CO2在PPO和PS共混物中的溶解与扩散行为研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2022.10.011

中国塑料 ›› 2022, Vol. 36 ›› Issue (10): 71-76.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2022.10.011

CO₂在PPO和PS共混物中的溶解与扩散行为研究

乔世泽, 郭梦浩, 何亚东, 信春玲()

北京化工大学机电工程学院，北京 100029

收稿日期:2022-05-05 出版日期:2022-10-26 发布日期:2022-10-27
通讯作者: 信春玲（1973—），女，副教授，从事聚合物发泡成型机理及成型工艺、纤维增强热塑性复合材料机理及工艺、聚合物高性能改性工艺及机制研究，xincl@mail.buct.edu.cn
E-mail:xincl@mail.buct.edu.cn

Solubility and diffusion behavior sof CO₂ in PPO and PS blends

QIAO Shize, GUO Menghao, HE Yadong, XIN Chunling()

College of Mechanical and Electrical Engineering，Beijing University of Chemical Technology，Beijing 100029，China

Received:2022-05-05 Online:2022-10-26 Published:2022-10-27
Contact: XIN Chunling E-mail:xincl@mail.buct.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

以超临界CO₂为发泡剂，采用质量衰减法测试发泡剂在聚苯醚（PPO）/聚苯乙烯（PS）中的溶解扩散性，在静态条件下系统研究了工艺参数及PPO/PS组成对CO₂溶解度与扩散系数的影响，建立了温度、压力及PPO含量与CO₂溶解度的定量关系。结果表明，CO₂在PPO/PS中的溶解度随着PPO含量的增加而增加，随着压力的增加和温度的降低而增大；扩散系数随着PPO含量的增加而减小，随着温度的升高和饱和压力的增大而增大。

关键词: 聚苯醚, 聚苯乙烯, 超临界二氧化碳, 溶解度, 扩散系数

Abstract:

In this paper， supercritical CO₂ was used as a foaming agent to investigate its dissolution and diffusivity in PPO/PS blends through a weight decay method. The effects of process parameter and PPO/PS composition on the solubility and diffusion coefficient of CO₂ were systematically studied under static conditions. The quantitative relationship between the temperature， pressure， and PPO content and the CO₂ solubility was established. The results indicated that the solubility of CO₂ in PPO/PS blends increased with an increase in the PPO content and pressure but a decrease in temperature. The diffusion coefficient decreased with an increase in the PPO content but increased with an increase in temperature and saturation pressure.

Key words: polyphenylene ether, polystyrene, supercritical carbon dioxide, solubility, diffusion coefficient

中图分类号:

TQ325.2

乔世泽, 郭梦浩, 何亚东, 信春玲. CO₂在PPO和PS共混物中的溶解与扩散行为研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(10): 71-76.

QIAO Shize, GUO Menghao, HE Yadong, XIN Chunling. Solubility and diffusion behavior sof CO₂ in PPO and PS blends[J]. China Plastics, 2022, 36(10): 71-76.

图/表 11

图1 不同温度下CO2在MPPO中的溶解度

Fig.1 Solubility of CO2 in MPPO at different temperature

样品	亨利常数与温度的关系表达式
MPPO⁃20	$H = 5.82 × 10 - 9 e x p (3 955 T)$
MPPO⁃30	$H = 5.2 × 10 - 9 e x p (4 075 T)$
MPPO⁃40	$H = 3.21 × 10 - 9 e x p (4 314 T)$
MPPO⁃50	$H = 1.86 × 10 - 9 e x p (4 652 T)$

样品	亨利常数与温度的关系表达式
MPPO⁃20	$H = 5.82 × 10 - 9 e x p (3 955 T)$
MPPO⁃30	$H = 5.2 × 10 - 9 e x p (4 075 T)$
MPPO⁃40	$H = 3.21 × 10 - 9 e x p (4 314 T)$
MPPO⁃50	$H = 1.86 × 10 - 9 e x p (4 652 T)$

表1 不同组成MPPO的亨利常数表达式

Tab.1 Henry's constant expressions for different compositions of MPPO

表1 不同组成MPPO的亨利常数表达式

Tab.1 Henry's constant expressions for different compositions of MPPO

图2 CO2在MPPO中溶解度实验值与公式计算值对比

Fig.2 Comparison of experimental values of CO2 solubility in MPPO with those calculated by Eq

样品	CO₂在MPPO中的溶解度与温度和压力的关系表达式
MPPO⁃20	$C = 2.42 × 10 - 7 e x p (3 955 T) × P$
MPPO⁃30	$C = 2.16 × 10 - 7 e x p (4 075 T) × P$
MPPO⁃40	$C = 1.33 × 10 - 7 e x p (4 314 T) × P$
MPPO⁃50	$C = 7.72 × 10 - 8 e x p (4 652 T) × P$

样品	CO₂在MPPO中的溶解度与温度和压力的关系表达式
MPPO⁃20	$C = 2.42 × 10 - 7 e x p (3 955 T) × P$
MPPO⁃30	$C = 2.16 × 10 - 7 e x p (4 075 T) × P$
MPPO⁃40	$C = 1.33 × 10 - 7 e x p (4 314 T) × P$
MPPO⁃50	$C = 7.72 × 10 - 8 e x p (4 652 T) × P$

表2 CO2溶解度与温度、压力的表达关系式

Tab.2 Expressions of CO2 solubility versus temperature and pressure

表2 CO2溶解度与温度、压力的表达关系式

Tab.2 Expressions of CO2 solubility versus temperature and pressure

图3 不同压力下CO2在MPPO中的溶解度

Fig.3 Solubility of CO2 in MPPO with different compositions at different pressure

图4 不同压力下CO2溶解度与PPO含量的关系

Fig.4 Relationship between CO2 solubility and PPO content under different pressure

图5 MPPO的动态流变扫描曲线

Fig.5 Dynamic rheological scan of MPPO

图6 不同压力下MPPO⁃50在各温度下的扩散系数

Fig.6 Diffusion coefficient values of MPPO⁃50 at different temperature under different pressure

样品	压力/MPa	方程式
MPPO⁃50	10	$D = 9.45 × 10 - 6 ∙ e - 1943.3 T$
	15	$D = 2.75 × 10 - 5 ∙ e - 2605.4 T$
	20	$D = 6.77 × 10 - 5 ∙ e - 2959.7 T T$

样品	压力/MPa	方程式
MPPO⁃50	10	$D = 9.45 × 10 - 6 ∙ e - 1943.3 T$
	15	$D = 2.75 × 10 - 5 ∙ e - 2605.4 T$
	20	$D = 6.77 × 10 - 5 ∙ e - 2959.7 T T$

表3 MPPO⁃50在不同压力下的扩散系数方程式

Tab.3 Equation of diffusion coefficient of MPPO⁃50 at different pressure

表3 MPPO⁃50在不同压力下的扩散系数方程式

Tab.3 Equation of diffusion coefficient of MPPO⁃50 at different pressure

图7 不同压力下CO2在各温度下的MPPO中的扩散系数

Fig.7 Diffusion coefficients of CO2 in MPPO at different temperature under different pressure

图8 扩散系数随PPO含量的变化曲线

Fig.8 Variation of diffusion coefficient with PPO content

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