超临界流体制备多孔聚合物的传质特性研究

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超临界流体诱导相转化制备多孔聚合物技术是近年来提出的新工艺。研究该工艺过程的传质特性,分析“超临界流体-溶剂-聚合物”三相体系的传质机理,可以确定工艺参数如压力、温度、聚合物初始浓度、时间等对传质过程的影响,以便形成从传质动力学角度预测多孔结构的基本方法,这对工艺过程优化及工业放大应用具有重要意义。本文分别以超临界流体诱导相转化制备聚己内酯与聚乳酸多孔结构的传质过程为研究对象,建立了传质动力学模型,利用动力学计算结果模拟该工艺的传质过程,具体的研究内容和结果如下:1.建立了超临界流体诱导相转化工艺的传质动力学模型,针对不同体系,确定了模型参数的求解方法,对不同体系的聚合物制备过程进行模拟计算,并与实验结果进行对比,确定了该工艺制备聚己内酯和聚乳酸体系各自的最佳工艺条件。2.研究超临界流体诱导相转化工艺制备聚己内酯多孔结构过程所涉及的传质机理,对压力、温度、聚合物初始浓度、时间等传质过程的影响因素进行深入分析。模拟计算结果表明:制备聚己内酯多孔结构过程中,相转化形式为液液瞬时分相;压力的改变对于最终聚合物的孔结构形态影响较小;温度的提高可以明显增大多孔结构的孔径;聚合物初始浓度与聚合物多孔结构的孔径成反比。3.研究超临界流体诱导相转化工艺制备聚乳酸结构过程的传质行为。模拟结果表明:聚乳酸体系的相转化形式也属于液液瞬时分相;聚乳酸体系中,压力与温度的提升均会提高最终聚乳酸结构的孔径;聚合物初始浓度的提高可以得到孔径更小的聚合物多孔结构。通过建立“超临界流体-溶剂-聚合物”三相体系的传质模型,分析聚己内酯和聚乳酸不同体系相转化过程传质行为的差异,确定了超临界流体相转化法制备多孔聚合物工艺的设计理论和设计方法。为后续研究工作的开展和放大设计提供了依据。
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