Experimental and Mechanistic Modeling Study of Self-Initiated High-Temperature Polymerization of Ethyl Acrylate
Experimental and Mechanistic Modeling Study of Self-Initiated High-Temperature Polymerization of Ethyl Acrylate
复制标题
丙烯酸乙酯自引发高温聚合实验及机理模拟研究
DOI：
10.1021/acs.iecr.9b05050
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发表时间：
2020
影响因子：
4.2
通讯作者：
Soroush, Masoud
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Laki, Saeed;A. Shamsabadi, Ahmad;Riazi, Hossein;Grady, Michael C.;Rappe, Andrew M.;Soroush, Masoud
丙烯酸酯的高温聚合涉及许多反应。对这些反应的可靠定量理解允许生产高质量的聚合物，并且允许可靠地设计、优化操作和强化生产聚合物的工艺。本文对丙烯酸乙酯（EA）在140、160、180、200和220 °C下的自引发热本体聚合进行了实验和理论研究。报告了EA高温均聚反应中五个重要反应的动力学参数值。在这项研究之前，只有二次自由基传播的速率系数已被报道为EA。以丙烯酸酯的族型行为为指导，通过测量单体转化率和聚合物平均分子量，估算了仲、叔自由基向单体的链转移、β-断裂、反咬和单体自引发反应速率系数。由此产生的机理模型被发现预测单体转化率和聚合物的平均分子量令人满意的在较宽的温度范围内。EA自引发和链转移到单体的反应速率系数的估计值与计算量子化学预测值吻合得很好。
High-temperature polymerization of acrylates involves numerous reactions. A reliable quantitative understanding of these reactions allows for producing high quality polymers and for reliably designing, optimally operating, and intensifying the processes that produce the polymers. This paper presents an experimental and theoretical study of self-initiated thermal bulk polymerization of ethyl acrylate (EA) at 140, 160, 180, 200, and 220 °C. It reports kinetic parameter values for five important reactions of high-temperature EA homopolymerization. Before this study, only rate coefficients for secondary-radical propagation had been reported for EA. Guided by the family type behavior of acrylates, chain transfer to monomer from secondary and tertiary radicals, β-scission, backbiting, and monomer self-initiation reaction rate coefficients were estimated from measurements of monomer conversion and polymer average molecular weights. The resulting mechanistic model was found to predict monomer conversion and polymer average molecular weights satisfactorily over the wide temperature range. The estimated values of the EA self-initiation and chain transfer to monomer reaction rate coefficients are in good agreement with those predicted by computational quantum chemistry.
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