季铵碱催化合成聚碳酸酯过程的反应与传递规律研究

发布时间：2024-04-28 04:12

　　工业化非光气酯交换法生产聚碳酸酯(PC)的过程主要采用碱金属化合物复配的催化体系,易导致交联和支化等副反应的发生影响PC产品品质,且常规缩聚反应器中熔融缩聚过程受传质制约,难以快速获得高分子量聚碳酸酯产品。为了高效制备高品质的聚碳酸酯,本文采用计算模拟和实验相结合的方法从酯交换催化剂催化作用分析、酯交换反应机理及其动力学、缩聚过程反应与传质特性、高分子量PC制备以及连续缩聚过程模拟、PC新型降膜缩聚反应器优化设计等方面开展了较系统的研究,为非光气酯交换法制备PC过程提供了新的催化体系、动力学模型以及缩聚反应器设计策略。首先,基于密度泛函理论(DFT)计算,在分子水平考察了烷基链长对季铵碱类酯交换催化剂(四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵和四丁基氢氧化铵)反应活性的影响,并对不同催化剂组合下的聚碳酸酯合成过程进行了实验研究。理论计算结果表明,四丁基氢氧化铵具有较高的化学反应活性。原因在于季铵碱类化合物的活性位点主要位于-OH上,具有一定的亲核性,季铵阳离子主要依靠弱的氢键来稳定-OH阴离子;随着烷基链长的增加,季铵碱类化合物的能隙值逐渐增大,阳离子与阴离子的结合能逐渐降低,使季铵碱类化合物与...

【文章页数】：144 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图２．３不同温度下聚碳酸酯的熔体粘度与分子量变化趋势图??Ｆｉｇ．?２．３?Ｍｅｌｔ?ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ?ｖｓ．?ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ｗｅｉｇｈｔ?ｏｆ?ＰＣ?ａｔ?２８０?°Ｃ?ａｎｄ?３０２?°Ｃ??

生成的小分子副产物苯酚，促使链增长反应不断向正反应方向移动。在聚碳酸酯??缩聚反应过程中，当重均分子量从１０００增加到４００００时，熔体粘度会变化几万??倍，从０．０１?Ｐａｉ增加到１０００?Ｐａ＾左右，如图２．３所示。随着缩聚反应的发生，??聚碳酸酯分子量逐渐增加，熔体粘度迅速....

图２．４聚酷静止膜模型

ｆｒ￣ｋ／＋＾ｇｄ?（２－２９）??Ｌｅｅ等［８２］通过石英弹簧吸收装置（磁悬浮天平），如图２．５所示，在高温条??件下进行聚酯熔体薄膜中小分子乙二醇的吸收实验。通过对缩聚反应过程的分析，??建立了传质与反应相耦合的数学模型，结合实验进行参数估计得到聚酯熔体中乙??二醇的扩散系数....

图２．９聚碳酸酯熔融缩聚过程气液界面处的不同过程模型示意

＾?Ｋｘ?＾??图２．７半连续缩聚反应实验装置１ＳＳ１?图２．８半连续缩聚过程的模型计算步骤１５５１??Ｆｉｇ．?２．７?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｓｅｔｕｐｓ?ｏｆ?ｓｅｍｉｂａｔｃｈ?Ｆｉｇ．?２．８?Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ?ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ?ｆｏｒ?Ｖ－Ｌ??ｐｏｌｙ....

图１７２１??Ｆｉｇ．?２．９?Ｇｒａｐｈｉｃａｌ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｗｏ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｍｏｄｅｌｓ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｇａｓ－ｌｉｑｕｉｄ?ｉｎｔｅｒｆａｃｅ?ｆｏｒ??

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本文编号：3966149