[发明专利]一种四氟乙烯与六氟丙烯共聚反应的数学建模方法

说明书

本发明公开了一种四氟乙烯与六氟丙烯共聚反应的数学建模方法，包括如下步骤：(1)提出模型假设；(2)根据四氟乙烯与六氟丙烯间歇聚合的反应机理，建立共聚基元反应网络；(3)根据共聚基元反应网络，建立半连续聚合动力学模型；(4)在半连续聚合动力学模型中添加模型参数，模型建立完毕。本发明利用模型计算和分析，得到理想的半连续聚合方法，指导实际生产，以达到得到组分、分子量均一的含氟共聚物的目标。同时节约人力、物料和时间的成本。

技术领域

本发明属于聚全氟乙丙烯聚合生产领域，具体涉及一种四氟乙烯与六氟丙烯共聚反应的数学建模方法。

背景技术

聚全氟乙丙烯(FEP)是四氟乙烯(TFE)与六氟丙烯(HFP)的共聚物，分子式：–[CF₂–CF₂]m–[CF₂–CF(CF₃)]_n–，其分子结构相当于PTFE分子链上的部分F原子被–CF3取代后形成的结构，也是完全氟化的结构。由于HFP单体的引入，破坏了PTFE分子链的对称性，降低了其结晶度、熔点和熔体黏度，使得FEP成为综合性能优异的氟塑料，且能采用挤塑、模压、喷涂等一般热塑性塑料加工方法进行加工。FEP性能上除了最高使用温度比PTFE低50℃外，其他性能与PTFE相当，同样具有优异的耐高低温性、耐候性、耐化学品性、电绝缘性、阻燃性和不粘性等。其主要是用于制作管和化学设备的内衬、滚筒的面层及各种电线电缆，被广泛应用于电子、电器、机械、化工、医疗等领域，尤其其高性能、高品质的电线电缆广泛应用于高温高频下使用的电子设备传输电线、电子计算机内部的连接线、航空航天和精密仪器用电线及特种用途安装线、油泵电缆和潜油电机绕组线。FEP产品主要包括模压级、挤出级和乳液级，其中很大部分是通过挤出法用来做电线电缆的绝缘层和护套材料。

聚合反应按操作方法可以分为连续式、间歇式和半连续式，其主要的不同在于反应体系中物料浓度和时间的关系。半连续操作即将部分物料分批加入或排出，因此可以通过改变各反应物料的加料方式，控制反应釜内各反应物的浓度，以达到控制反应产物分子量和组成的目的。

对聚合反应过程的数学建模能提高我们对聚合反应过程的理解，并可以快速预测各种复杂条件、因素对反应过程和聚合物性质的影响，对过程模拟和过程设计有很大帮助。只有深入理解了反应机理才能更有的放矢地开展技术优化提升工作。而且，数学建模的方法还可以在一定程度上代替实验法，根据产物的目标特征，快速找到达到此目标的聚合反应配方和过程。

目前国内在聚全氟乙丙烯的生产技术方面，大多延用早期从国外引进的生产工艺和方法，缺乏对反应机理的理解和认识，也缺乏动力学数据和聚合反应动力学数学建模方面的相关基础研究，难以精确调控聚合物组成结构、分子量，无法得到组成均一、分子量分布窄的含氟共聚物产品，这也是当前国内氟化工发展面临的主要问题之一。只有掌握反应机理和精准调控聚合物组成、分子量等结构的能力，才能精准把控产品的性能和质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种四氟乙烯与六氟丙烯共聚反应的数学建模方法，利用模型计算和分析，得到理想的半连续聚合方法，指导实际生产，以达到得到组分、分子量均一的含氟共聚物的目标。

一种四氟乙烯与六氟丙烯共聚反应的数学建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)提出模型假设；

(2)根据四氟乙烯与六氟丙烯间歇聚合的反应机理，建立共聚基元反应网络；

(3)根据共聚基元反应网络，建立半连续聚合动力学模型；

(4)在半连续聚合动力学模型中添加模型参数，模型建立完毕。