)在低密度聚乙烯(LDPE)膜表面的接枝聚合,使LDPE膜表面有效强酸化．探讨了各反应条件对表面接枝的影响规律,利用称量法、表面水接触角测定法、红外光谱分析、扫描电镜观察等手段对表面接枝膜进行了表征。     

二氧化氮引发丙烯酸聚合反应动力学

在二氧化氮引发下完成了丙烯酸的聚合反应，研究了引发剂的浓度、单体浓度及温度对聚合反应的影响，求出聚合反应的表现活化能为35kJ／mol，测定了聚合物的特性粘度，计算出聚合物的平均分子量，提出了聚合反应为自由基历程。     

浓乳液法制备PS/PBA自相容合金及其性能表征

研究了聚苯乙烯（PS）/聚丙烯酸丁酯（PBA）自相容合金的制备方法。系统考察了不同丙烯酸丁酯含量、乳化剂浓度、聚合温度对合金接枝率的影响。通过透射电镜照片和冲击强度分别对材料的微观相态和力学性能进行了表征。结果表明，提高丙烯酸丁酯含量、降低乳化剂浓度以及提高聚合反应温度均有利于合金接枝率的增加。合金中接枝共聚物含量增加，冲击强度也随之提高；同时透射电镜照片表明本方法制备的自相容合金的两相界面之间形成一过渡层，过渡层越厚，冲击强度越高。     

对甲基苯乙烯阳离子聚合研究

采用PEC1／SnCl4/CH2Cl2/Bu4N^ Br^-/-15℃体系进行了对甲基苯乙烯阳离子聚合。分别研究了Bu4N^ Br^-浓度、溶剂极性和单体浓度等对聚合的影响。结果表明：对甲基苯乙烯聚合速度非常快，5min即能完成反应；溶剂极性对聚合速度影响较大，溶剂极性降低，反应速度减慢。在 纯的非极性溶剂中，聚合物为多峰分布；在纯CH2Cl2中，Bu4N^ Br^-用量从0.005mol/L到0.05mol/L对对甲基苯乙烯的聚合无影响。在极性较低的体系中，Bu4N^ Br^-对聚合影响很明显，聚合速度显著降低，相对分子质量分布交窄；在本聚合体系中都存在着一定程度向单体的链转移，不是活性聚合。     

星形聚丙烯酰胺絮凝剂的合成与表征

以高价铈盐(硝酸铈铵)和多羟基有机物(丙三醇、季戊四醇、蔗糖)组成的氧化还原引发体系为引发剂引发丙烯酰胺(AM)自由基聚合，采用^1H—NMR和SEC方法对产物进行结构表征。结果表明，制备的聚丙烯酰胺(PAM)是星形聚丙烯酰胺(SPAM)，并提出了由NMR和SEC谱图计算SPAM平均臂数的两种方法。同时实验还考察了引发剂组成和用量、还原剂种类，以及单体浓度对聚合反应的影响。     

PP无纺布接枝NVP研究

以PP无纺布为基材，以N－乙烯基－2－吡咯烷酮（NVP）为单体，采用热接枝聚合方法，重点考察了反应时间，单体浓度，引发剂含量及反应温度对接枝率的影响，实验结果发现，通过热接枝方法可将NVP单体接枝在PP无纺布上，使其具有亲水性，提高引发剂和单体浓度可增加接枝率；反应温度对接枝率的影响在低，高温阶段有所不同。     

D4/APAEDMS本体共聚反应机理

通过八甲基环四硅氧烷(D4)／N-β—氨乙基-γ—氨丙基甲基二甲氧基硅烷(APAEDMS)本体共聚合成氨基改性聚硅氧烷，考察了催化剂浓度及原料单体初始配比对该共聚反应的影响。研究发现，在实验范围内，D4／APAEDMS本体共聚反应具有阴离子连锁聚合反应的一般特征，但又存在缩合聚合反应特征，其中两种单体的引发均是KOH作用下形成相应的端羟基硅醇钾，并进一步活化为活性中心。