聚烯烃悬浮液制备和流变特性的研究

精细石油化工进展第10卷第2期32ADVANCES IN FINE PETROCHEMICALS聚烯烃悬浮液制备和流变特性的研究富雯婷管民李惠萍胡子昭(新疆大学化学化工学院,乌鲁木齐830008)摘要配制了2种不同悬浮基液的聚烯烃悬浮液,选择合适的分散方法，考察了聚烯烃颗粒粒度聚烯烃固含量及剪切应力对悬浮液表观粘度的影响。2种聚烯烃悬浮液剪切速率和剪切应力的关系均符合Casson方程。用4个常用的相对粘度与固相体积分率关联式对实验结果进行验证,结果表明:对于异辛醇悬浮体系,Chong模型最适合;对于正丁醇悬浮体系,Eilers模型最适合。要配制较高固含量的聚烯烃悬浮液应选用正丁醇做悬浮基液。关键词聚烯烃悬浮液 表观粘度 流变特性在聚合物的实际应用中经常遇到悬浮体系,2结果与讨论研究聚合物悬浮体系的性质,对于后处理、物料输2.1超声 波分散对聚合物悬浮液的影响送都很重要。为进-步探讨聚合物悬浮液的流变超声波的机械作用可促成液体的乳化、凝胶学行为,通过采用2种不同悬浮基液将聚烯烃颗的液化和固体的分散。将配制的聚烯烃悬浮液置粒配制成悬浮液,研究了分散方法、聚烯烃粒度、于超声波中,考察超声波是否有利于聚烯烃颗粒聚烯烃固含量对悬浮液的影响。采用旋转粘度计在悬浮基液中的分散,结果见表2。测量聚烯烃颗粒非水悬浮体系的流变特性,为聚表2悬浮体 系在超声波中的分散现象烯烃悬浮液的配制和应用提供依据。超声波处理异辛醇悬正丁醇悬1实验时间/min浮体系5有少量团聚，有流动性有少量团聚,有流动性1.1 原料0有少量团聚.有流动性出现块状团聚.析出溶液实验中所用聚烯烃颗粒的制备见文献[1]。s有少量团聚,流动性较差出现大块团聚 ,析出溶液2种悬浮基液分别为:(1)异辛醇和溶纤剂A的出现块状团聚，流动性差出现 大块团聚，析出溶液混合溶液(简称异辛醇悬浮基液),(2)正丁醇和注:聚烯烃固含量(质量分数)均为35%。溶纤剂A的混合溶液(简称正丁醇悬浮基液)。由表2可知,2种悬浮体系均不能用超声波悬浮基液组分的相关参数见表1。进行分散。分析原因:由于超声波频率高,能量表1悬浮基液组分 相关参数大,被聚烯烃悬浮颗粒吸收时会产生显著的热效项异辛醇.溶纤剂A正丁醇应;而实验所用聚烯烃热稳定性较差,受热易团沸点/气184.0171.1117.5聚。因此,配制悬浮液只能用恒速搅拌器对悬浮凝固点/心- 70.0-40.0-90.2液进行搅拌分散,而不能用超声波来分散。相对密度0.8340 0. 9 0080.8 109粘度/mPa.g9.803.152.95.2 聚烯烃颗粒粒度对悬浮液表观粘度的影响比热容/kJ. (kg. K)-12. 342.33在正丁醇悬浮基液中,分别加入40目(0.63分子质量/kg : kmol-'1301187mm)和26目(0. 71 mm)筛分的聚烯烃颗粒,于恒1.2实验方法速搅拌器中分散，测定不同粒度聚烯烃悬浮液的将制备的聚烯烃颗粒用标准分样筛筛分,按表观粘度,结果见表3。由表3可知,这2种粒度-定固含量加人到2种悬浮基液中。分别用超声的悬浮液的表观粘度几乎相同,说明粒度对聚烯波清洗器和直流恒速搅拌器分散制备悬浮液,以烃悬浮液的粘度没有影响。以下实验均采用粒度优选出制备均匀稳定的悬浮液的方法。用NDJ-为26中国煤化工5S旋转粘度计测量聚烯烃悬浮液的表观粘度,剪切速率由转速求得。测试条件为2号转子,测试MHCNMHG收稿日期:2008-11 -18。温度为33 C。作者简介:富雯婷,在读硕士研究生,主要从事油晶输送与节能。2009年2月富雯婷等聚烯烃悬浮液制备和流变特性的研究3:表3不同粒度的聚烯烃悬浮液表观粘度350表观粘度/mPa.5300搅拌速度/r . min40目26目异辛醇悬浮体系6(31.7031.35E200t3(39. 4040.04 .1262.0062.30正丁醇悬浮体系93.0092.7510050 L2.3 聚烯烃固含量对悬浮液表观粘度的影响3638固含量.% .测定了不同聚烯烃固含量(质量分数,下同)图1聚烯烃 固含量对悬浮液表观粘度的影响的悬浮液在转速为60r/min时的表观粘度,结果见图1。由图1可明显看出,异辛醇悬浮体系的2.4剪切速率对悬浮液表观粘度的影响表观粘度随聚烯烃固含量的变化很大,当固含量剪切速率对悬浮液粘度的影响主要是剪切使超过36%时,表观粘度急剧增大,超出所选转子得粒子的凝聚块团得到分散,其中包埋的流体被的测量范围;而正丁醇悬浮体系的表观粘度随聚释放成为自由流体,这相当于体系的有效固含量烯烃固含量的变化较小。因此,要配制高固含量下降。图2为聚烯烃固含量不同的异辛醇和正丁的悬浮液应选正丁醇为悬浮基液。醇悬浮体系的表观粘度随剪切速率变化曲线。900500正E丁醇悬浮估系◆30%80030%。700一O- -32%---34%500 t-▲-34%品600个- -36%-38%400 t合400300F书200必2000 4060 80205080 100剪切速率/s-+剪切速率/s 1图2聚烯烃悬浮液的表观粘度与剪切速率的关系曲线从图2可知,2种聚烯烃悬浮液表观粘度均凝聚性越强的悬浮体系受剪切速率的影响越随剪切速率的增大而减小，呈明显的剪切稀化性大,开始出现非牛顿性时所对应的固含量越质,即这2种聚烯烃悬浮液均呈现Casson型。这低(2]。尤其是在高浓度下,这种变化更大。对不种性质是由于悬浮体系中颗粒粒度较细,颗粒易同剪切速率下的实验数据用Casson方程关联:产生局部团聚。颗粒团聚的大小影响了悬浮体系τV=τ,以+ kry&'"的粘度大小,当悬浮体系受剪切流动时.局部团聚式中,τ为剪应力(Pa),T,为Casson 屈服应受到切应力作用而解聚;剪切速率越大,解聚程度力(Pa),k=ηo'2 ,η。为Casson粘度(Pa . s) ,y&越高,从而使悬浮体系的表观粘度不断降低,并呈为剪切速率(s~')。现出剪切稀化的性质。以y&'?对r'做图(见图3)。异辛醇悬浮体系/正丁醇悬浮体系▲+ -32%t -34%5.5t-心-34%436%是6- 38%; 4.3.53.0中国煤化工-2.51011剪切速率/s : IMHCNMHG图3聚烯烃悬浮液剪 应力(r2)与剪切速率(y&"2)的关系曲线精细石油化工进展第10卷第2期34ADVANCES IN FINE PETROCHEMICAIS由图3可看出,实验范围内不同固含量的聚式中,φ为固相体积分率s为固相质量分率，烯烃悬浮液τ12与y&'2有较好的线性关系,根据ρp为聚合物的密度,p液为悬浮基液的密度。当直线的斜率和截距可求得模型参数h和τ,悬浮基液的密度和聚烯烃的密度相等时，就有:(见表4)。φ=f表4聚烯烃悬浮液不同固含量时的k 和τ,值相对粘度是悬浮液的粘度与悬浮基液的粘度固含量,%异辛醇悬浮体系正 丁醇悬浮体系之比(η,),相对粘度与固相体积分率之间的关联，式,常用模型如下:300. 3602.520. 2482.35320. 3953.160. 288Landel模型:m.=(1-中)0.4393. 350.3422.70360. 4694.73 .0. 3924.78Quecmada模型[):n.=(1-气中)380.5495.59φ/φm |2由表4可看出,固含量相同时，异辛醇悬浮体Chong模型(":n.=(1+0.75 i1 -φ/φm/系的k值比正丁醇悬浮体系的k值略大,且异辛Eilen模型:m,=(1+1:.5醇悬浮体系的屈服应力T,也比正丁醇悬浮体系的大。一般认为,屈服应力是由于流体存在某种以上模型公式中,φm是当粘度趋向无穷大时微结构,当外加应力小于屈服应力时,不能破坏这对应的固相体积分率,在Quemada 模型中种结构,流体不发生流动。因此可推断,在异辛醇φ_ =2/k。悬浮体系中由于异辛醇对聚烯烃颗粒有一定溶胀4个模型公式的最大固含量与实验测量值性,使聚合物颗粒形成-定强度的微结构,从而使(见表5)的拟合曲线见图4所示。屈服应力增加。表52 种悬浮体系相对粘度的实验测量值2.5不同模型的最大固含量 与实验测量值的比较相对粘度为使聚烯烃颗粒稳定悬浮.配制悬浮液时将聚烯烃固含量,%异辛醇悬浮体系正丁醇悬浮体系悬浮基液的密度和聚烯烃的密度调配为- -致。因27. 8723. 14此,配制的悬浮液体系的固相体积分率与固相质28.92量分率应相等,见下式(2):40.3737.0548.1454.11fp基e中“(ρ -Pr) +pr1058. 6188.225000异辛醇悬浮体累90F80正丁醇悬浮体系4000 F■实验值日3000赵701●实验值LandeL提60Eilers 。要2000)hong客50个Qucmde>\Landel40100034 3固含量, %图4不同模型的最大 固含量与实验测量值的拟合曲线由图4知,对于异辛醇悬浮体系,Chong模型性。可见要配置较高固含量的聚烯烃悬浮液可选最适合,其最大固含量为39% ,而实验中在固含量正丁醢做县浮其沾此结论 与前面讨论结果吻合。中国煤化工为38%时悬浮液就失去了流动性。对于正丁醇悬3结!YCNMHG浮体系,Eilers模型最适合,其最大固含量为45%，而实验中在固含量为41%时,悬浮液就失去了流动(1)本实验配制聚烯烃悬浮液不能用超声波2009年2月富雯婷等.聚烯烃悬浮液制备和流变特性的研究35进行分散,只能用恒速搅拌器对悬浮液进行搅拌参考文献分散。赵梦奇.曹军,奚惠民等低温粉碎对烯烃聚合物相对分子量(2)异辛醇和正丁醇为基液的聚烯烃悬浮液的影响.精细石油化工，2007 ,24(5):5-7的表观粘度随剪切速率的增大而减小，这2种聚2王卫平 ,培韵.宋尧本等聚合物链浮体系的流变特性.浙江大学学报, 1989 ,23(6):794 - 801烯烃悬浮液均呈现Casson型。且异辛醇悬浮体3 Quemada D. Rheology of Concentrated Disperse Systems and Min-系的k和τ,值均比正丁醇悬浮体系的值大。imum Enengy Dissipation Prineiple. Rheol Acta, 1977,16(1):82(3)从实验和模型拟合均可得出.要配制较高固含量的聚烯烃悬浮液应选正丁醇做悬浮4 ChongJS, Chistansen E B, Raer A D. Rheology of Concentret.基液。ed Suspensons. Appl Polym Sei, 1971, 15(8) :2007 -2021Preparation and Rheological Properties of Polyolefin SuspensionFu Wenting Guan Min Li Huiping Hu Zizhao( College of Chemistry & Chemical Engineering , Xinjiang University, Urumqi 830008)Abstract Two polyolefin suspensions were prepared using different suspension base fAuid. The efects o{particle size and solid content of the polyolefin on the apparent viscosities of the polyolefin suspensions were in-vestigated by suitable methods of dispersion. The relation between shear rate and shear stress of the polyolefinsuspensions accorded with Casson equation. Four correlation equations of relative viscosity and solid volumefraction were used to validate the test results. Chong model and Eilers model could be fit for isooctanol and n -butanol suspension system respectively. n - Butanol would be selected as suspension base fluid to prepare thepolyolefin suspension with higher solid content.Key Words polyolefin suspension, apparent viscosity, rheological propertyBP和Verenium强强联手推进纤维素乙醇项目能源巨头BP和Verenium公司日前表示,双方已经签署协议组建一个出资比例为50:50的合资公司开发和商业化非食物性原料纤维素乙醇项目,双方承诺在该项目上投入4500万美元资金。该合资公司将充当商业实体运作BP - Verenium合作第- -阶段期间正在开发和已证实的纤维素乙醇技术。这次双方合作的目标是推进位于美国佛罗里达州Highlands的美国首个商业化纤维素乙醇生产项目的发展,同时还将负责纤维素乙醇技术的推广“应用。据Verenium公司总裁CarlosA.Riva表示，此次.合作是奠定双方在美国纤维素生物燃料领域领先地位的重要-一步。BP生物燃料北美公司负责人Sue Ellerbusch 表示,与Verenium公司的进-一步合作表明了我们计划短期内实现纤维素乙醇投放美国燃料市场的承诺。双方的合作实现了强强联手,我们拥有技术、工程和市场营销的优势,可以更快更好地向市场提供纤维素乙醇产品。据悉,位于佛罗里达州Highlands的美国首个商业化纤维素乙醇装置将于2010年破土动工。这个设计年产能为3 600万加仑的间二甲苯的投资估计在2.5~3亿美元。该装置有望在2012年建成投产。合资公司同时还计划在美国海湾沿岸地区投资新建第中国煤化工TY HCNMHG华摘译自道琼斯