專利名稱：一種檢測(cè)氯乙烯聚合動(dòng)力學(xué)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種檢測(cè)氯乙烯聚合動(dòng)力學(xué)的方法，屬于氯乙烯聚合動(dòng)力學(xué)檢測(cè)方法領(lǐng)域，具體涉及一種氯乙烯聚合過(guò)程中全轉(zhuǎn)化率范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)化率、聚合速率的檢測(cè)技術(shù)。
背景技術(shù)：
氯乙烯聚合動(dòng)力學(xué)研究可以為工業(yè)聚合反應(yīng)器設(shè)計(jì)、裝置擴(kuò)能改造、操作工藝優(yōu)化等提供必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是工藝開發(fā)中不可或缺的環(huán)節(jié)。在氯乙烯懸浮聚合過(guò)程中，聚合轉(zhuǎn)化率(即生成聚氯乙烯的質(zhì)量占氯乙烯初始加入量的百分?jǐn)?shù))和聚合速率(即單位時(shí)間氯乙烯的聚合轉(zhuǎn)化率)的準(zhǔn)確測(cè)量，是研究聚合動(dòng)力學(xué)的核心。常規(guī)高分子合成的轉(zhuǎn)化率測(cè)試技術(shù)一般不適用于氯乙烯懸浮聚合體系，因?yàn)樵谒?、單體和多尺寸樹脂粒子組成的高 壓混合體系中，取樣會(huì)遇到很大的機(jī)械操作麻煩，實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中如何避免暴露在氯乙烯氛圍中從而減少健康危害也是個(gè)很大的問(wèn)題。能用于氯乙烯懸浮聚合轉(zhuǎn)化率測(cè)定的方法有“稱重法”、“膨脹計(jì)法”、“量熱法”及“示蹤劑氣體氣相色譜法”等?！胺Q重法”是在不同聚合時(shí)間終止聚合，將所得樹脂離心脫水、烘干稱重，與聚合時(shí)加入的氯乙烯質(zhì)量作對(duì)比求其轉(zhuǎn)化率。該方法理論上具有較高的精確度，但是需要多批次相同條件的試驗(yàn)，工作量很大，操作也比較繁瑣?！芭蛎浻?jì)法”是利用聚合前體系體積與聚合后體系體積的變化，求取氯乙烯的聚合轉(zhuǎn)化率。但該方法只適用于低轉(zhuǎn)化率的測(cè)定，而用于高轉(zhuǎn)化率的測(cè)定則誤差很大?！傲繜岱ā笔峭ㄟ^(guò)測(cè)量氯乙烯聚合反應(yīng)時(shí)放出的熱量來(lái)計(jì)算聚氯乙烯樹脂的生成量。該方法適合于氯乙烯本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合等各種聚合工藝，在工業(yè)裝置上得到了廣泛應(yīng)用。但是，該技術(shù)僅僅在工業(yè)裝置上具有較高的精確度，在小試裝置上則會(huì)因裝置規(guī)模小、聚合放熱量少，聚合過(guò)程中不可控的熱量損失而影響測(cè)量精度。“示蹤劑氣體氣相色譜法”是在聚合體系中加入一種惰性物質(zhì)(如正丁烷)，通過(guò)氣相色譜儀跟蹤分析氣相中該惰性物質(zhì)含量的變化，根據(jù)數(shù)學(xué)模型求取聚合物的生成情況，計(jì)算氯乙烯聚合轉(zhuǎn)化率。1984年,美國(guó)賓夕法尼亞州艾倫鎮(zhèn)APCI公司的M. Langsam在Polymer Science中第一次報(bào)道了將這種方法應(yīng)用在VC聚合動(dòng)力學(xué)檢測(cè)中；1990年，加拿大McMaster大學(xué)的謝土余、A. E. Hamielec等應(yīng)用示蹤劑氣相色譜技術(shù)檢測(cè)氯乙烯聚合動(dòng)力學(xué)，并建立了詳細(xì)的轉(zhuǎn)化率和示蹤劑響應(yīng)峰間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型-Hamielec-Xie模型，建立了示蹤劑色譜離線分析方法；1996年，浙江大學(xué)高分子工程研究所黃志明、包永忠等教授在Hamielec-Xie模型的基礎(chǔ)上，建立了計(jì)算機(jī)相聯(lián)接的聚合動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)。2005年，公開號(hào)為CN1699992的中國(guó)專利公開了這種氯乙烯聚合動(dòng)力學(xué)實(shí)時(shí)跟蹤檢測(cè)裝置和方法。此檢測(cè)裝置和方法中，需要用到高測(cè)量精確度的氣相色譜，并建立聚合釜與氣相色譜間管線連接，為保證進(jìn)入氣相色譜的氣體呈連續(xù)的流動(dòng)氣相，連接管線需要全程保溫，保溫溫度也要根據(jù)聚合控制溫度而調(diào)整，所以此方法投資成本較高，操作起來(lái)相當(dāng)繁瑣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種檢測(cè)人員不與氯乙烯接觸、無(wú)需投資大型檢測(cè)設(shè)備、操作簡(jiǎn)單易行的氯乙烯聚合動(dòng)力學(xué)的檢測(cè)方法，從而簡(jiǎn)單方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)氯乙烯聚合全過(guò)程的實(shí)時(shí)跟蹤檢測(cè)。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是一種檢測(cè)氯乙烯聚合動(dòng)力學(xué)的方法，按常規(guī)方法將氯乙烯、水、助劑以及占氯乙烯質(zhì)量的O. 5 10%的示蹤劑加入聚合釜內(nèi)，在常規(guī)溫度下聚合反應(yīng)3 10h，實(shí)時(shí)記錄聚合體系壓力值和溫度數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)學(xué)模型在檢測(cè)系統(tǒng)中計(jì)算出時(shí)刻t時(shí)的聚合轉(zhuǎn)化率X，待聚合轉(zhuǎn)化率X達(dá)到工藝要求時(shí)加入終止齊U，即可得到整個(gè)聚合反應(yīng)過(guò)程中的聚合動(dòng)力學(xué)系列數(shù)據(jù)。所述的求取氯乙烯全轉(zhuǎn)化率范圍內(nèi)任意時(shí)刻下的聚合物生成情況的數(shù)學(xué)模型為
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)氯乙烯聚合動(dòng)力學(xué)的方法，其特征在于按常規(guī)方法將氯乙烯、水、助劑以及占氯乙烯質(zhì)量的O. 5 10%的示蹤劑加入聚合爸內(nèi)，在通常聚合溫度下進(jìn)行聚合反應(yīng)，實(shí)時(shí)記錄聚合體系壓力值和溫度數(shù)據(jù)，根據(jù)聚合物生成情況的數(shù)學(xué)模型在檢測(cè)系統(tǒng)中計(jì)算出時(shí)刻t時(shí)的聚合轉(zhuǎn)化率X，待聚合轉(zhuǎn)化率X達(dá)到工藝要求時(shí)加入終止劑，即可得到整個(gè)聚合反應(yīng)過(guò)程中的聚合動(dòng)力學(xué)系列數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種檢測(cè)氯乙烯聚合動(dòng)力學(xué)的方法，其特征在于所述聚合物生成情況的數(shù)學(xué)模型為 式中X為t時(shí)刻聚合轉(zhuǎn)化率(單位％ ) ,ma為示蹤劑的加入量(單位Kg) ,Ma為示蹤劑的分子量，mvc為氯乙烯初始加入質(zhì)量(單位Kg)，Mvc為氯乙烯分子量，Pt為t時(shí)刻反應(yīng)釜內(nèi)壓力(單位MPa)，Pa為聚合溫度下的示蹤劑飽和蒸汽壓(單位MPa)，Pv。為聚合溫度下的氯乙烯飽和蒸汽壓(單位MPa)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種檢測(cè)氯乙烯聚合動(dòng)力學(xué)的方法，其特征在于所述的示蹤劑的用量為原料氯乙烯質(zhì)量的I 7%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的一種檢測(cè)氯乙烯聚合動(dòng)力學(xué)的方法，其特征在于所述的示蹤劑為C5 C8的正烷烴或C5 C8的異構(gòu)烷烴或C6環(huán)烷烴中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種檢測(cè)氯乙烯聚合動(dòng)力學(xué)的方法，其特征在于聚合反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，實(shí)時(shí)記錄聚合體系壓力值，壓力值精確度要達(dá)到O. OlMpa0
6.根據(jù)權(quán)利要求I或5所述的一種檢測(cè)氯乙烯聚合動(dòng)力學(xué)的方法，其特征在于測(cè)定聚合體系壓力值精確度達(dá)到O. OOlMPa0
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種檢測(cè)氯乙烯聚合動(dòng)力學(xué)的方法，其特征在于所述的助劑包括引發(fā)體系和分散體系。
全文摘要
一種檢測(cè)氯乙烯聚合動(dòng)力學(xué)的方法，屬于氯乙烯聚合動(dòng)力學(xué)檢測(cè)方法領(lǐng)域，其特征在于按常規(guī)方法將氯乙烯、水、助劑以及占氯乙烯質(zhì)量的0.5～10％的示蹤劑加入聚合釜內(nèi)，在通常聚合溫度下進(jìn)行聚合反應(yīng)，實(shí)時(shí)記錄聚合體系壓力值和溫度數(shù)據(jù)，根據(jù)聚合物生成情況的數(shù)學(xué)模型，在檢測(cè)系統(tǒng)中計(jì)算出時(shí)刻t時(shí)的聚合轉(zhuǎn)化率X，待聚合轉(zhuǎn)化率X達(dá)到工藝要求時(shí)加入終止劑，即可得到整個(gè)聚合反應(yīng)過(guò)程中的聚合動(dòng)力學(xué)系列數(shù)據(jù)。本發(fā)明提供了一種檢測(cè)人員不與氯乙烯接觸、無(wú)需投資大型檢測(cè)設(shè)備、操作簡(jiǎn)單易行的氯乙烯聚合動(dòng)力學(xué)的檢測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)氯乙烯聚合全過(guò)程實(shí)時(shí)跟蹤檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01N7/00GK102954923SQ20111025557
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者梁斌, 朱衛(wèi)東, 于永玲, 李留忠, 張磊, 王晶, 鮑春偉, 車萬(wàn)里, 郭衛(wèi)東, 張勇, 張立紅, 袁錦慧 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司