气体在可生物降解聚乳酸中的溶解度研究

论文摘要

可生物降解聚乳酸（Poly（lactic acid）,PLA）是一种新型的生物可降解聚合物,无毒、无刺激、生物相容性好,应用范围十分广泛。但在PLA的合成、生产、加工、成膜等过程中,有各种气体的存在或产生,这些气体会影响PLA产品的性能。因此,研究气体与PLA的相互作用,尤其是在一定压力、温度下的溶解度对PLA在工业上的应用具有非常重要的意义。本文以Peng-Robinson立方形状态方程（PR状态方程）和基于统计缔合流体理论的Perturbed-Chain SAFT状态方程（PC-SAFT状态方程）计算氮气、二氧化碳、水、氧气和乙烯等气体在可生物降解聚乳酸中的溶解度。首先依据聚乳酸的PVT数据和密度数据关联得到了不同分子量的PLA在PR状态方程的能量参数a和体积参数b与PLA分子量的变化规律。然后分别用van der Waals（vdW）混合规则和Wong-Sandler（WS）混合规则,计算气体在PLA中的溶解度,并得到了不同混合规则下对应的的二元交互作用参数。同时,得到PLA在PC-SAFT状态方程中的链段数m、链段直径s和能量参数e/k与可PLA分子量的变化关系。考虑到气体与PLA体积大小的差异对计算结果的影响,在分析已有混合规则的基础上,提出了改进的混合规则,并分别使用Berthelot-Lorentz（B-L）混合规则、Quadratic混合规则和提出改进的混合规则,计算了氮气、二氧化碳、水、氧气、乙烯在可生物降解聚乳酸中的溶解度,及不同混合规则下对应的的二元交互作用参数。用PR状态方程和PC-SAFT状态方程计算了氮气、二氧化碳、水、氧气、乙烯等气体在可生物降解聚乳酸的溶解度,PR状态方程结合WS混合规则以及vdW混合规则的计算误差分别为6.05%和7.31%;PC-SAFT状态方程结合B-L混合规则、Quadratic混合规则以及提出改进的混合规则的计算误差分别为8.79%、8.52%和5.68%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 可生物降解聚合物
• 1.2 聚乳酸的发展及应用
• 1.3 气体在可生物降解聚合物中的溶解度研究
• 1.4 论文的研究目的和内容
• 2 Peng-Robinson立方型状态方程和Perturbed-Chain SAFT状态方程
• 2.1 Peng-Robinson立方型状态方程
• 2.2 Perturbed-Chain SAFT状态方程
• 3 PR状态方程计算气体在可生物降解聚乳酸中的溶解度
• 3.1 PR状态方程参数
• 3.2 气体在PLA中的溶解度计算
• 4 PC-SAFT状态方程计算气体在可生物降解聚乳酸中的溶解度
• 4.1 PC-SAFT状态方程参数
• 4.2 气体在PLA中的溶解度计算
• 5 结论
• 符号说明
• 参考文献
• 攻读硕士期间参与发表论文情况
• 致谢