Макрокинетические закономерности неизотермической полимеризации стирола и метилметакрилата при получении функциональных блочных изделий

• Автор: Костин, Алексей Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 103 с. : ил.

Оглавление

Основные обозначения

Введение

Глава 1. Литературн ый обзор

1.1. Физические понятия и представления тепловой теории горения применительно к анализу режимов работы химических реакторов

1.2. Кинетические особенности реакций полимеризации виниловых мономеров

1.2.1. Кинетическая схема радикальной полимеризации виниловых

мономеров

1.2.2..Термополимеризация стирола

1.2.3. Полимеризация при высоких степенях превращения

1.3. Макрокинетические закономерности неизотермической полимеризации виниловых мономеров
1.4. Существующие промышленные технологии производства.полистирола.т полиметилметакрилата
1.4.1. Промышленные.методы производства пенополистирола
1.5. Сверхкритические флюиды в процессах переработки полимеров
Глава 2. Экспериментальные исследования макрокинетических закономерностей процесса получения блочных изделии изшолистирола и полиметилметакрилата в цепи последовательно соединенных трубчатого». реактора и реактора-формообразователя
2.1. Введение
2.2. Описание опытной установки и порядок работы
2.3. Результаты экспериментальных исследований процесса получения блочных изделий из полистирола и полиметилметакрилата
2.4. Обсуждение результатов экспериментов
2.5. Выводы
Глава 3; Численное исследование процесса полимеризации стирола*и метилметакрилата в цепи последовательно соединенных трубчатого реактора и реактора-формообразователя
3.1. Физическая и математическая постановки задачи
3.2. Сопоставление результатов расчетов и эксперимента
3.3. Математическое моделирование процесса в расширенном диапазоне значений определяющих параметров. Результаты и обсуждение
3.4. Выводы
Глава 4. Разработка научных основ новой технологии получения пенополистирола в неизотермических режимах с использованием в качестве порообразователя диоксида углерода
4.1. Введение
4.2. Получение пенопластов методом фронтальной полимеризации с использованием в качестве порообразователя диоксида углерода
4.2.1. Экспериментальные исследования на модернизированной установке фронтальной полимеризации
4.3. Экспериментальное определение критических параметров смеси стирола с диоксидом углерода
4.3.1. Описание лабораторной реакционной системы К2508уэ
4.3.2. Методика проведения эксперимента и результаты исследования
4.4. Математическое моделирование процесса термополимеризации стирола в смеси с диоксидом углерода в трубчатом реакторе
4.5. Обсуждение результатов, выводы
Заключение
Литература
Основные обозначения
с - удельная теплоемкость реакционной смеси, Дж/(кг К);
/- эффективность инициирования (/< 1);
£> - коэффициент диффузии, м2/с;
/-концентрация инициатора, моль/м3;
-константа скорости распада инициатора, с'1;
кр, кт, к, - константы скорости реакций роста, передачи на мономер и обрыва цепи, соответственно, м3/(моль с);
к1п к,(1 — константы скорости реакции обрыва цепи рекомбинацией и диспропорционированием, соответственно, м3/(моль с);
Ь - длина трубчатого реактора, м;
М- концентрация мономера, моль/м3;
Мтоп - молекулярная масса мономера, г/моль;
МК - концентрация остаточного мономера, %;
Р - концентрация полимера, моль/м3;
Q - тепловой эффект полимеризации, Дж/моль;
Я - суммарная концентрация макрорадикалов, моль/м3; го - радиус реакционной трубки, м;
Яр - универсальная газовая постоянная, кал/(моль К);
Я - площадь боковой поверхности трубчатого реактора, м2;
5[у, Яь - площади боковой поверхности и дна приемной емкости реактора-формообразователя соответственно, м2;
Т - температура реакционной смеси, К;
Т,Т2- температуры теплообменников трубчатого реактора и реактора-формообразователя, соответственно, К;
Ртах ~ максимальная температура в реакторе-формообразователе в процессе е заполнения, °С;
? - время, с;
начального содержания жидкости в полистироле. После этого гранулы высушиваются и выдерживаются при комнатной температуре в течение 16-24 часов с тем, чтобы частичное разрежение в полостях гранул, вызванное изменением объема порообразующей жидкости в них при охлаждении, было скомпенсировано в результате проникновения воздуха внутрь гранул. При необходимости предварительное вспенивание с последующей сушкой и выдержкой производится несколько раз. Последующее формование изделий с одновременным спеканием гранул производят на оборудовании периодического или непрерывного действия. На этой стадии в качестве теплоносителя используют как водяной пар, так и токи высокой частоты, а также инфракрасное облучение. При нагреве до 100-120°С полистирол переходит в высокоэластичное состояние, а внутри гранул создается избыточное давление паров порообразующей жидкости и воздуха, в результате чего они увеличиваются в объеме и заполняют свободное пространство. Форму с готовым изделием быстро охлаждают до 40-50°С, фиксируя структуру пены и форму изделия.
Другой широко распространенный промышленный способ изготовления изделий из пенополистирола основан на использовании термически разлагаемого порообразователя [111]. Мелкодисперсный полистирол, полученный эмульсионным способом, газообразователь (2,2'-азо-бис-изобутиронитрил, диазоаминобензол, углекислый аммоний, бикарбонат натрия и др.), в некоторых случаях пластификатор, антипирен (например тетрабромпараксилол, 1,2-дибромэтилбензол, соединения сурьмы и фосфора), краситель, наполнитель и т.д. тщательно перемешивают в течении 10-14 часов в шаровых мельницах, лопастных мешалках или ротационных аппаратах. Из полученной смеси формуют заготовки в пресс-формах закрытого типа при 140-170°С и давлении 150-200 кг/см2. Эти "заготовки" вспенивают в ограничительных формах с одновременным масштабным формованием (или самоформованием) изделий при 110-140°С. Если заготовка изготовляется