物料停留時間分布測試方法及裝置的研究.pdf

1、停留時間分布(RTD-Residence Time Distribution)的概念在聚合物加工中是非常重要的，它反映了所有被加工物料經(jīng)歷的時間范圍，即各部分暴露到給定熱條件或剪切條件下有多長時間。在連續(xù)的混合機中，自物料加入到被擠出，各個物料的停留時間是不相同的，或者說，同時進入混合機的流體微元通常在不同時間離開混合機。RTD則是將一臺設(shè)備進行特征化的參數(shù)之一。 RTD的測試可分為離線式和在線式。離線式所測得的數(shù)據(jù)點少，不能反

2、映RTD曲線的細微特征，而在線式不但便捷，并且可以得到大量連續(xù)的數(shù)據(jù)點。目前，國內(nèi)外RTD的在線式測試中主要有超聲波法、電導(dǎo)率法、紫外熒光法以及光強法。 超聲波法是根據(jù)超聲波衰減的變化來測定無機示蹤物的濃度，其裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，測試成本較高。電導(dǎo)率法是根據(jù)流體的電導(dǎo)率來測定導(dǎo)電性示蹤劑的濃度，只適用于水溶性體系，不適合聚合物體系。紫外熒光法則是利用微光探測器檢測葸接枝聚合物示蹤劑的熒光強度，而蒽接枝聚合物的制備較為復(fù)雜。光強法分

3、反射式與透射式兩種，都是通過檢測光強變化來測定示蹤劑的濃度。反射式光強法因所受干擾因素較多，示蹤劑濃度與光信號之間關(guān)系的關(guān)聯(lián)度難以準確把握。透射式光強法則可根據(jù)光的吸收定律-朗伯比爾定律來關(guān)聯(lián)示蹤劑濃度與光信號之間的關(guān)系?，F(xiàn)有透射式光強法采用普通光源，用光電池檢測透射光的強度，光源與光電池探頭均不與聚合物直接接觸，而是將二者安裝于帶可視窗的機頭上，這易造成對朗伯比爾定律的偏離。本文研究了現(xiàn)有各種RTD測試系統(tǒng)的基本原理及特點，根據(jù)光的吸

4、收原理，開發(fā)出一套新型RTD的在線測試系統(tǒng)。該測試系統(tǒng)基于光纖傳感器對熔融聚合物內(nèi)顏色濃度變化的響應(yīng)，對光纖傳感器的輸出實時采集，經(jīng)處理后得到RTD曲線。光纖探頭直接與聚合物接觸，并且加入的示蹤劑為色母粒示蹤劑，不會造成對擠出體系的干擾，易于獲得更精確的RTD曲線。 本文在對新型RTD在線測試系統(tǒng)的可行性進行理論分析的基礎(chǔ)上，完成了測試裝置的設(shè)計、測試系統(tǒng)硬件的選型以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件的開發(fā)。通過不同的實驗，對所研制的新型測試系