《丁苯多嵌段共聚物反应挤出合成与过程模拟》由会员分享，可在线阅读，更多相关《丁苯多嵌段共聚物反应挤出合成与过程模拟（141页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、华东理工大学博 士 学 位 论 文第1 页丁苯多嵌段共聚物反应挤出合成与过程模拟摘要反应挤出是聚合物工业中一种全新的技术，该技术以 聚合物的加工机械一挤出机一作为化学反应器，使聚合物的合成 ( 或改性) 和加工在挤出 机中连续操作一次完成。本文以紧密啮合同向旋转双螺杆挤出机为反应器，采用活性本体共聚方式，直接由 单体合成了苯 乙 烯 ( S ) / 丁二烯( B D ) 多嵌段共聚合物。 本工作主要对苯乙 烯/ 丁二烯反应挤出的共聚反 应进行了研究:对其聚合过程机理进行了 探讨;对共骊 =烯在聚苯乙烯膜和熔体中扩散系数 进行了实验测定和模拟计算:最后采用数学模拟方式对反应挤出过程进行了理论研究
2、。在双螺杆挤出反应器里采用了混合单体本体共聚方式，一步合成了丁苯 ( S B)多嵌段共物，并对这种新材料利用 I R . H - N M R . “ C - N M R . D M A . T E M, S E M. A F M 等手段对其结构进行了表征， 证实了合成的材料是由多个微小的嵌段和少量无规段组成的多 嵌段共聚物。 通过与透明高 抗冲聚苯乙 烯( P S ) 和K 一 树脂的比 较， 丁苯多嵌段共聚物材料的力学性能均优于上述材料，其中断裂伸长率的提高最为显著，而且随共聚物中丁二烯含量的增加，材料的韧性逐渐提高。当 B D含量达到 2 3 . 7 %时， S / B共聚物的断裂伸长率比
3、 纯P S 提高3 0 倍。嵌段短但数目 多且均匀分布是该新材料具有超常断裂伸长率的内在原因。在一特定的螺杆结构条件下，本文对苯乙烯的均聚以 及与丁苯混合单体的 共聚反应挤 出过程机理进行了 研究。 通过静态实验法研究探讨了 物料在挤出反应器中填充度分布、粘均分子量的分布，同时探讨了螺杆转速、填充度、螺杆几何结构对聚合过程的影响。研究结果表明， 在过程参数确定的条件下，连续共聚的反应挤出过程中挤出机的螺杆结构对产品的质量有较大的影响。采用石英弹簧法，实验测定了 共辘双烯在聚苯乙烯膜中的扩散系数。 探讨了温度、压力、分子量和分子量分布对吸收曲线的影响，并对实验结果进行了关联。结果表明模型方 程
4、与 实 验 结 。常 吻 合 补八采用V r e n t a s - D u d a 的自由体积模型， 本文对共扼双烯在聚苯乙烯熔体中的扩散过程进 行了 研究，并对其扩散系数进行了估算。 最后采用平板模型对苯乙烯和丁苯混合单体反应挤出过程进行了分析和模拟，并将模拟结果与实验结果进行了比较，得到了较为一致的结果。 同时研究探讨了螺杆转速、 填充度、 温度、 扩散系数、 粘度模型等对模型方程的影响。 关 键 词 : 苯 乙 价丁 二 烯 7 反 应 挤 出 ) 过 程 模 拟 夕第1 1 页华东理工大学 博士 学 位论 文T h e S y n t h e s i s o f S t y r e
5、n e - B u t a d i e n e Mu l t i - B l o c k C o p o l y m e r s b y t h e R e a c t i v eE x t r u s i o n Me t h o d a n d P r o c e s s e s S i mu l a t i o nABS T R AC TR e a c t i v e E x t r u s i o n i s a k i n d o f n o v e l t e c h n o l o g y i n p o l y m e r i z a t i o n i n d u s t r
6、y in w h i c h a ne x t r u d e r i s u s e d a s a r e a c t o r f o r th e c o n t i n u o u s s y n t h e s i s a n d m o d i f i c a t i o n o f p o l y m e r s . I n t h i sw o r k , s t y r e n e - b u t a d i e n e ( S / B ) m u lt i - b l o c k c o p o l y m e r s w e r e s y n t h e s i z e
7、 d d ir e c t l y f r o m m o n o m e rb y u s in g a n a n i o n i c “ l iv in g “ i n i t i a t e d b u l k p o ly m e r i z a t i o n i n a c o - r o t a t in g c l o s e i n t e r m e s h i n g t w i n - s c r e w e x t r u d e r . T h e s t u d y w a s f o c u s e d o n h o w t o r e a l i z e
8、e f f e c t i v e l y t h e c o p o l y m e r i z a t i o no f S / B b y u s i n g t h e m o n o m e r m ix t u r e o f s t y r e n e a n d b u t a d i e n e i n a n in t e r m e s h i n g c o - r o t a t i n gt w in s c r e w e x t r u d e r , a n d t h e m e c h a n i s m o f t h e r e a c t i v e
9、 e x t r u s i o n p r o c e s s w a s s t u d ie d a n dd i s c u s s e d . T h e d i f f u s i o n c o e f f ic i e n t o f b u t a d i e n e i n g l a s s y a n d m o lt e n p o l y s t y r e n e ( P S ) w e r em e a s u r e d a n d e s t i m a t e d b y q u a rt z - s p r i n g s w e i g h i n g
10、 m e t h o d a n d t h e V r e n t a s - D u d a s f r e e - v o l u m et h e o ry . T h e th e o r e t i c a l i n v e s t i g a t io n o f t h e r e a c t i v e e x t r u s i o n p r o c e s s w a s p e r f o r m e d b y t h es i mu l a t i o n me t h o d .I n a c o - r o t a t in g c l o s e l y
11、i n t e r m e s h i n g t w i n s c r e w e x t r u d e r , t h e S B m u lt i - b l o c k c o p o l y m e r s w a s s y n t h e s i z e d d i r e c t l y fr o m m o n o m e r m i x t u r e o f s t y r e n e - b u t a d i e n e b y u s in g a n i o n icb u t y l i t h i u m i n i t i a t e d b u l k
12、 p o l y m e r i z a t io n o n e - s t e p - f e e d in g m e t h o d . T h e m a t e r i a l s s y n t h e s iz e d w a s c h a r a c t e r i z e d b y I R , H - N M R , “ C - N M R , D M A , T E M , S E M, A F M e t c . I t w a s c o n f i rm e dt h a t t h e m a t e r i a l s s y n t h e s i z e
13、 d w e r e c o e x i s t e d f r o m a l o t o f s h o rt ( a b o u t n a n o m e t e r s iz e i nd i a m e t e r ) p o l y b u t a d i e n e b l o c k a n d a l i tt l e o f r a n d o m u n i t s . B y c o m p a r i n g w i t h s t y r e n e - b u t a d i e n et r a n s p a r e n t h i g h - i m p
14、a c t r e s i n a n d K - r e s i n , w h i c h w e r e a l l s y n t h e s i z e d b y t r a d i t i o n a l s o l u t i o np o l y m e r i z a t i o n , th e m e c h a n i c a l p r o p e rt i e s o f S / B m u l t i - b l o c k c o p o ly m e r s s y n t h e s i z e d b yr e a c t iv e e x t r u
15、s i o n w e r e m o r e e x c e l l e n t . T h e t o u g h n e s s , e s p e c i a l l y t h e e l o n g a t io n a t b r e a k , o f t h eS B m u l t i - b l o c k c o p o l y m e r g r e w s t r o n g e r w i t h t h e i n c r e a s e o f b u t a d i e n e c o n t e n t . Wh e n t h ec o n t e n
16、t o f b u t a d i e n e r e a c h e d t o 2 3 .7 w t % , t h e S B c o p o l y m e r s e x h i b i t e d t h e h i g h e s t e l o n g a t i o na t b r e a k , w h i c h w a s a b o u t a s m u c h a s 3 0 t i m e s o f p o l y s t y r e n e s . T h e p la s t i c fl o w e a s i l yh a p p e n e d i n t h i s k i n d o f m a t e r i a ls b e c a u s e a l a r g e n u m b e r o f s h o rt a n d in d i v i d u a l s o f t b l o c k sw e r e s c a tt e r i n g in t h e p o l y s t y r e n e
