Mehrfache stationäre Zustände und periodische Teilchenbildung bei der Emulsionspolymerisation von Styrol im kontinuierlichen Rührkesselreaktor
✍ Scribed by Ley, Gregor ;Gerrens, Heinz
- Publisher
- Wiley (John Wiley & Sons)
- Year
- 1974
- Weight
- 865 KB
- Volume
- 175
- Category
- Article
- ISSN
- 0025-116X
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✦ Synopsis
Abstract
Es wurde gefunden, daß bei kleiner Verweilzeit τ nur eine Lösung der Massenbilanzgleichung für den in dieser Arbeit verwendeten isothermen Rührkesselreaktor und damit nur ein stationärer Betriebspunkt existiert. Durch Erhöhen von τ wird ein Bereich mit drei Lösungen und entsprechend zwei stabilen und einem labilen Betriebspunkt erreicht. Der “obere” stabile Betriebspunkt bei hohem Umsatz ist um so unempfindlicher gegen Störungen, je weiter er vom labilen Betriebspunkt entfernt liegt.
Beim Arbeiten des Reaktors im oberen Betriebspunkt (Umsatz U ≈ 95%) treten periodische Schwankungen von Oberflächenspannung σ und Teilchenzahl N auf, während die Bruttoreaktionsgeschwindigkeit v~br~ und damit U konstant bleiben. Im Zeitraum ohne Teilchenneubildung nimmt N mit der Zeit t gemäß N = N~0~·e^−t/τ^ ab.
Wegen U ≈ 95% ist die Abbruchreaktion diffusionskontrolliert und die Radikalzahl pro Latexteilchen schon bei kleinen Teilchen n̄ ≈ 4. Der Unterteilungseffekt der Emulsionspolymerisation ist dadurch ausgeschaltet, die Reaktionskinetik entspricht weitgehend derjenigen bei homogener Polymerisation. Deshalb nimmt n̄ proportional dem Teilchenvolumen v zu, und v~br~ bleibt unabhängig von N konstant. Kurz vor Wiedereinsetzen der Teilchenbildung treten sehr große Latexteilchen mit Durchmesser D̄ = 1,6.10^−4^ cm und n̄ = 35000 auf.
Die beobachteten Oszillationen lassen sich qualitativ plausibel machen; eine quantitative Beschreibung steht noch aus.