挥发分的脱除(脱挥)是聚合物生产加工过程的重要环节，聚合物中的挥发分、溶剂及其他杂质的脱除率对产品的质量、性能和环境友好性有重要的影响。高速分散器是一种可用于高黏流体脱挥的过程强化设备，在其离心力和剪切的作用下，高黏流体被分散为大量液丝，可显著增加传质面积和表面更新速率，强化脱挥过程的传质。本文通过对挥发分在脱除过程中的扩散系数、高速分散器内液丝的表面更新、起泡脱挥过程的气泡生长等方面进行实验研究、数值模拟和模型构建，描述挥发分在脱除过程各关键阶段中的行为。
　　本文首先通过重量分析法，实验研究了环境条件(如温度)和材料性质(如挥发分浓度、聚合物黏度、聚合度等)对烷烃在PDMS聚合物中平均扩散系数的影响，并提出了一种改进的计算瞬时扩散系数的数值分析方法以及计算和描述挥发分在挥发过程中扩散系数变化的模型。采用分子模拟的方法准确计算挥发分分子在聚合物中的自扩散系数，发现PCFF力场、Ewald非键作用方法和超精细精度是模拟聚合物扩散系数的较优方法。实验和分子模拟中均发现互扩散系数和温度的关系均满足阿累尼乌斯定律，正烷烃挥发分在PDMS中的平均扩散系数随温度、挥发分浓度的增大而增大，随聚合物聚合度和黏度的增加而减小，较小的分子量有利于挥发分的扩散迁移，同系物中分子量较小的物质其分子极性、分子间作用力等也是影响扩散系数的因素。
　　亨利系数可表示挥发分在气液两相中的分配能力以及挥发分在气液两相中的迁移方向和迁移速率，是脱挥传质过程的重要参数。本文通过对正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷等正构烷烃在PDMS聚合物中的亨利系数的实验研究，发现了温度、聚合物黏度、挥发分的种类(分子量或碳原子数)等因素对亨利系数的影响规律。研究结果表明亨利系数与温度的关系符合阿累尼乌斯方程，正构烷烃在聚合物溶液中的亨利系数随着挥发分的分子量增加而减小，而聚合物黏度对挥发分的平衡分压及亨利系数影响较小。
　　对静态孔结构和板缝结构下高黏流体的自由降膜过程进行实验研究和数值模拟，研究了物性、操作条件以及结构参数对高黏流体的流动和成膜面积的影响，建立相应的流动模型与成膜面积计算模型，验证了采用VOF方法计算降膜宽度和降膜速度结果的可靠性，为高速分散脱挥器中液丝的分散和流动特性的数值模拟研究提供了方法基础。
　　基于静态结构降膜的实验研究和数值模拟，对高速分散器中液丝的形成和拉伸过程进行了实验研究和数值模拟，主要包括转子转速、流体黏度、表面张力等因素对液丝的宽度、停留时间、速度等的影响。研究结果表明，在液丝拉伸的过程中，其轨迹符合阿基米德螺线形态，且液丝宽度与液丝黏度成反比，表面张力对液丝的运动轨迹和宽度影响不大。基于液丝的拉伸过程无返混的假设，采用拉格朗日方法中建立了液丝的表面更新-拉伸(SRS)模型。
　　起泡脱挥也是挥发分脱除过程中的重要阶段，在负压条件下聚合物中的挥发分以通过扩散进入气泡，气泡在经历核化、生长、聚并等阶段后，最终在气液界面破裂，完成挥发分向气相空间的传递。本文采用实验的方法研究了气泡成核后在不同黏度和压力的体系中生长变大的速率、停留时间，结果表明系统的绝对压力越低，气泡的直径增长速度越快，当绝对压力小于10kPa时，气泡增长速率明显增大;较高黏度体系中气泡直径的生长速率较为缓慢，明显小于低黏度体系，在5kPa下不同黏度溶液中气泡的生长速率远远超过15kPa压力下所有黏度的溶液。
　　基于上述重量分析实验、流体可视化实验、分子模拟和CFD数值模拟结果，建立了高速分散器脱挥过程的三个模型:聚合物中挥发分分子的扩散系数动态模型，高速分散脱挥器中液丝的表面更新模型以及起泡脱挥过程中气泡周围液相中挥发分浓度分布模型。三个模型串联了扩散系数、亨利系数等基础数据并描述了高速分散脱挥器内扩散传质、表面更新、气泡生长的过程，可为高黏聚合物脱挥过程装置的结构设计和优化提供指导。