啮合异向旋转双螺杆挤出机内自由基聚合反应挤出过程的数值模拟

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1、山东大学硕士学位论文啮合异向旋转双螺杆挤出机内自由基聚合反应挤出过程的数值模拟摘要聚合反应挤出是一种在挤出机中将单体进行聚合反应的方法，是凝集态聚合物加工的一次革命，因其设备费用少、无溶剂或极少溶剂、生产连续化、工艺操作简单、聚合物性能多样化、功能化等独特优点而受到国内外的广泛关注。对聚合反应挤出过程的研究，需要综合运用金属新材料、机械加工新技术和经验、电子计算机、化学化工、高分子材料等知识。目前，借助计算机技术开展聚合反应挤出过程的数值模拟研究，可以发现化学反应对于高分子材料流变行为和物理化学性能的影响规律，实现反应挤出技术从实

2、验室研究到工业化生产的进步，对材料结构的控制、极限加工条件的预测、反应挤出工艺及设备的优化等问题解决具有重要意义。本文从工艺、设备，分类、技术参数及应用等方面对反应挤出技术进行了介绍，通过对啮合异向旋转双螺杆挤出机的结构参数、自由基聚合反应挤出过程的基础理论方程、SIMPLE算法以及主要模拟技术路线等的详细描述，建立起了等效的三维反应器数学模型；采用半隐式迭代的数值计算方法处理各种物理量之间的复杂关系；利用有限体积法对异向旋转双螺杆挤出机内的聚合反应挤出过程进行数值模拟，并将模拟所得结果与实验结果进行了比较和讨论。对现行模拟过程中

3、所存在的问题与不足作了分析总结。关键词；反应挤出，数值模拟，自由基聚合，化学流变，有限体积法ⅡI山东大学硕士学位论文NumericalSimulationofReactiveExtrusionProcessesforFreeRadicalPolymerizationinCounter-rotatingTwinScrewExtruderAbstractThereactiveextrusionofpolymerizationisamethodofmakinghighmolecularpolymersfrommonomersinther

4、eactiveex觚decn’sarevolutionofcondensedstatepolymerprocessing．andhasattractedwidespreadattentionbo也hereandabroadforitsparticularmerits，forexample，fewequipmentexpenses,nOsolventorextremelyfewsolvents，simplecraftoperations，serializationofproduction，diversificationofpolym

5、erperformance，ere．Theresearchofthereactionextrusionprocessforfleeradicalpolymerizationneedsacomprehensiveutilizationofthenewmetalmaterialsknowledge,newmechanicaltechnologyandexperience，electroniccomputer,chemicalengineering,macromolecularmaterialsandSOOn．Atpresent,the

6、numericalsimulationofthereactionextrusionprocesswiththeaidoftheeomputcrtechnologyishelpfulindiscoveringtherulesoftherheologicalbehaviorandthephysicochernicalpropertiesofpolymer,andrealizingthecommercialprocessprogressofreactiveextrusionfromlabstudy,andhastheimportants

7、ignificancetocontrolthematerialsttllcture,forecastthelimitprocessingcondition,andoptimizethecraftandequlpmem，etc．Manyaspectofreactiveextrusion,suchascragequipment,classification,technicalparameterandapplication,wasintroducedinthispaper．Throughthedescriptionofthestruct

8、uralparametersofthecounterrotatingtwin$cl'ewextruder,basictheoryequationsaboutreactiveextrusion,andtheSIMPLEalgorithmaswella