甲基丙烯酸甲酯浇注聚合模型及过程优化

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1、浙江大学硕士学位论文coIlCerl仃ationandmetllicknessofⅡlesheet，resultiIlgtIle伊eaterV撕ationoft11eproducts蚋Jcture觚dproperties．Theref．0re，melowerternperatureShouldbe印pIied锄dtlleimtiatorsyStemshouldbeselectcdaccordingt0meheatingprocessforproducingthjckcrPMMAsheet谢tll咖if-omstmcn玳锄dproperties．

2、Keywords：M甜lylMethacrylate，OrgaIlicGl船sKinetics，HeatTr趾sfer，ModelV浙江大学硕士学位论文符号说明平板模具板面积Cp’mix初级自由基的扩散系数D弦=F啷DP反应活化能f无扩散限制下引发剂效率一△H，微元体内引发剂物质量kB引发、增长、终止速率常数‰，kp．o，lct。o无扩散限制速率常数指前．，因子Mj个链段的分子重‰微元体内数均分子量Mw．i单体和引发剂的分子量NAvogad∞常数(6．023×10乃)PDIj通用气体常数RH微元体内活性自由基物质量rM反应时间△t反应温度V缸，

3、V审有效引发反应体积巧，屹，嘭微元体内混合物体积x为临界聚合度微元体内转化率叠合因子l【i和l(p的比值活自由基分布的k次矩单体／聚合物的质量分数△均p6芎MP，毛琅Ilk反应体系比热有效扩散系数引发剂效率链增长反应焓Boltzma肌常数无扩散限制速率常数薄片反应体系中热导率聚合物链：肖分子量微元体内重均分子量节点数微元体内分子量分布聚合物水合半径单体有效反应半径时间步长单体和聚合物的自由体积引发荆、单体和聚合物的临界自由体积转化率微元体厚度体积收缩率为聚合物均方末端距单体和引发剂对聚合物的临界摩尔体积比死自由基分布的k次矩Aq～岛b一～M‰一

4、№K玛。TKⅥK‰丫岛h一浙江大学硕士学位论文2文献综述以下对MMA本体聚合生产有机玻璃过程中聚合动力学、聚合过程中的传热行为、物性变化以及对聚合过程在线监测等进行综合评述。2．1MMA本体聚合动力学MMA本体聚合模型众多，归纳较为典型的模型如表2．1所示。表2．1MMA本体聚合模型1-abIe2．1ModelsofbulkpolymerizatjonforMMA模型Chiu，s【IlAchili鹪，s12】GhoSh，S【3lZh叫，sf4JChaI(ravanhy’s【5】特点l公式描述自由基反应中强烈凝胶效应现象2聚合反应全程受扩散影响，

5、随转化率升高，扩散逐渐成为影响反应的主要因素3在高转化率时考虑玻璃化效应对聚合反应的影响l将链终止、链增长速率常数和引发剂效率视为反应控制项和扩散控制项2所有扩散控制相关的速率常数均有明确的物理意义，可根据反应物的物理性质和传递性质计算得到3无需引入临界点即可描述扩散控制的反应中的不同扩散效应(笼蔽、凝胶、玻璃化效应)l建立适用于更普遍的非等温反应得本体及溶液聚合反应2模型适用于半连续操作应用非劣优选遗传算法，对连续浇注法生产PMMA膜进行多目标优化应用遗传算法对反应时间、最终转化率和数均链长进行多目标优化，以获得最优温度历程2．1．1转化率M

6、MA本体聚合过程中，随着聚合的进行，大分子自由基扩散能力减弱，反应物黏度增大，表现出明显的凝胶效应、玻璃化效应和笼蔽效应。GhoSh等【3】应用Seth和Gup甜6】的动力学模型，并结合实验研究了MMA本体和溶液聚合中温度的转变对聚合反应的影响，得到转化率随时间变化如图2．1所示。由图可见，MMA本体聚合转化率与时间呈S型曲线，反应存在十分显著的凝胶效应，有明显的自动加速阶段。秦霁光【7J基于T1】mer提出的准则，提出了三段聚合模型，数学模拟了高转化率2浙江大学硕士学位论文下自由基本体聚合，给出临界转化率Xl和X2的通用关联式2·l~2．3，

7、其中，Xl为凝胶效应开始的临界转化率，X2为由凝胶效应阶段向玻璃化效应阶段转变时的转化率。计算了转化率与时间的关系，并与文献数据进行了比较，结果表明，两者较为一致。图2．1MMA本体聚合转化率．时间关系Fig．2．1ConVersioI卜timerelationshipof～ⅡvIAbulkpolymerization五={104【叽邪111【M】0)-0．24)似6『2五=o．265㈣。／(K111【M】o)×104-0．18)覆185．砭=1．133(r／273—1．058)01拍2．1．2分子量及分子量分布(2-1)(2_2)(2-3)聚

8、合物分子量及其分布直接关系到材料的后期加工和使用性能。分子量高、分布窄的聚合物具有良好的耐热性、抗压性、较高的硬度和韧性，耐冲击性强；但同时其热成型困