低分子有机物与半晶体聚合物组成的体系存在于聚合物材料合成和加工的整个工艺过程中,其溶解平衡是重要的基础问题。在气相聚合和分离过程中,低分子有机物在聚合物中的溶解规律,不仅直接影响反应过程的速率,而且是设计脱挥设备的基础。本论文通过实验和理论分析,系统研究了低分子有机物纯组分和两种低分子有机物混合组分在半晶体聚合物中的溶解平衡,包括以下五个方面的内容: 1.低分子有机物—聚合物气固溶解平衡的实验设备与方法 采用测量压力的方法,利用低分子有机物在聚合物中溶解平衡前后的压力变化,设计了适用于一定温度和压力下气态低分子有机物在固态聚合物中溶解的平衡测定设备,气相可以为纯组分也可以是混合物。实验方案包括准确性检验实验、粒子前处理与物性测定实验、体积测定实验以及溶解平衡实验,详细描述了实验步骤。为配合溶解平衡的测定,还得到了相关的基础数据,包括实验设备中各管段和釜的容积、聚合物样品结晶度、粒子真密度以及平衡时间。 2.低分子有机物—半晶体聚合物二元体系的溶解平衡数据分析 实验测定了气相聚合典型条件下,乙烯、正己烷和异戊烷在半晶体聚乙烯中的溶解度,其中聚乙烯样品的结晶度为20～72%,温度范围为60～90℃,气相压力为乙烯0～2MPa,正己烷19～100kPa,异戊烷80～300kPa。由于低分子有机物只能溶解在半晶体聚合物的无定形相中,因此分析了以无定形相为基准的溶解度数据。 通过与文献数据的对比,证明本文获得的实验数据可信,是溶解度数据库的有益补充。影响低分子有机物在半晶体聚合物中溶解规律的主要因素是温度、压力、聚合物结晶度以及低分子有机物物性。温度增加、压力降低、结晶度增加,以及低分子有机物分子尺寸的减小,将导致小分子溶解度的减小。乙烯在聚乙烯中的溶解度呈线性,可用亨利定律描述。亨利常数随温度和聚乙烯结晶度的增加而减小,但在不同结晶度聚乙烯样品中的亨利常数随温度增加而减小的程度相同。