论文部分内容阅读
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是一种透明程度很高的无定形热塑性聚合物,具有良好的综合力学性能,有着广泛的应用背景。在其生产过程中,需要进行聚合物的脱挥工序,以脱除反应后残留在聚合物基质中的小分子挥发物,如未反应完的单体、溶剂、引发剂等。PMMA是由甲基丙烯酸甲酯(MMA)聚合而成,其单体具有一定的毒性,当聚合物材料中残单未达到生产安全标准时,将其应用于医药行业、食品包装时就会对人体造成危害,另外挥发物的存在对聚合物的性能和分子量的提高都会产生影响。传统的潜热依赖型脱挥方法不仅难以脱除某些难挥发物质,且能耗高,脱挥效率低,聚合物长时间处于高温状态还会引发本体降解,故该方法已不能完全达到产品生产要求。超临界流体脱挥技术(SFDV)是一种利用超临界二氧化碳(SCCO2)作为萃取剂,将聚合物中残留挥分从基质中分离的新兴技术。超临界流体安全无毒,脱挥效率高且易与体系分离,避免了传统脱挥方式带来的问题。对溶质/超临界流体/聚合物三元体系相平衡的研究是超临界流体脱挥技术的理论基础,目前,涉及这一方面的研究仍处于起步阶段。本研究采用自行研制的一套超临界流体相平衡装置利用静态法研究了温度为313.15353.15 K、压力820MPa条件下MMA、SCCO2、PMMA三组分之间的相互作用,包括MMA在SCCO2中的溶解度,CO2在PMMA中的吸附,MMA在PMMA与SCCO2之间的分配,并结合相应的模型进行关联计算,旨在为超临界流体辅助聚合物系脱挥技术的开发提供一些基础数据。实验结果表明:(1)MMA在SCCO2中溶解度在0.36×10-317.32×10-3mol/mol范围内,温度不变时,MMA在SCCO2中溶解度随着压力的升高而不断增大;MMA在SCCO2中溶解度随温度的变化较为复杂,溶解度曲线会在1820MPa区间内出现交叉区域,在低压区MMA溶解度会随着温度的升高而降低,在高压区MMA溶解度会呈现与低压区相反的趋势。Chrastil修正模型计算结果基本与实验结果相吻合,平均相对偏差为5.24%,能够较为准确的预测MMA溶解度的变化。(2)CO2在PMMA中吸附量的质量分数在0.9812.51%范围内,温度保持不变时,CO2在PMMA中吸附量随着压力的升高而增加,并且最终趋向一饱和值,当压力保持不变时,PMMA中CO2吸附量随着温度的升高而降低。S-L方程关联计算的结果与实验值相比较,平均相对偏差为7.70%,能够较为准确的预测CO2在PMMA中的吸附。(3)MMA在PMMA与SCCO2中分配系数KMMA在2.46216.530范围内,同一温度下,KMMA随着压力先减小,后呈现略微增大的趋势;同一压力下,KMMA随着温度的升高而增大。从S-L状态方程关联计算结果来看,模型计算值与实验值基本吻合,最大偏差为17.994%,平均相对偏差为5.895%。