Dr. Sci. (Engin.), professor, information and control systems department, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia
д.т.н., заведующий кафедрой, кафедра технологии органических соединений, переработки полимеров, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия
Dr. Sci. (Engin.), head of department, technology of organic compounds and processings of polymers department, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia
к.т.н., заведующий лабораторией, лаборатория растворной полимеризации, ул. Менделеева, 3б, 394014 г. Воронеж, Россия
Cand. Sci. (Engin.), head of the laboratory, Revolution Av., 19 Voronezh, 394014, Russia
д.т.н., профессор, кафедра профессор, кафедра информационных и управляющих систем, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия
Dr. Sci. (Engin.), professor, information and control systems department, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia
д.т.н., заведующий кафедрой, кафедра информационных и управляющих систем, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия
Dr. Sci. (Engin.), head of department, information and control systems department, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia
В статье рассматриваются подходы к математическому моделированию процесса синтеза бутадиен-стирольных статистических сополимеров (ДССК), полученных растворной полимеризацией в присутствии инициирующей системы «литийалкил-модификатор». Объектом исследования являлся функционализированный статистический бутадиен-стирольный каучук ДССК-2560Ф, полученный сополимеризацией бутадиена-1,3 со стиролом периодическим способом, при этом инициирующий комплекс «н-бутиллитий + модификатор» образуется в режиме in situ в присутствии мономеров. Процесс синтеза сополимера проводили при постоянной температуре. Конверсию мономеров определяли методом сухого остатка. С учетом того, что статистическое распределение стирола в сополимере определяется соотношением Ме/Li в инициирующей системе, разработана кинетическая схема процесса синтеза статистического бутадиен-стирольного каучука. Для предложенной кинетической схемы представлена система бесконечных дифференциальных уравнений. С использованием метода моментов бесконечная система уравнений сведена к конечной. С использованием полученной системы уравнений проведена оценка степени превращения мономеров, значений среднечисленной, среднемассовой молекулярной массы и коэффициента полидисперсности в зависимости от условий синтеза в периодическом процессе. Кинетические параметры модели оценены с использованием процедур нелокальной оптимизации. В результате идентификации параметров математической модели рассчитаны значения констант скоростей элементарных реакций. Получены аналитические зависимости, описывающие влияние температуры полимеризации на степень конверсии и молекулярно-массовые характеристики каучука. Разработанная математическая модель может быть использована в технологии получения растворных бутадиен-стирольных статистических сополимеров, где в качестве инициирующей системы выступают алголят натрия и н-бутиллитий. Применение разработанной математической модели позволит установить влияние технологических параметров (температуры, соотношения компонентов инициирующей системы) на молекулярно-массовые характеристики получаемого каучука.
The article considers approaches to mathematical modeling of the synthesis of butadiene-styrene random copolymers (DSSK). These rubbers are obtained by solution polymerization in the presence of an alkyl lithium modifier initiating system. The object of the study was the functionalized random butadiene-styrene rubber DSSK-2560F. The rubber was obtained by copolymerization of butadiene-1,3 with styrene in a periodic manner. The initiating complex (n-butyl lithium + modifier) is formed in situ in the presence of monomers. The synthesis temperature was constant. The conversion of monomers was determined using the dry residue method. It was taken into account that the random distribution of styrene in the copolymer is determined by the Me/Li ratio in the initiating system. A kinetic scheme for the synthesis of random butadiene-styrene rubber has been developed. A system of infinite differential equations is presented for the proposed kinetic scheme. Using the method of moments, an infinite system of equations is reduced to a finite system of equations. The degree of monomer conversion, the values of the number-average and weight-average molecular weight, and the polydispersity coefficient are estimated depending on the synthesis conditions under batch conditions. The kinetic parameters of the model are estimated using nonlocal optimization procedures. The values of the rate constants of elementary reactions are calculated. Analytical dependences of the effect of polymerization temperature on the degree of conversion and molecular weight characteristics of the rubber are obtained. The developed mathematical model can be used in the technology of producing solution-based butadiene-styrene random copolymers, where sodium alcoholate and n-butyl lithium act as the initiating system. Application of the developed mathematical model will allow us to determine the influence of process parameters (temperature, ratio of components of the initiating system) on the molecular weight characteristics of the resulting rubber..
The authors declare that there are no conflicts of interest present.