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Chemical Engineering

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ポリジメチルシロキサンを付加重合の動力学
 

ポリジメチルシロキサンを付加重合の動力学

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ポリマーは、ユビキタス産業と製造業のすべての面で見つかった化合物クラスです。最も重要な特性・分子量・重合度の 2 つは他のバルク特性から派生する必要があります。その物理的特性は、その化学構造によってのみ定義は、他の物質とは異なり、ポリマーはまた重合し、分子量の程度受けます。化学的に同一のポリマーは堅く、壊れやすい固体、すべてこれらの物性をベースにゴムを液体からあります。、分子量などの微視的属性は直接測定することは困難なので、これらの重要な特性を推論する粘度、密度、および光散乱などの一括プロパティを使用できます。このビデオはポリジメチルシロキサンの PDMS、バッチ重合を説明し、その分子量とその粘度から重合度を決定します。

まず、ポリジメチルシロキサンや PDMS の一括作製に注目しましょう。重合反応は、その機構、原子炉の種類、製品の特性によって分類されます。PDMS、場合、イニシエーターは順番、さらにモノマーと反応を介して拡張可能な高分子鎖を生成するモノマーと反応します。この反応機構は付加重合といいます、副産物の不在によって特徴付けられます。原子炉の選択反応特性に依存し、製品の特性に影響を与えます。通常タンク、攪拌機、加熱または冷却システムの構成、バッチ炉は、クローズド システムの反応は、控えめな手順で追加され、時間の経過と共に反応が許可として動作します。バッチ炉は、小規模反応反応の低量の使用など新しいプロセスが開発されているが、または製品のいくつかのグレードを合成する優先されます。彼らはよく重合に使用されます。PDMS は溶剤、バルク重合として知られている条件なし端ブロッカー、イニシエーター、モノマーから合成されます。溶剤の不在は、ポリマー加工、副産物と触媒ポリマーから簡単に区切られるために簡略化されます。ただし、温度制御されなければならない慎重に、水冷ジャケット、爆発で生じる発熱の暴走を防ぐためと同様。反応条件に関係なく、製品、粘度などの物性測定数平均分子量及び重量平均分子量が推定されます。モノマーの分子量で数平均分子量を割ったと、平均チェーンの長さまたは変換と反応の順序に関連している重合度。重合の基礎がわかれば、PDMS の小規模バッチ反応を動作し、反応速度を決定する方法を見てみましょう。

手順を開始するには、反応容器に接続されている窒素ボンベを開きます。機器が運用と良い仕事の順序でことを確認最初のシーケンスを実行します。次に、真空ポンプに手動バルブを閉じることによってリークのシステムをテストします。5 分待ってから圧力上昇が水銀の 600 ミリメートルを超えないことを確認してください。任意の残りの雰囲気を削除するバルブを再度開きます。最後に、手動バルブを閉じるし、窒素システムを埋めます。プログラムの 3 つ目のモジュールは、原子炉に環状モノマーを追加します。低い量の食材、触媒と終了ブロック加算タンクと呼ばれる小さい漏斗を介して追加されました。原子炉は満席であり、重合のため準備ができています。第 4 回プロセスを起動し、温度を監視します。それが 105 度以上上昇したサンプル描画ポイントから液体のサンプルの収集を開始します。因数を少なくとも 8 分の間隔で収集します。重合が平衡に達したときを知っている、攪拌機の電力使用量を監視します。力増加が止まっている、反応は完了です。この時点で、二酸化炭素タンクとバルブを開き、反応触媒を中和するために完全なプッシュ ボタンを押します。ストリッピングのシーケンスを開始するには、真空ポンプ手動バルブを開き、高い温度で 15 分間実行を許可します。この時点で、完全な除去を選択し、フラスコに反応から低いボイラーを収集します。自動化されたプロセスを実行するクールダウンを許可します。製造元の指示を使用して、回転粘度計で収集されたサンプルを測定します。速度の設定が高すぎる場合は、読書は取得されず、低い速度が選択されます。これらの値は、ポリマーの分子量分布を決定するために使用されます。

比較的単純な粘度測定から多くの情報を取得できます。PDMS サンプルの粘性を割ってその密度、動粘度が得られます。バリーの関係など実証方程式関連粘度平均分子量を粘度です。粘度平均分子量で 1.6、PDMS のためのもう一つの経験的要因割った数平均分子量、高分子鎖あたり平均重量。このモノマーの重量で割った平均鎖長や重合、高分子の単量体の単位の数の程度。ただし、計算チェーンの長さに非反応モノマーが含まれていますので、人為的に低くなります。小数の変換の補正を適用する必要があります。粘度平均分子量との反応時間と PDMS 重合度の典型的な結果を示します。この反応で低重合度最終の結果大量の鎖の成長を停止し、トリメチル エンド グループを形成、最後ブロッカーが使用されました。小数部の変換は、時間の関数として決定できます。不可逆的な反応とポリマーが一定のチェーンの長さで生産されたと仮定すると、によって妥当性が確認されると、最初の注文をするモノマーに対して反応次数を求めた。0.054 逆分の速度定数算出した、0.06 逆分同様の条件でこのモノマーの最初順序率の定数を報告する他の調査に同意するものとします。

合成ポリマーは、工業や商業規模の両方の製品の広い範囲で発見されます。いくつかの一般的な例を見てみましょう。シロキサンポリマー、PDMS などは、射出成形など、いくつかのテクニックを介して産業形成できます。彼らは、潤滑剤、シール剤、洗剤、電気絶縁、塗料、医療機器などさまざまな用途に適しています。医療用インプラントとこのプロトタイプなどのプローブは、特定のノートの PDMS 非有害で、最小限の毒性学的影響と適度に集中された酸に抵抗する、拠点します。これらの理由から、FDA は医療分野で PDMS の使用を承認しました。PDMS の合成は、開環重合、鎖成長重合の一般的な形式の例です。開環重合のチェーンは繰り返し連続反応性ポリマー センターを形成するための環状モノマーを開きます。システムによっては、反応の中心は、ラジカル、アニオン、カチオンをすることができます。これはターンでは、押出問題を引き起こすことができます、しかし、このプロセスは分子量分布の厳密な制御をできます。それは、いくつかのより高い分子量のポリマーの混合物より均一の押し出しを提供することが示されています。

付加重合のゼウスの概要を見てきただけ。重合とモノマー変換とカイネティクス粘度がどのように判定できる両方の概念を理解する必要があります今。見ていただきありがとうございます。

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