聚合物擠出過程停留時間分布的在線檢測新方法
時間:2005-10-14
許忠斌 馮連芳** 王爐鋼 張才亮
（浙江大學 化學工程聯合國家重點實驗室聚合反應工程分室，杭州 310027）
HU Guo Hua (胡國華)
Laboratory of chemical engineering sciences, CNRS-ENSIC-INPL 1 rue Grandville BP 451, 54001 Nancy, Franc
**通訊聯系人：馮連芳, E-mail：fenglf@mail.hz.zj.cn
聚合物擠出過程停留時間分布(RTD)的在線檢測越來越受到重視，文獻[1][2]報道了基于不同性質示蹤劑的多種RTD的在線檢測方法，以及所采用的不同的檢測裝置。在分析各種RTD在線檢測方法基礎上，作者研制了一種聚合物停留時間分布在線測量裝置，其測量原理為：由參比探測器監視紫外光源發射特定波長的紫外光，采用光纖探頭的一部分光纖從光源輸送入射光線，照射以定量間隔地加入示蹤劑的被加工聚合物，被加工聚合物中的示蹤劑受激發而產生相應特定波長的微光。光纖探頭的另一部分光纖將產生的微光傳輸到微光探測器，由微光探測器接收微光信號，再經放大器及信號處理單元，由計算機采樣，并實時顯示停留時間分布模擬信號隨時間變化曲線圖。
本聚合物停留時間分布在線測量裝置如圖1所示：紫外光源依次與耦合器、光纖探頭、微光探測器、放大器、信號處理單元、計算機相接，紫外光源依次與參比探測器、信號處理單元、計算機相接。本裝置直接將光纖探頭放入聚合物加工設備中，直接將光激發能傳輸到被加工的流體上，再檢測隨后的微光發射量，實現聚合物停留時間分布在線測量。將光纖探頭安裝于擠出線的任意位置，可進一步用于聚合物局部停留時間分布的在線直接測量。用微光測量可采用濾光器，不僅克服了光反射法遇到的困難，消除加工設備例如雙螺桿擠出機的螺槽底部及螺棱表面反射光的影響；也便于探測信號的校準。
聚合物停留時間分布在線測量系統可靠性的評價包括以下三個方面：重現性、模擬微光信號和示蹤劑濃度的線性關系、不同方法測量得到的RTD函數的一致性。圖2為本裝置在線測量TSE-35型雙螺桿擠出機RTD的電壓－時間曲線（喂料速率10.7kg/h，螺桿轉速60rpm），三組重復性實驗得到的曲線疊加得很好，表明良好的重現性。電壓信號和聚合物中示蹤劑濃度的關系如圖3所示。可見，在實驗的示蹤劑濃度范圍內，兩者可以近似按線性關系處理。圖4顯示了離線取樣分析和在線測量得到的TSE-35型雙螺桿擠出機中的RTD曲線。喂料速率10.7kg/h、13.9kg/h，螺桿轉速60rpm、90rpm，離線分析和在線測量得到的各組RTD曲線一致性良好。
采用微光在線檢測新方法，實現聚合物擠出過程停留時間分布的在線測量，可進一步用于局部停留時間分布的在線直接測量。離線取樣分析和在線測量實驗得到的TSE-35型雙螺桿擠出機中的RTD結果相吻合。
參考文獻 1. G.H.Hu and I.Kadi. On-Line Measurement of the Residence Time Distribution in Screw Extruders, Polym.Eng.Sci.,39,930(1999).
2. T.J.A.Melo and S.V.Canevarolo. An Optical Device To Measure In-line Residence Time Distribution Curves During Extruders,Polym.Eng.Sci.,42,170(2002).
論文來源:2004年全國高分子材料科學與工程研討會論文集
