在线粘度计/反应釜用在线粘度/在线粘度传感器/在线粘度测量原理

摘要:分子量的物质一般叫聚合物或高分子化合物,分子量都高达几千甚至几百万。不同单体在催化剂或加热情况下经聚合反应得到理想分子量的聚合物。粘度聚合物分子量的重要标志,因此可以通过使用在线粘度计(英国HYDRAMOTION海默生振动式在线粘度计)的方法检测聚合反应过程的粘度来精确确定聚合反应的终点。

关键词: 在线粘度计;聚合反应;反应终点控制

 

聚合反应的粘度与聚合物的分子量有非常密切的关系,可以通过控制聚合反应过程中粘度的变化来控制聚合物的分子量。然而,聚合反应过程中粘度是处于一直变化中的,且粘度受到温度、压力、搅拌等各种因素的影响。因此,需要选择合适的粘度计进行测量,来达到最佳的产品质量控制。早期,聚合物生产商家采用毛细管粘度计、旋转式粘度计布氏粘度计等实验室型粘度计控制和测量聚合物的粘度和分子大小,非常消耗人力和时间,不能适应大规模工业化进程。

粘度是由流体内部分子结构之间的引力形成内摩擦,从而在外部表现为抵抗流体流动的能力,因此它间接地反映了流体分子结构及其分布状态。流体分为牛顿流体非牛顿流体

 

其中最为理想的流动形态是牛顿流体,

如图 1 所示。面积为 A

、相对距离为 dx 的两个液体

 

平面以速度差

dv 相对移动时, 它们之间将产生抵抗内部流动的趋势和阻力即剪应力,牛顿

 

流体的剪应力 F = F / A 与剪变率 S = dv / dx 之间是线性关系: F / S , 即为牛顿流体的粘度, 在温度、压力等相同条件下,其粘度不受剪切应力的影响,如图 2 所示。但是化工行业的大部分流体为非牛顿体,且多为剪切变稀流体,如图 3。非牛顿流体由结构和分子量互不相同的分子组合而成,因此剪切速率的变化将影响其测定值,这就给粘度的测定带来一定困难。

聚合反应常通过加热或者加催化剂的方法来进行反应,在聚合反应接近终点的时候反应速度迅速,需要进行精确控制(聚合反应见图 4)。德国某国际酚醛树脂生产商在酚醛生产中会碰到聚合反应速度控制不好的问题,且实验室采样检测时间相对滞后,常常不能够及时停止反应终点,因而造成产品不合格批次的产生,给工厂造成了很多可以避免的损失。前几年其公司采用了 hydramotion 海默生XL振动式在线粘度计连续的在线粘度监测方法,淘汰了传统的离线实验室粘度检测方法后,现在可以正确判断聚合反应的正确粘度和温度参数,有效的控制了不合格产品的产生。其公司采用的在线粘度计安装方式是反应釜壁直接安装,安装在反应釜接近釜底位置(见图 5),操作人员通过电子显示器观察到反应过程中粘度随时间变化的曲线,及时控制反应进程(见图 6)。

图 5.某公司在线粘度计安装的现场图片

以前,大部分聚合物生产厂家都使用实验室粘度计来进行物质粘


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