实时聚合物监测系统| - 188bet搏金宝,188金宝搏bet官网

甲基丙烯酸甲酯(MMA)是许多丙烯酸基聚合物的基本单体，其广泛应用包括密封剂、粘合剂、外部油漆和涂料，以及用于窗户和浴缸的抗碎面板。MMA的主要用途来自于它在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)聚合中的单体作用，这是一种高度透明和耐用的聚合物。PMMA最普遍的用途之一是用于制造油漆和涂料。PMMA在汽车涂料、油墨、金属涂料、工业涂料、地板抛光剂等生产中发挥着重要作用。

聚甲基丙烯酸甲酯可通过溶液、乳液或本体聚合的方式合成。这种过程的实时表征优于传统的QA/QC程序，后者需要对关键聚合物性能进行离线实验室分析。

ACOMP是一种实时在线监测系统，可在生产过程中持续分析聚合物性能。该智能制造系统使用一种众所周知的非色谱技术来测量单体和聚合物的浓度、特性粘度(IV)和重量平均分子量(Mw)。该系统的自动化和分析软件处理数据采集、分析和报告。除了一组探测器，该系统还包括多个规定的维护传感器，使其具有自我意识。对于工业或中试规模的应用，该系统可在一个完全净化，I类，II类机柜中使用。

ACOMP的制造商Fluence Analytics最近发布了该系统的第三代。最新一代的探测器可以在更高的温度下处理聚合物，从而为高分子量聚合物提供更高质量的数据。其他增强功能包括更广泛的分析功能，包括可选的机器学习、改进的用户界面、升级的检测器训练、具有更多诊断和系统健康监测功能的工业级泵送系统，以及新的智能传感器。

ACOMP产生的实时洞察力使聚合物制造商能够立即对工艺异常做出反应，坚持更严格的聚合物质量控制规范，优化连续、批量和半批量生产的聚合物生产。本文介绍了如何利用ACOMP成功地监测和表征MMA自由基溶液聚合过程。

聚甲基丙烯酸甲酯合成的监测

原则上，ACOMP方法需要连续提取反应堆内容物的小样品流，然后稀释，并通过适当选择的浓度和摩尔质量灵敏检测器进行检测。在监测甲基丙烯酸甲酯聚合的应用中，ACOMP系统使用紫外线吸收检测器(UV)来测量整个聚合过程中单体的浓度。这种单体转化为聚合物直接对应于紫外线吸收信号的降低。这种连续监测的信号为我们提供了分数聚合物转化率和聚合物浓度。这些结果也可用于确定单体的真实聚合动力学和反应率。采用单毛细管稀溶液粘度计(DSV)和多角度静态光散射检测器(MALS)分别表征了聚合物的特性粘度和重平均分子量，确定了聚合物的摩尔质量性质。在本实验中，ACOMP系统以0.25 mL/min的速率从反应器中连续提取样品。然后用醋酸丁酯自动连续稀释该样品，使其稀释到检测器的55倍。在检测之前提取和稀释聚合物样品的目的是确保很少(如果有的话)发生可以影响聚合物固有特性表征的分子间相互作用。

反应方法

在对间歇甲基丙烯酸甲酯聚合反应进行监测和表征时，采用总反应物质量为30%的乙酸丁酯，然后用3.5%的偶氮二异丁腈在65℃下引发反应。反应以50 sccm的低体积吹扫氮气进行，以确保没有氧存在以扑灭自由基聚合。所有材料188金宝搏bet官网都是通过Sigma Aldrich采购的。

图1显示了来自MMA反应的归一化原始数据。沿着表示时间刻度的图的x轴，聚合监测的开始在检测器序列中只显示纯溶剂。由于此时既没有单体也没有聚合物存在，因此没有探测器响应。一旦单体被引入到检测器流中，由于MMA单体的双碳键吸收紫外线，紫外线吸收信号增加。然而，请注意，DSV和MALS探测器还没有响应，它们是摩尔质量敏感的。在4000秒时，将引发剂添加到反应堆中，探测器信号开始改变。当MMA单体的双碳键转化为聚甲基丙烯酸甲酯聚合物链时，紫外吸收信号开始下降。此外，DSV和MALS检测信号随着聚合物链尺寸和浓度的增加而开始增加。这些实时和连续的原始数据被用来表征关键的反应过程和聚合物的性质。

实时聚合属性

如图2所示的单体和聚合物的浓度是用紫外检测器测定的。由于这是一个间歇反应，聚合物浓度的增加与单体浓度的减少成正比。

从浓度数据，可以确定分数聚合物转化率，如图3所示。相反，图4显示了如何用指数拟合该反应的单体浓度，以确定单体消耗率。这种指数拟合可以用来确定何时达到目标残留单体浓度。这种测定通常是必要的，以确保有害单体充分聚合，使产品对最终用户的处理和加工是安全的。

图5显示了聚合过程中聚合物的特性粘度和质量平均Mw的变化。这幅图展示了自由基聚合中Mw和IV的经典演化，在聚合开始时，当单体存在大量时，聚合物链长非常高。随着聚合过程的进行和单体浓度的不断降低，聚合物链的生长潜力受到了限制。这导致聚合过程中聚合物链越来越小。其结果是聚合物最终产物的多分散性增加，重量平均分子量和特性粘度总体降低。然而，这种影响可以通过在达到所需的Mw或IV时猝灭反应，或通过将反应程序修改为半批过程，在聚合过程中将单体送入反应器中来缓解。再次，通过使用ACOMP的在线连续监测能力和连续分子量反馈控制(在文献2和3中讨论)，可以有目的地达到预期的Mw和IV，而不是反应配方的预期结果。

实时数据在MMA聚合中的应用价值

这一应用显示了ACOMP是如何轻松监测甲基丙烯酸甲酯自由基溶液聚合的。这种功能允许研究人员和聚合物制造商在产品生产过程中毫不费力地监测和表征关键聚合物性能，而不必执行聚合后的分析，对质量增长和单体消耗的演变和动力学知之甚少。这提供了对配方和反应条件变化(如单体、引发剂和温度)的原因和影响的实时洞察。此外，通过对半批聚合反应的监测和控制，可以通过对分子量和特性粘度的实时监测和控制，实现目标驱动和专门的聚合物性能。