Моделирование и управление периодическим процессом анионной полимеризации с учётом молекулярно-массового распределения

• Автор: Моторин, Максим Леонидович
• Шифр специальности: 05.13.18, 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 190 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

1. Литературный обзор.

1.1. Анализ процессов растворной анионной полимеризации по механизму живых цепей на примере синтеза дивинилстирольного термоэластопласта с разветвленной молекулярной структурой.

1.1.1. Полимеризация по механизму живых цепей.

1.1.2. Способы получения термоэластопластов.

1.1.3. Описание периодического процесса синтеза дивинилстирольного термоэластопласта с разветвленной молекулярной структурой

1.2. Моделирование процессов растворной полимеризации.

1.2.1. Требования к моделированию процессов растворной полимеризации

1.2.2. Анализ существующих моделей синтеза термоэластопластов

1.3. Контроль качества синтезируемого полимера

1.3.1. Лабораторные методы определения молекулярномассового распределения

1.3.2. Оценка ММР на основе математического моделирования.
1.4. Управление технологическими процессами растворной полимеризации .
1.4.1. Процесс растворной полимеризации как объект управления.
1.4.2. Анализ современного состояния управления реактором периодического действия
1.5. Анализ существующих средств моделирования процессов полимеризации.
1.6. Выводы и постановка задач исследования.
2. Моделирование синтеза термоэластопластов.
2.1. Моделирование кинетики фракционного состава КФС полистирола и двухблочного полимера.
2.1.1 Получение полистирола.
2.1.2. Получение двухблочного полимера
2.2. Моделирование кинетики исчерпывания мономера и термодинамики процесса КИМТП.
2.2.1. Структурная идентификация модели КИМТП
2.2.2. Моделирование кинетического блока математической модели КИМТП
2.2.3. Моделирование энергетического блока математической модели КИМТП
2.2.4. Модель КИМТП
2.3. Комплексная математическая модель процесса синтеза термоэластопластов.
2.4. Параметрическая идентификация математической модели процесса
2.5. Оценка адекватности математической модели процесса
2.6. Выводы
3. Моделирование молекулярномассового распределения сшитого полимера.
3.1. Численный метод расчта стадии сшивки.
3.2. Оценка воспроизводимости численного метода расчта стадии сшивки
3.3. Выводы
4.Система управления анионной полимеризацией с контролем качества по ММР
4.1. Методика оценки концентрации активных центров полимеризации в начале процесса
4.2. Определение управляющего воздействия.
4.3. Корректировка динамики процесса
4.4. Исследование влияния дробной подачи компонентов реакции на качество полимера
4.5. Предложения по модернизация действующей АСУТП
4.5.1. Реализация разработанного способа управления полимеризацией стирола.
4.5.2. Функциональноструктурная схема автоматизированной системы управления технологическим процессом синтеза ДСТР
4.6. Выводы
5. Информационное и программное обеспечение диссертационного исследования.
5.1. Информационное обеспечение
5.2. Программное обеспечение.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


На второй стадии подают бутадиен, проводят сополимеризацию его к полистирольному блоку происходит образование живого двухблочника, сополимера полистиролпобутадиенлитий. На третьей стадии подают вторую порцию стирола, полимеризация его завершается образованием трехблочного термоэластопласта с линейной молекулярной структурой. Синтез термоэластопластов с подачей мономеров в два приема и использованием моиолитийорганических катализаторов. Процесс состоит из двух стадий получение живого полистирольного блока и полимеризация на нем смеси диена и стирола. Вследствие обращения активности мономеров вначале на полистироллитий преимущественно полимеризуется диеновый мономер, а затем стирол. В связи с тем, что бутадиен частично сополимеризуется со стиролом, полибутадиеновый блок содержит около 8 статистически распределенного стирола. Синтез термоэластопластов методом сшивания двухблочных сополимеров. Процесс состоит из трех стадий. Первые две из них аналогичны представленным во втором способе. В зависимости от степени функциональности могут быть получены блоксополимеры, как линейного, так и разветвленного строения 0. Степень функциональности сшивающего агента оказывает существенное влияние на свойства термоэластопласта. Применение бифункционального сшивающего агента, как правило, приводит к получению эластомера с пониженными физикомеханическими показателями . Связано это, повидимому, с присутствием в полимере значительного количества двухблочного сополимера за счет того, что на практике невозможно точное соблюдение строгого стехиометрического соотношения реагентов в реакциях сшивания. Как при избытке, так и при недостатке сшивающего агента конечный продукт содержит двухблочный сополимер. Основным достоинством этого метода является гарантированное получение одинаковых поливинилароматических блоков и их узкое ММР, что не всегда удается при проведении трехстадийной полимеризации. При получении бутадиен аметилстирольного термоэластопласта таким способом отпадает необходимость полярных добавок . Кроме основных способов получения термоэластопластов, существуют методы, основанные на цепной и ступенчатой полимеризации, поликонденсации, привитой сополимеризации, механохимической обработки смесей полимеров и др. Одним из основных условий оптимального проведения реакции полимеризации является правильное аппаратурное оформление процесса с учетом характера движения реакционной массы в реакторе . К числу важнейших характеристик термоэластопластов относят молекулярномассовое распределение полимера, являющееся источником информации о качестве продукта. Бутадиенстирольный термоэластопласт с узким ММР бутадиенового и стирольного блоков имеет значительно лучшие физикомеханические показатели, чем сополимер с широким ММР . В общем случае характер ММР определяется механизмом полимеризации. Тем не менее, в известных пределах на ММР полимера влияют и другие факторы, в частности время пребывания частиц реакционной массы в реакторе, наличие и содержание вредных примесей. Теоретические исследования Денбига показали, что, если при полимеризации не происходит обрыва цепей, как это имеет место при полимеризации по механизму живых цепей, то в реакторе периодического действия или в проточном реакторе идеального вытеснения получается полимер с более узким ММР, чем в проточном реакторе идеального смешения. Вследствие этого термоэластопласты часто получают в реакторах периодического действия . В настоящее время на заводах синтетического каучука синтез бутадиенстирольного термоэластопласта осуществляют в одном реакторе полимеризаторе рис. После тщательной очистки, промывки водой, азеотропной дистилляции, ректификации, осушки оксидом алюминия, специальной обработки для удаления микропримесей, растворитель циклогексан и мономеры стирол и бутадиен 1,3 подают в мерники 1, 4, 7 соответственно. В мерниках исходные компоненты накапливаются и охлаждаются посредством выносных теплообменников 3, 6, до заданной температуры для растворителя 3 8 К, стирола 4 К, бутадиена 8 К. Рис 1 Л.