ISSN:
0025-116X
Keywords:
Chemistry
;
Polymer and Materials Science
Source:
Wiley InterScience Backfile Collection 1832-2000
Topics:
Chemistry and Pharmacology
,
Physics
Description / Table of Contents:
It was found that at low residence time τ there is only one solution of the mass balance equation and only one steady state of the isothermal continuous stirred tank reactor applied in this work. Increasing τ leads to a region with three solutions corresponding to two stable and one unstable steady states. The “upper” stable steady state at high conversion becomes less sensitive against disturbances with increasing distance from the labile steady state.With the reactor in the “upper” steady state (conversion x ≈ 95%) periodic cycles of surface tension σ and particle number N are observed, polymerization rate RP and x remaining constant. In periods without particle formation N decreases with time t according to N = N0·e-t/τ.x ≈ 95% causes diffusion control of the termination reaction, the number of radicals per latex particle being n̄ ≈ 4 even in small particles. Thus, the normal subdivision effect of emulsion polymerization is eliminated, kinetics correspond to homogeneous polymerization. Therefore, n̄ increases linear with particle volume v and RP remains constant and independent of N. Very big latex particles with diameter D̄ = 1,6.10-4 cm and n̄ = 35000 are observed shortly before particle formation starts again.The limit cycles found in this work have been explained on a qualitative basis, a quantitative treatment is still lacking.
Notes:
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 vbr und damit U konstant bleiben. Im Zeitraum ohne Teilchenneubildung nimmt N mit der Zeit t gemäß N = N0·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 vbr 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.
Additional Material:
9 Ill.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1002/macp.1974.021750218
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