界面縮聚合成聚碳酸酯的模型研究.pdf

1、聚碳酸酯(PC)是一種典型的熱塑性高分子材料，其綜合性能優(yōu)異，應(yīng)用廣泛，具有良好的市場(chǎng)前景。雖然國外發(fā)達(dá)國家PC生產(chǎn)工藝的工業(yè)化早已成熟，但是國內(nèi)尚無自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的生產(chǎn)技術(shù)，被幾家外資企業(yè)所壟斷。目前，PC工業(yè)生產(chǎn)主要采用界面縮聚光氣法，即雙酚A(BPA)和光氣在有機(jī)相與水相的界面處進(jìn)行縮聚反應(yīng)。界面縮聚反應(yīng)是合成PC的核心技術(shù)，本文重點(diǎn)研究了界面縮聚合成PC有機(jī)相與水相中的反應(yīng)機(jī)理。
　　首先，研究了BPA在堿液中的電離及沉淀溶

2、解平衡，根據(jù)有無固體可將BPA-NaOH-H2O體系分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ區(qū)，并根據(jù)物料守恒和電荷守恒建立了該體系的平衡模型，對(duì)給定BPA初始濃度(1.5mol/L)的BPA-NaOH-H2O體系進(jìn)行模擬計(jì)算，得到了體系中各組分隨加入NaOH量的分布情況，為研究該體系中各組分濃度的分布規(guī)律提供了理論依據(jù)。Ⅲ區(qū)光氣水解最小，溶解的BPA量最多，并且加入的NaOH對(duì)pH值影響很小，相當(dāng)于緩沖區(qū)，NaOH加入量的波動(dòng)對(duì)反應(yīng)影響不大，避免人為誤差造

3、成對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響，在實(shí)際應(yīng)用中反應(yīng)基本都在該區(qū)進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)值與模擬值比較，基本相符。
　　其次，考慮到光氣化反應(yīng)生成的Cl-離子濃度以及水對(duì)體積的影響，建立了界面縮聚合成PC水相的反應(yīng)平衡模型，詳細(xì)描述了三乙胺作為界面縮聚合成聚碳酸酯相轉(zhuǎn)移催化劑的作用機(jī)理，除起到催化劑的作用外，還可以起到相轉(zhuǎn)移的作用。利用該模型對(duì)甘肅銀光聚銀化工有限公司聚碳酸酯中試進(jìn)行了模擬計(jì)算，得到了不同時(shí)刻下各組分的濃度。研究了不同時(shí)刻的水解強(qiáng)度，并得出了水

4、解最弱時(shí)的pH值與反應(yīng)進(jìn)度的關(guān)系，水解最弱時(shí)的pH值與反應(yīng)進(jìn)度ζ成反比，即隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行，水解最弱時(shí)的pH值不斷減小。
　　最后，對(duì)聚碳酸酯有機(jī)相的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了研究，聚碳酸酯的聚合過程是一個(gè)反應(yīng)一傳質(zhì)串聯(lián)過程，過程表觀速率由反應(yīng)速率和傳質(zhì)速率共同決定，在預(yù)聚階段根據(jù)反應(yīng)機(jī)理建立了苯酚作為分子量控制劑、三乙胺作為相轉(zhuǎn)移催化時(shí)的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)速率方程，結(jié)合矩速率方程，建立了界面縮聚合成聚碳酸酯有機(jī)相的動(dòng)力學(xué)模型，并用四階Runge-