超临界流体辅助的聚合物系脱挥基础研究—溶质/超临界流体/聚合物三元相行为和传递行为

摘要

该文对溶质(挥份)-超临界流体-聚合物三元体系的相行为及质量传递动力学基础进行了研究,旨在为超临界流体辅助的聚合物技术,尤其是聚合物系脱挥技术的开发,提供基础数据.在文献综述部分,对超临界流体的特性及超临界流体技术的研究现状作了深入的分析,指出了当前研究的难点与不足.阐述了超临界流体脱挥热力学(相平衡)与质量传递研究中的复杂性,并对溶质(挥份)-超临界流体-聚合物三元体系的相平衡及质量传递的实验方法及模型化作了分析和评价.作为该论文的重要研究内容之一,对溶质(挥份)-超临界流体-聚合物三元体系相平衡及溶质在流体相与聚合物相的分配系数进行了实验研究和模型分析.该文以纯聚合物粒子的尺寸作为长度变量,建立了膨胀坐标系,推导出了球形粒子中溶质及超临界流体分子扩散的模型(数学公式略).基于该文建立的新坐标系和膨胀粒子模型,对超临界流体辅助的脱挥进行了模型和仿真分析.研究结果表明超临界流体辅助聚合物脱挥方法与传统的真空脱除方法相比,无论是在相平衡方面还是在质量传递方面均具有一定的优势,值得作更加深入的探讨.最后,对进一步的研究方向作了建议.

目录

文摘

英文文摘

第一章前言

第二章文献综述

2.1超临界流体的性质

2.1.1 SCF的溶解能力

2.1.2 SCF的传递特性

2.2 SCF的选择及夹带剂的使用

2.3相平衡研究

2.3.1 SCF-纯固体/液体体系

2.3.2 SCF-聚合物体系

2.3.3 SCF-聚合物-溶质体系

2.4 SFE过程中的质量传递

2.4.1 SCF相中的扩散系数

2.4.2聚合物相的扩散系数

2.4.3传质模型

2.5当前研究的困难及前景

参考文献

第三章相平衡的实验研究

3.1实验设备、原料和实验方法

3.2将SL模型应用到苯乙烯-二氧化碳-聚苯乙烯体系

3.2.1模型简介

3.2.2混合规则

3.3结果和讨论

3.3.1模型参数的估算

3.3.2苯乙烯-CO2二元体系

3.3.3 CO2-聚苯乙烯体系

3.3.4苯乙烯-二氧化碳-聚苯乙烯三元体系

3.4小结

符号说明

参考文献

第四章三元体系相平衡的预测

4.1体系的相图

4.1.1压力对相图的影响

4.1.2温度的影响

4.1.3二元参数δij的影响

4.2分配系数

4.2.1压力的影响

4.2.2温度的影响

4.2.3二元参数的影响

4.3小结

参考文献

第五章球形颗粒扩散模型和扩散过程分析

5.1模型推导

5.2模型分析及简化

5.3数值计算及结果

5.3.1方程的离散化

5.3.2计算结果

5.4几点讨论

5.4.1 CO2与聚合物的偏比容

5.4.2溶质及CO2在聚合物中的扩散系数

5.4.3粒子体积变化及对流项对质量传递的影响

5.5小结

符号说明

参考文献

第六章脱挥过程模型和仿真分析

6.1脱挥过程模型

6.2脱挥过程仿真

6.2.1聚合物粒子内的浓度分布

6.2.2流体相的浓度变化

6.2.3脱挥积分曲线

6.2.4脱挥各阶段所需的时间与CO2用量的比较

6.3参数优化原则

6.3.1成本估算

6.3.2单位时间内的利润最大化

6.4讨论

6.5小结

符号说明

参考文献

第七章总结论及研究展望

发表论文简介

致谢