单螺杆挤出机高温裂解制备高分子蜡的研究

摘要

聚乙烯蜡(PEW)又名高分子蜡，常作为一种重要添加剂被应用于塑料、染料、涂料等诸多行业中，近年来对其需求量不断增加。本文以单螺杆挤出机为裂解反应器、聚乙烯为裂解原料，研究不同裂解工艺对聚乙烯蜡产物性能的影响。主要研究工作如下:
　　1、在现有单螺杆挤出机的基础上，增设一定长度的连接管以延长聚乙烯原料的裂解时间，由挤出机挤出的高温液态聚乙烯蜡产物经自行设计的储罐实现冷却、储存及取样，完成单螺杆挤出机连续高温裂解制蜡实验装置的搭建;
　　2、根据聚乙烯的裂解原理，通过分析不同工艺条件下实验所得到聚乙烯蜡产物的性能参数，得到高密度聚乙烯(HDPE)在本实验装置内的动力学参数，建立HDPE在本实验装置内的裂解动力学分析模型，从而根据所建立模型预测HDPE在不同工艺条件下得到聚乙烯蜡产物的分子量大小，并通过装置进行了实验验证;
　　3、重点研究了裂解温度、螺杆转速对低密度聚乙烯(LDPE)、HDPE裂解所得聚乙烯蜡产物性能的影响，研究中发现HDPE裂解所得聚乙烯蜡产物在分子量分布、热稳定性等方面均优于LDPE裂解所得聚乙烯蜡产物。本实验研究中，聚乙烯蜡产物的分子量大小可通过调整裂解工艺加以控制，HDPE在裂解温度420℃、螺杆转速10rpm的优化工艺参数下裂解所得聚乙烯蜡产物的粘均分子量为3732，熔点为125.5℃，针入度低于1×10-1mm、热失重率低于5％。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 引言

1．1．1 聚乙烯蜡的性能

1．1．2 聚乙烯蜡的应用

1．2 聚乙烯蜡的生产

1．2．1 聚合法制备聚乙烯蜡

1．2．2 裂解法生产聚乙烯蜡

1．3 裂解法制备聚乙烯蜡装置

1．3．1 釜式裂解装置

1．3．2 管式裂解装置

1．3．3 挤出裂解装置

1．3．4 其他裂解装置

1．4 制备聚乙烯蜡的裂解机理

1．5 聚乙烯蜡的改性研究

1．6 本课题研究的意义、目的和主要内容

1．6．1 本课题研究的意义和目的

1．6．2 本课题的创新之处

1．6．3 本课题的主要研究内容

第二章 实验原料、设备、方案及性能测试

2．1 实验原料与实验设备

2．1．1 实验原料

2．1．2 实验主要设备及仪器

2．2 聚乙烯蜡样品的制备

2．2．1 实验装置的设计

2．2．2 样品的制备

2．3 技术路线

2．4 性能测试及表征

2．4．1 熔点测试

2．4．2 粘均分子量测试

2．4．3 数均分子量和分子量分布测试

2．4．4 针入度测试

2．4．5 热失重分析

第三章 单螺杆挤出机高温裂解HDPE制备PEW的理论模型

3．1 建立理论分析模型

3．2 理论分析模型计算

3．3 计算反应动力学常数

3．4 理论分析模型的验证与应用

3．5 本章小结

第四章 聚乙烯蜡的制备工艺及性能研究

4．1 原料的选择及其性能分析

4．2 高密度聚乙烯裂解制备PEW的工艺研究

4．2．1 螺杆转速对PEW产物性能的影响

4．2．2 裂解温度对PEW产物性能的影响

4．3 低密度聚乙烯裂解制备PEW的工艺研究

4．3．1 螺杆转速对PEW产物性能的影响

4．3．2 裂解温度对PEW产物性能的影响

4．4 聚乙烯蜡热稳定性分析

4．5 聚乙烯蜡产物的DSC分析

4．6 本章小结

第五章 结论

5．1 全文总结

5．2 课题有待研究问题

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者和导师简介