王炉钢 冯连芳** 许忠斌 李广赞
（浙江大学化学工程联合国家重点实验室聚合反应工程分室，杭州 310027）
HU Guo Hua (胡国华)
Laboratory of chemical engineering sciences, CNRS-ENSIC-INPL 1 rue Grandville BP 451, 54001 Nancy, France
** 通讯联系人：冯连芳, E-mail：fenglf@mail.hz.zj.cn

    停留时间分布（RTD）对聚合物的挤出过程具有重要意义，RTD影响产品的混合程度、降解程度、化学反应的效率以及最终产品的质量。双螺杆挤出机（TSE）RTD的实验测定通常采用脉冲法，示踪剂浓度的检测可以是离线或在线方法。在线方法具有实时、连续的特点，能反映RTD的细微特征。

    本文采用一套荧光检测装置在线测定了同向TSE（35A）聚苯乙烯体系挤出过程的RTD，如图1所示。荧光检测装置的探头插入口模，与内壁齐平，另一端连接光纤。紫外（UV）光源的激发光通过光纤和探头照射在含有荧光性示踪剂的聚合物流体激发产生荧光，荧光仍通过原探头和光纤传送至光电转换装置和计算机进行信号的处理和记录。
    实验发现，在其它条件相同的情况下，示踪剂用量的多少对测得的RTD有显著影响，如图2所示。这是因为探头直接与聚合物流体接触，存在示踪剂的粘附。所以避免粘附对测定结果的准确性很重要。有文献[1]提出将挤出物拉条冷却后在口模外测定，探头不与挤出物直接接触，虽然避免了粘附，但需要增加辅助设备，也不能用于局部RTD的在线测定。进一步的实验表明，通过减少示踪剂的用量使得在线测定结果尽可能真实地反映RTD是可行的。在低示踪剂浓度下，设法提高荧光检测装置的灵敏度，能检测到足够强而稳定的信号。

    图3a和3b显示了螺杆转速N和喂料速率Q对TSE的RTD的影响。螺杆转速和喂料速率对平均停留时间和无因次方差的影响，见表1。由表1可知，在研究范围内，恒定喂料速率时，平均停留时间随螺杆转速的增加而减小，轴向混合强度随螺杆转速的增加而有稍微增强，这可能是因为挤出机中的漏流随着螺杆转速的增加而增加；恒定螺杆转速时，平均停留时间随喂料速率的增加而减小，轴向混合强度和喂料速率不存在单调的增减关系。

    采用荧光检测装置在线测定了同向TSE（35A）聚苯乙烯体系挤出过程的RTD。实验通过减少示踪剂的用量，并提高装置的灵敏度，使得测定结果尽可能真实地反映了RTD。实验还研究了螺杆转速和喂料速率对TSE的RTD的影响。

参考文献
[1] Hu G.H. and Kadri I.,On-Line Measurement of the Residence Time Distribution in Screw Extruders, Polym.Eng.Sci., 1999,39:930


论文来源:2004年全国高分子材料科学与工程研讨会论文集