特厚有機玻璃生產(chǎn)中MMA本體聚合動力學與傳熱耦合研究.pdf

1、特厚有機玻璃在制備過程中反應熱大、傳熱困難、聚合易失控，缺乏理論指導和有效對策，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本體聚合時間、溫度、引發(fā)劑的種類和用量、助劑等對聚合動力學的影響，結果表明：升高溫度，聚合速率增大，產(chǎn)物分子量下降，在出現(xiàn)自動加速效應前降低聚合溫度可使反應趨于平穩(wěn)；引發(fā)劑用量越

2、大，聚合速率越快，分子量則變小；不同活性引發(fā)劑復合可提高聚合速率的均勻性，相同引發(fā)劑總濃度和復合配比時，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。以基元反應和物料衡算為基礎，建立了恒溫/變溫、單一/復合引發(fā)劑條件下的聚合動力學模型，該模型可準確預測MMA本體聚合過程的放熱規(guī)律。 針對影響系統(tǒng)傳熱的主要控制部分——模腔內(nèi)MMA聚合體系，建立一維熱傳導模型，并對模型中涉及的體

3、系物性參數(shù)進行測定，發(fā)現(xiàn)隨著聚合轉化率的升高，體系密度增大、比熱容和導熱系數(shù)減小，體系粘度在聚合初期變化不明顯，達到一定轉化率時粘度突升，聚合溫度越高突變轉化率越高?；趯嶒灁?shù)據(jù)建立了以下物性關聯(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]}物性計算值與試驗值吻合較好；一維熱傳導模型能較好地預測MMA本體聚合體系的傳熱能力。 將聚合動力學模型與一維熱傳導方程進行初步耦合，并用計算機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玻璃板材中的變化，結果表明，低溫聚合、低用量引發(fā)劑或復合引發(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。 對有機玻璃板材的性能測試表明，