超臨界CO2在聚苯乙烯熔體中的擴散系數

作者：王都陽,蔡圳南,黃興元,王龍,李孟山

摘要：微孔發泡材料的質量與超臨界CO2在聚合物熔體中的溶解量和溶解速率緊密相關,采用有限元模擬的方法得出不同條件下的等效擴散系數來表征溶解速率。首先,通過基于體積法的實驗裝置測出不同條件下超臨界CO2在聚合物熔體中的溶解量;其次,通過COMSOL軟件計算得出不同的擴散系數下溶解量的變化,最后通過實驗值與模擬計算值之間的對比,得出不同條件下,超臨界CO2在聚合物中的等效擴散系數,并分析了誤差來源。結果表明,超臨界CO2在聚苯乙烯(PS)熔體中的溶解量隨著壓力的增加而增加,相反,隨著溫度的升高呈下降的趨勢;模擬計算所得等效擴散系數與實驗保持一致,溫度與壓力的增大都會提高擴散系數的數值;模擬的溶解平衡時間與實驗的溶解平衡時間之間的誤差不超過20%。實驗結果與模擬計算的結果吻合較好。因此,計算溶解量及等效擴散系數具有重要意義,可為微孔發泡工藝提供理論指導。

發文機構：南昌大學江西省高性能精確成型重點實驗室 江西交通職業技術學院 東華理工大學江西省聚合物微納制造與器件重點實驗室 贛南師范大學物理與電子信息學院

關鍵詞：超臨界二氧化碳聚苯乙烯溶解量擴散系數supercritical carbon dioxidepolystyrenedissolved amountdiffusion coefficient

分類號： TQ325.2[化學工程—合成樹脂塑料工業]