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特厚有机玻璃在制备过程中反应热大、传热困难、聚合易失控,缺乏理论指导和有效对策,制品性能不能满足作为耐压透明材料的要求。本文分别从甲基丙烯酸甲酯(MMA)本体聚合中热量的产生和移出两个角度出发,研究聚合过程中影响聚合放热和系统传热的各种因素。 研究MMA本体聚合时间、温度、引发剂的种类和用量、助剂等对聚合动力学的影响,结果表明:升高温度,聚合速率增大,产物分子量下降,在出现自动加速效应前降低聚合温度可使反应趋于平稳;引发剂用量越大,聚合速率越快,分子量则变小;不同活性引发剂复合可提高聚合速率的均匀性,相同引发剂总浓度和复合配比时,偶氮二异丁腈(AIBN)/过氧化二碳酸十六烷基酯(DCP)的活性大于过氧化苯甲酰(BPO)/DCP。以基元反应和物料衡算为基础,建立了恒温/变温、单一/复合引发剂条件下的聚合动力学模型,该模型可准确预测MMA本体聚合过程的放热规律。 针对影响系统传热的主要控制部分——模腔内MMA聚合体系,建立一维热传导模型,并对模型中涉及的体系物性参数进行测定,发现随着聚合转化率的升高,体系密度增大、比热容和导热系数减小,体系粘度在聚合初期变化不明显,达到一定转化率时粘度突升,聚合温度越高突变转化率越高。基于实验数据建立了以下物性关联式。 密度:ρ=PM/[1-X+X/(1+ε)] 比热容:Cp=(mMCPM+mPCpP)/(mM+mP)=(1-x)CpM+xCpP 导热系数:λ=λM(2λM+λP+2εP(λP-λM))/(2λM+λP-εP(λP-λM)) 粘度:η=η0{1+ηintCpolymexp[d0+d1(ηintCpolym)+d2(ηintCpolym)2]} 物性计算值与试验值吻合较好;一维热传导模型能较好地预测MMA本体聚合体系的传热能力。 将聚合动力学模型与一维热传导方程进行初步耦合,并用计算机仿真了不同条件下采用AIBN和AIBN/DCP引发剂引发聚合过程中温度和热流量在有机玻璃板材中的变