مدلسازی واکنش بین سطحی کوپلیمر (اتیلن-وینیل الکل) و پلی اتیلن عامل دارشده در فرایند تولید فیلم های چندلایه

هدف اصلی از انجام این پروژه مدلسازی دای کواکستروژن واکنشی بوده است. به این منظور یک دای کواکستروژن به شکل دم ماهی انتخاب گردید و مدلسازی براساس آن صورت گرفت. مواد درنظر گرفته شده برای این مدلسازی پلی اتیلن عامل دارشده با انیدرید مالئیک و کوپلیمر اتیلن-وینیل الکل می باشد. یک سری عوامل فرایندی از قبیل دمای دای، نسبت کشش و دبی جریان ورودی به دای، تاثیر قابل توجهی روی میزان پیشرفت واکنش بین سطحی انجام شده درون دای دارند. علاوه بر این شرایط، هندسه و ابعاد دای نیز روی راندمان این واکنش تاثیر می گذارد. به منظور مدلسازی دای و بررسی تاثیر این عوامل روی پیشرفت واکنش بین سطحی لازم است که سینتیک این واکنش مشخص باشد. بدین منظور پیش از انجام مدلسازی، سینتیک واکنش بین سطحی با استفاده از روش رئومتری مورد بررسی قرار گرفت. در این روش هر کدام از مواد مورد مطالعه به صورت فیلم در آمده و سپس لایه های فیلمی شکل درون دستگاه رئومتر روی یکدیگر قرار می گیرند. این آزمایش در دما و سرعت برش ثابت انجام می شود. منتهی از آنجائیکه مواد با گذشت زمان با یکدیگر واکنش می دهند و زنجیرهایی با طول بزرگتر تشکیل می دهند، گرانروی کل سیستم با گذشت زمان افزایش می یابد. این افزایش در گرانروی تا جایی ادامه می یابد که فصل مشترک سیستم از زنجیرهای کوپلیمری که بین لایه ها تشکیل شده اشباع شود و پس از آن گرانروی ثابت می ماند. با طبیعی کردن منحنی گرانروی برحسب زمان بین صفر تا صد، منحنی گرانروی به منحنی درصد تبدیل برحسب زمان واکنش تبدیل می شود. با استفاده از این منحنی و با توجه به اینکه واکنش بین سطحی از نوع درجه اول می باشد، ثوابت سینتیکی واکنش به راحتی قابل محاسبه است. طبق نتایج بدست آمده انرژی فعالسازی و ضریب فرکانس این واکنش به ترتیب معادل 91.41 (kj/mol) و 107×28.84 (min-1) می باشد. بعدا این ثوابت در مدلسازی دای کواکستروژن مورد استفاده قرار می گیرد. در این قسمت ابتدا تاثیر دمای دای، به عنوان یکی از مهمترین پارامترهای فرایندی، روی میزان پیشرفت واکنش بررسی شد و نتایج نشان دادند که مشابه رابطه ثابت سرعت واکنش با دما، در اینجا نیز میزان پیشرفت واکنش به صورت نمایی با دمای دای تغییر می کند. سپس تاثیر نسبت کشش به عنوان دیگر پارامتر فرایندی موثر روی پیشرفت واکنش بین سطحی مورد بررسی قرار گرفت. طبق نتایج بدست آمده با افزایش نسبت کشش درصد تبدیل نهایی کاهش می یابد. علاوه بر پیشرفت واکنش بین سطحی، نسبت کشش روی ضخامت نهایی فیلم نیز موثر بوده و آنرا کنترل می کند. آخرین پارامتر فرایندی که در این پژوهش تاثیر آن روی پیشرفت واکنش بین سطحی مورد بررسی قرار گرفته، دبی خروجی بوده است. طبق نتایج بدست آمده با کاهش دبی خروجی درصد تبدیل نهایی واکنش به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. در ادامه مباحث مربوط به مدلسازی تاثیر ابعاد دای روی میزان پیشرفت واکنش بین سطحی مورد بررسی قرار گرفته است.