本文關(guān)鍵詞：二氧化碳—水—聚苯乙烯三元體系的相平衡研究

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【摘要】：發(fā)泡劑在聚合物中的溶解度及聚合物溶解氣體后的膨脹是影響聚合物發(fā)泡材料特微泡孔結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的重要因素。本文主要研究了CO2、H2O發(fā)泡劑在聚苯乙烯(PS)中的溶解平衡,通過建立相應(yīng)的理論模型,預(yù)測二元或三元體系的氣液平衡,分析純的CO2、H2O及其混合物在PS中的溶解行為及影響因素、PS在不同溶解度下的膨脹系數(shù)。主要研究內(nèi)容包括：以密度泛函理論模型為基本框架,用非均相理論同時(shí)確定體系均相平衡性質(zhì)和非均相界面性質(zhì),并通過相平衡,同時(shí)確定純的或混合發(fā)泡劑在PS中的溶解度和PS的膨脹系數(shù)。模型構(gòu)建過程為：基于改進(jìn)的基本度量理論構(gòu)建硬球排斥作用的Helmholtz自由能泛函；應(yīng)用積分方程理論求解不同作用(色散、靜電)的直接相關(guān)函數(shù),構(gòu)建吸引作用的自由能泛函表達(dá)；通過類比于Rosenfeld構(gòu)建硬球密度的方法獲得參考流體的空穴相關(guān)函數(shù),并利用該函數(shù)構(gòu)建PS的成鏈作用的自由能密度泛函。預(yù)測了CO2-PS和H2O-PS這兩個二元體系的相平衡、界面密度分布,由相平衡可分別確定CO2和H2O在不同壓力下在PS中的溶解度、PS的膨脹系數(shù),經(jīng)與相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較可知,理論預(yù)測值的平均偏差小于5%,預(yù)測結(jié)果可靠。建立了用非均相理論計(jì)算三元體系相平衡的基本方法,通過對比簡單的烷烴三元體系的實(shí)驗(yàn)值可知,本文所提出的非均相模型三元體系相平衡計(jì)算方法預(yù)測精度小于5%,表明該方法可用于分析和預(yù)測三元體系的相平衡。研究了CO2(1)-H2O(2)-PS(3)體系的相平衡,分析了CO2和H2O形成的混合發(fā)泡劑在PS中的溶解度,重點(diǎn)討論了有H2O存在條件下對CO2溶解性能的促進(jìn)作用,及由此導(dǎo)致的界面密度的變化。在此基礎(chǔ)上,評估了PS的膨脹系數(shù),分析了H2O存在對PS膨脹性質(zhì)的影響,為混合發(fā)泡劑用于聚合物發(fā)泡提供了重要的物性參數(shù)計(jì)算及分析方法。
【關(guān)鍵詞】：二氧化碳 水 聚苯乙烯 密度泛函理論 相平衡
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O642.42
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 緒論15-31
• 1.1 前言15-16
• 1.2 計(jì)算相平衡理論模型16-29
• 1.2.1 理論的發(fā)展16-17
• 1.2.2 統(tǒng)計(jì)締和流體理論模型17-20
• 1.2.3 積分方程理論20-22
• 1.2.4 密度泛函理論模型22-29
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容29-31
• 第二章 二元混合物的相平衡31-51
• 2.1 前言31
• 2.2 模型建立及計(jì)算過程31-38
• 2.2.1 理論模型32-35
• 2.2.2 徑向分布函數(shù)35-37
• 2.2.3 密度剖面37-38
• 2.3 結(jié)果與討論38-49
• 2.3.1 力場參數(shù)的選取38-43
• 2.3.2 二元體系的相平衡43-45
• 2.3.3 聚苯乙烯的膨脹系數(shù)45-47
• 2.3.4 二元體系的界面密度分布47-49
• 2.4 本章小結(jié)49-51
• 第三章 三元混合物的相平衡51-61
• 3.1 前言51
• 3.2 三元混合物的理論模型51-53
• 3.2.1 模型構(gòu)建的構(gòu)建51-52
• 3.2.2 三元混合物中相平衡的計(jì)算方法52-53
• 3.3 結(jié)果與討論53-59
• 3.3.1 三元體系的相平衡53-57
• 3.3.2 三元體系的界面密度分布57-59
• 3.4 本章小結(jié)59-61
• 第四章 二氧化碳-水-聚苯乙烯的相平衡61-71
• 4.1 前言61-62
• 4.2 結(jié)果與討論62-69
• 4.2.1 二氧化碳-水-聚苯乙烯相平衡62-68
• 4.2.2 二氧化碳-水-聚苯乙烯密度剖面圖68-69
• 4.3 本章小結(jié)69-71
• 第五章 結(jié)論71-73
• 參考文獻(xiàn)73-79
• 致謝79-81
• 作者簡介81-83
• 導(dǎo)師簡介83-85
• 北京化工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文答辯委員會決議書85-86

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

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2 施小慶;趙良知;;擠出水發(fā)泡聚苯乙烯及影響因素[J];高分子材料科學(xué)與工程;2010年07期

3 吳曉丹;彭玉成;蔡業(yè)彬;;超臨界二氧化碳/聚苯乙烯擠出發(fā)泡的單相溶液[J];華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年04期

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本文編號：580597