乳液聚合体系粘度低、聚合速率快、产物分子量高,易除去反应热,因此广泛应用于生产涂料、粘合剂、合成橡胶和塑料。为实现乳液聚合中油—水两相的混合,可以通过搅拌达到搅拌釜内的全混或是在管式反应器中增加流体的流速来增加湍动,也可通过外加场的方式实现。 本文从已有理论和实验研究出发,根据聚合反应的特点,首次将振荡特性引入连续乳液聚合反应,设计适合聚合体系的夹套式椭球串型管式振荡流反应器,通过振荡增加流体的湍动,增强混合。利用成像技术及脉冲式示踪法定性、定量地研究了不同条件下新型反应器内流体的流动特性,测定了流体在反应器中的停留时间分布,选用多级混合模型拟合其流况,以釜数N来表征反应器的理想流动程度,探讨了振荡频率、幅度及流体流速对其的影响。实验研究了返混特性对聚合产物粒径其及分布的影响,从理论上初步探讨振荡与乳液聚合的关系,并与不同操作方式下的搅拌釜式反应器内的聚合结果进行了比较。 实验表明,对于本结构反应器,无外加振荡时的虽然在较小的流动强度下就可达到湍流,但在流动强度很小时反应器腔室内存在滞留区;而振荡的加入可以改变流动的理想性:振幅较小时,流动的理想性主要是由流动强度来决定,只有振荡与流动在合适的关系下,振荡才会对流动产生影响;振幅适中时,较大流动强度下,流动的理想性主要是由流动强度来决定,而在较小的流动强度下,通过改变振荡强度使之与流动强度在合适的关系下,流动的理想性最高;当振荡较小时,振荡强度与流动共同决定了流体的理想性,两者在合适的关系下,流动的理想性最高。在乳液聚合过程中,通过改变振荡条件可以十分方便地改变流动的理想性,从而改变乳液的混合情况,控制聚合产物的粒径及分布,达到比釜式反应器更优更灵活的产品性能。具有进一步工业化推广的前景。