Дрейф состава

Дрейф состава происходит в процессе свободнорадикальной сополимеризации, вызывая изменение мгновенной мольной доли мономера, добавляемого к сополимеру , тем самым изменяя химический состав сополимера в течение периода конверсии. ^{[ 1 ]}

На степень дрейфа состава напрямую влияют коэффициенты реакционной способности каждого мономера в сополимерной системе. Как уравнение Мэйо-Льюиса , так и график уравнения показывают, что по мере увеличения конверсии мономера состав сополимера будет изменяться по мере изменения предпочтений в отношении мономеров из-за взаимодействия между коэффициентами реакционной способности и мгновенной концентрацией каждого мономера. ^{[ 2 ]}

Дрейф состава в некоторой степени будет происходить, если коэффициенты реакционной способности для обоих мономеров не равны 1. В этом случае каждый мономер в равной степени предпочитает реакцию как с самим собой, так и с другим мономером. Это обусловливает равные скорости расхода на образование сополимера и приводит к статистической сополимеризации. ^{[ 3 ]}

Молярные фракции

$F_{1}=$ мольная доля мономера, мгновенно добавленного к сополимеру, который является мономером 1. ^{[ 4 ]}

$f_{1}=$ мгновенная мольная доля смеси мономеров, которая представляет собой мономер 1. ^{[ 5 ]}

Азеотропные композиции

Бинарная сополимеризация напоминает перегонку двухкомпонентной жидкой смеси с реакционными способностями, соответствующими соотношению давлений паров чистых компонентов в последнем случае. Терминология дистилляции заимствована и для случая азеотропных композиций в сополимерных системах. Азеотропные точки возникают там, где $F_{1}$ равно $f_{1}$ . В этих точках дрейфа состава не произойдет. Уравнение азеотропной концентрации показано ниже при данных коэффициентах реакционной способности для каждого вида мономеров: ^{[ 6 ]}

$(f_{1})_{a}={\frac {1-r_{2}}{2-r_{1}-r_{2}}}\,$

Азеотропные концентрации являются нестабильными рабочими точками, поскольку любое небольшое изменение температуры вызовет сдвиг молярной концентрации из-за эффектов отношения реакционной способности и приведет к последующему дрейфу состава. ^{[ 7 ]} Азеотропные точки возникают, когда исходные мономеры имеют коэффициенты реакционной способности, которые оба меньше 1 или оба больше 1. ^{[ 8 ]}

Контроль или устранение смещения состава

Целью разработки свободнорадикальной сополимеризации является получение $F_{1}=f_{1}$ в широком диапазоне преобразований. Для коммерческого применения состав сополимера должен быть одинаковым по всему агрегату. Реакторы периодического действия не контролируют дрейф состава и требуют внедрения технических решений для ограничения дрейфа. Некоторые возможные решения в области реакторостроения включают: ^{[ 9 ]}

Реактор полупериодического действия или реактор периодического действия с подпиткой: путем добавления мономера, который предпочтительно расходуется при скорости реакции, $f_{1}$ можно считать постоянным и поддерживать. ^{[ 10 ]}
Реактор непрерывного действия с перемешиванием (CSTR): в устойчивом состоянии состав реактора ( $f_{1}$ ) является постоянным и не допускает дрейфа состава. Важно отметить, что в этих реакторах может возникнуть проблема нескольких устойчивых состояний, если реакция в CSTR является экзотермическим процессом . ^{[ 11 ]}

См. также

Ссылки

^ Торкельсон, Джон (14 октября 2014 г.). Че 361: Введение в полимеры (Речь). Северо-Западный университет. Эванстон, Иллинойс.
^ Торкельсон, Джон (14 октября 2014 г.). Че 361: Введение в полимеры (Речь). Северо-Западный университет. Эванстон, Иллинойс.
^ Рудин, Альфред; Чой, Филипп. Элементы полимерной науки и техники . Эльзевир. стр. 391–425. ISBN 978-0-12-382178-2 .
^ Торкельсон, Джон (14 октября 2014 г.). Че 361: Введение в полимеры (Речь). Северо-Западный университет. Эванстон, Иллинойс.
^ Торкельсон, Джон (14 октября 2014 г.). Че 361: Введение в полимеры (Речь). Северо-Западный университет. Эванстон, Иллинойс.
^ Рудин, Альфред; Чой, Филипп. Элементы полимерной науки и техники . Эльзевир. стр. 391–425. ISBN 978-0-12-382178-2 .
^ Рудин, Альфред; Чой, Филипп. Элементы полимерной науки и техники . Эльзевир. стр. 391–425. ISBN 978-0-12-382178-2 .
^ Моад, Грэм; Соломон, Д.Х. Химия радикальной полимеризации . Эльзевир. стр. 333–412. ISBN 978-0-08-04428-84 .
^ Торкельсон, Джон (14 октября 2014 г.). Че 361: Введение в полимеры (Речь). Северо-Западный университет. Эванстон, Иллинойс.
^ Торкельсон, Джон (14 октября 2014 г.). Че 361: Введение в полимеры (Речь). Северо-Западный университет. Эванстон, Иллинойс.
^ Торкельсон, Джон (14 октября 2014 г.). Че 361: Введение в полимеры (Речь). Северо-Западный университет. Эванстон, Иллинойс.

Дополнительные источники

Коуи, JMG; Арриги, Валерия (27 июля 2007 г.). Полимеры: химия и физика современных материалов, третье издание . ЦРК Пресс. стр. 122–. ISBN 9781420009873 . Проверено 12 января 2015 г.

[1] Торкельсон, Джон (14 октября 2014 г.). Че 361: Введение в полимеры (Речь). Северо-Западный университет. Эванстон, Иллинойс.

[2] Торкельсон, Джон (14 октября 2014 г.). Че 361: Введение в полимеры (Речь). Северо-Западный университет. Эванстон, Иллинойс.

[3] Рудин, Альфред; Чой, Филипп. Элементы полимерной науки и техники . Эльзевир. стр. 391–425. ISBN 978-0-12-382178-2 .

[4] Торкельсон, Джон (14 октября 2014 г.). Че 361: Введение в полимеры (Речь). Северо-Западный университет. Эванстон, Иллинойс.

[5] Торкельсон, Джон (14 октября 2014 г.). Че 361: Введение в полимеры (Речь). Северо-Западный университет. Эванстон, Иллинойс.

[6] Рудин, Альфред; Чой, Филипп. Элементы полимерной науки и техники . Эльзевир. стр. 391–425. ISBN 978-0-12-382178-2 .

[7] Рудин, Альфред; Чой, Филипп. Элементы полимерной науки и техники . Эльзевир. стр. 391–425. ISBN 978-0-12-382178-2 .

[8] Моад, Грэм; Соломон, Д.Х. Химия радикальной полимеризации . Эльзевир. стр. 333–412. ISBN 978-0-08-04428-84 .

[9] Торкельсон, Джон (14 октября 2014 г.). Че 361: Введение в полимеры (Речь). Северо-Западный университет. Эванстон, Иллинойс.

[10] Торкельсон, Джон (14 октября 2014 г.). Че 361: Введение в полимеры (Речь). Северо-Западный университет. Эванстон, Иллинойс.

[11] Торкельсон, Джон (14 октября 2014 г.). Че 361: Введение в полимеры (Речь). Северо-Западный университет. Эванстон, Иллинойс.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]