مدل‌سازي و شبيه‌سازي پديده رشد ذرات پليمري در فرآيند پليمريزاسيون امولسيوني استايرن

Modeling and Simulation of Growth in Styrene Emulsion Polymerization

تابه‌حال، ابعاد مختلفي از فرآيند پليمريزاسيون امولسيوني براي مدل‌سازي انتخاب‌شده‌‌اند. يكي از پديده‌هاي بسيار موثر بر خواص نهايي پليمر، پديده رشد است. پديده رشد با تاثير بر توزيع سايز ذرات نقش چشمگيري در كنترل خصوصيات محصول نهايي دارد. در اين پژوهش، با بررسي دقيق واكنش‌ها و نوشتن معادلات به‌صورت جزئي، سعي در مدل‌سازي اين پديده به‌صورت كامل شده است. رابطه‌ي ونزو براي محاسبه‌ي جز حجمي مونومر در ذرات، تصحيح شده است. الگوريتم حل براي مدل‌سازي با نرم‌افزار متلب نوشته‌ و نتايج حاصل از شبيه سازي با نتايج تجربي مقايسه شده است. با رسيدن مونومر به درصد تبديل 75% اثر ژل در سيستم غالب شده كه روابطي براي تصحيح نرخ هاي واكنش بر اساس اين اثر ارائه شده و نمودار‌ها با اعمال آن رسم شده‌اند. نمودار درصد تبديل مونومر در راكتور شبه بسته براي نرخ خوراك‌دهي پايين و همچنين نرخ خوراك‌دهي بالاي مونومر، جهت بررسي اثر نرخ خوراك‌دهي بر اين نمودار رسم شده است. اثر انعقاد در درصد تبديل بالا، با مصرف تعليق‌كننده آزاد قابل چشم‌پوشي نبوده و بايد در روابط اعمال شود. امكان وجود هسته گذاري ثانويه در ميزان خوراك‌دهي پايين وجود دارد.

Various dimention of emulsion polymerization process have been chosen for modeling til1 now. The growth is one of the effective phenomenon on ultimate properies. PSD has affected by this phenomenon ,so this accpect has had important influence on control of ultimate properies . Here, we try to model this system by considering different reaction and writing equations with details. Vanzo equation has been corrected for monomer volume fraction calculation. The solution algorithm have been written for solving with matlab software and simulation results have been compared with experimental data. Gel effect has dominated in this system when conversion is more than 75%, so equations have been adjusted to this effect and figures have been plotted correctly. Conversion figures have been plotted with two different monomer feedrate to evaluate monomer feederate effect on conversion. Coagulation has important effect on high momomer feedrate conversion. Secondary particle formation may have existed in this system