基于多尺度模拟的悬浮聚合中颗粒动力学与聚合物颗粒合成机制研究

本研究通过开发计算流体动力学-群体平衡模型（CFD-PBM），量化分散剂聚乙烯醇（PVA）在氯乙烯（VC）/水界面的胶体保护能力（η=0.001875），建立液滴粒径（d32）与搅拌速度（N?1.2）和相体积分数（φ）的线性关系，揭示高搅拌速度（600 rpm）可抑制大粒径PVC颗粒形成，为聚合物颗粒可控合成提供多尺度理论指导。

　　

通过多尺度模拟研究悬浮聚合过程中颗粒动力学行为，结合计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics, CFD）与群体平衡模型（Population Balance Model, PBM），量化了分散剂聚乙烯醇（Polyvinyl Alcohol, PVA）在氯乙烯（Vinyl Chloride, VC）/水界面的胶体保护能力（修正因子η=0.001875），该因子与表面覆盖率（Γ/Γ_m）相关。在非反应阶段，根据不同搅拌速度（N）和VC相体积分数（φ）下的模拟液滴粒径分布（Droplet Size Distribution, DSD），推导出VC液滴索特平均直径（d₃₂）的线性关系式：d₃₂=66,034(1+2.236φ)N^?1.2+12.96。在反应阶段，较高搅拌速度（N=600 rpm）可促使d₃₂随聚合进程逐渐增大，同时考虑液滴/颗粒性质变化，从而有效抑制大尺寸聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride, PVC）颗粒的生成。该研究为VC悬浮聚合的多尺度现象提供了机制性见解，并可推广至其他聚合物颗粒的制备过程。