1فصلاول: مقدمه 1
11اهدافپایان‌نامه 1
12روشانجامپایان‌نامه 1
13ساختارپایان‌نامه 2
14مقدمه‌ایبرپلیمر 3
15دسته‌بندیپلیمرهابراساسواحدهایتشکیل‌دهنده 3
16دسته‌بندیپلیمرهابراساسخاصیت: 3
161ترموست‌ها 4
162ترموپلاستیک‌ها: 4
17پلیاتیلن: 4
171پلی‌اتیلنبادانسیتهبالا: 6
172پلی‌اتیلنبادانسیتهپایین: 6
173پلی‌اتیلنخطیبادانسیتهپایین: 7
174پلی‌اتیلنبادانسیتهمتوسط : 7
175پلی‌اتیلنباوزنمولکولیبسیاربالا: 7
176کاربردهایپلی‌اتیلن‌ها: 8
177اهمیتوعرضهجهانیپلی‌اتیلنسنگین 9
18دسته‌بندیسیستم‌هاوروش‌هایپلیمریزاسیون 12
19طبقه‌بندیواکنش‌هایپلیمریزاسیون 13
191تفاوت‌هایپلیمریزاسیونمرحله‌ایوزنجیره‌ای 13
192واکنش‌هایپلیمریزاسیونکاتالیزوریوفضاویژه (منظمفضایی) 14
110طبقه‌بندیواکنش‌هایپلیمریزاسیونبراساسمحیطواکنش 16
1101پلیمریزاسیونتوده‌ای(جرمی) 16
1102پلیمریزاسیونمحلولی 16
1103روشپلیمریزاسیونتعلیقی 17
1104پلیمریزاسیوندوغابی 17
1105پلیمریزاسیونامولسیونی 17
1106پلیمریزاسیونبینسطحی : 18
111مروریبرفرآیندهایصنعتیتولیدپلی‌اتیلنسنگین 18
1111فرآیندزیگلر 19
1112فرایندفیلیپس 21
1113فرآیندشرکتاستاندارداویل (ایندیانا) 21
1114فرآیندفازگازییونیونکاربید 22
1115فرایندمبتنیبرمتالوسن 22
112تعاریفعمومیپلیمریزاسیون 23
1121درجهپلیمریزاسیون: 23
1122وزنمولکولیپلیمرها 24
1123روش‌هایمتداولتعیینتوزیعوزنمولکولی 25
1124شاخصپراکندگی 26
1125تعیینشاخصپراکندگیدرتوزیعوزنمولکولیپلیمرها 26
1126توابعتوزیعوزنمولکولی 27
2فصلدوم: مروریبرتحقیقاتانجام‌شده 30
21مقدمه 30
22مکانیسموسینتیکپلیمریزاسیونباکاتالیست‌هایزیگلر – ناتا 31
23مکانیسم‌هاییبرایپلیمریزاسیوناتیلن 31
231مکانیسم‌هایاولیه 32
232انتشارازراهپیوندفلز-آلکیل 33
24مدل‌هایسینتیکیکاتالیست‌هایزیگلر–ناتا 36
241مدل‌هایاولیهسینتیکی 36
242مدلبرفیلد،مکنزیوتیت 38
243مدلزاخارف،یرماکوفوهمکاران 38
244مدلبوهموهمکاران 39
25سینتیکهموپلیمریزاسیون 40
26مدل‌سازیتوزیعمیکروساختاریپلیاولفین‌هایتولیدشده 41
261کاتالیست‌هایتکسایتی 41
262کاتالیست‌هایچندسایتی 42
27روش‌هایحلمعادلاتسینتیکیمعادلاتپلیمریزاسیون 43
271روشموازنهجمعیت 43
272روشممان‌ها 43
273روشتقریبمتغیرهایپیوسته: 43
274روشتبدیل–z 44
275روشمونت‌کارلو 44
276روشتوزیعآنی 45
277روشترتیبمتعامد 45
278روشگالرکین 46
28مقایسهاجمالیروش‌هایذکرشدهحلسینتیکمعادلاتپلیمریزاسیون 46
29مروریبرتحقیقاتانجام‌شدهمبتنیبرروش‌هایبهدستآوردنتوزیعجرممولکولی 48
3فصلسوم: مدلسازی 52
31مقدمه 52
32روش‌هایمدل‌سازی 53
321مدل‌سازیدرمقیاسکوچک 53
322مدل‌سازیدرمقیاسحدواسط 54
323مدل‌سازیدرمقیاسبزرگ 54
33مراحلمدل‌سازیدرواکنش‌هاوفرآیندهایپلیمریزاسیون 55
34مفهومسایت‌هایفعالکاتالیست: 56
35فرآیندپلیمریزاسیون: 56
36مدلسازی 57
37فرضیاتدرنظرگرفته‌شده: 57
38سینتیکپلیمریزاسیون 58
381واکنش‌هایفعال‌سازی: 58
382واکنش‌هایشروع: 58
383واکنش‌هایانتشار: 58
384واکنش‌هایانتقال: 59
385واکنش‌هایغیرفعالشدن: 59
39معادلاتموازنهجمعیت: 61
310روش‌هایتحلیلسینتیکیوبهدستآوردنتوزیعجرممولکولی: 62
3101روشممان‌ها: 62
3102روشتوزیعآنی: 64
311روشحلمسئله: 68
3111مرحلهاول: 68
3112مرحلهدوم: 68
3113مرحلهنهایی: 68
4فصلچهارم: نتایجوبحث 74
41مقدمه: 74
42مدل‌سازیتوزیعجرممولکولیتکقله‌ایدرحالتتکراکتوری 75
421تعیینتعدادبهینهسایت‌هایفعال 76
422نتایجحاصلازمرحلهاول: 77
423نتایجحاصلازمرحلهدوم: 79
424نتایجحاصلازمرحلهسوم: 82
43مدل‌سازیتوزیعجرممولکولیتکقله‌ایبادوراکتورسری 86
431مرحلهاولمدل‌سازی 88
432مرحلهدوممدل‌سازی 89
433مرحلهسوممدل‌سازی 92
434مدل‌سازیتوزیعجرممولکولیدوقله‌ایدرحالتتکراکتوری 95
44آنالیزحساسیت 100
441تأثیرغلظتاولیهمونومربرتوزیعجرممولکولیپلیمردرحالتتکقله‌ای 101
442تأثیرغلظتاولیهمونومربرتوزیعجرممولکولیپلیمردرحالتدوقله‌ای 103
443تأثیرغلظتاولیهمونومربردرصدتبدیلراکتور 104
5فصلپنجم 107
51نتیجه‌گیری 107
52پیشنهادات 108
6مراجع: 109
7پیوست‌ها: 122
71پیوستالف: الگوریتمبهینه‌سازی 122
72پیوستب: برنامهکامپیوتری 124
721بخشاول: محاسبهτوmf 124
722بخشدوم : محاسبهثابت‌هایسینتیکی 126
723بخشسوم: محاسبهکلیهپارامترهایسینتیکیفرآیند 127
فهرست شکل‌ها
شکل (1‑1): نمایساده‌ایازفرآیندپلیمریزاسیوناتیلن 5
شکل (1‑2) یکمولکولHDPE 6
شکل (1‑3):یکمولکولLDPE 6
شکل (1‑4): یکمولکولLLDPE 7
شکل (1‑5): برخیازکاربردهایپلی‌اتیلن‌ها 8
شکل (1‑6): میزانتقاضایجهانیبرایانواعپلیمرها 10
شکل (1‑7): میزانتقاضایجهانیانواعپلیمرهادرسال 2012 11
شکل (1‑8): میزانتقاضایپلی‌اتیلنسنگیندرجهاندرسال 2013 11
شکل (1‑9): انواعروش‌هاوسیستم‌هایپلیمریزاسیون 12
شکل (1‑10) : نمودارهایتوزیعوزنمولکولی 27
شکل (3‑1) نمایکلیفرآینددوغابیپلی‌اتیلنسنگین 56
شکل (4‑1): توزیعجرممولکولیبافرض 4 سایتفعال 76
شکل (4‑2): توزیعجرممولکولیحاصلازمرحلهاول. 77
شکل (4‑3): توزیعجرممولکولیحاصلازمرحلهاول. 79
شکل (4‑4): توزیعجرممولکولیحاصلازمرحلهدوم 81
شکل (4‑5): توزیعجرممولکولیحاصلازمرحلهسوم، 86
شکل(4‑6): توزیعجرممولکولیبه‌دست‌آمدهبا 5 سایتفعالبرایسیستمدوراکتوری 88
شکل(4‑7): توزیعجرممولکولیحاصلازمرحلهاول 89
شکل(4‑8): توزیعجرممولکولیحاصلازمرحلهدوم 92
شکل(4‑9): توزیعجرممولکولیحاصلازمرحلهسومبرایراکتوراول 94
شکل(4‑10):توزیعجرممولکولیحاصلازمرحلهسومبرایراکتوردوم 94
شکل(4‑11): توزیعجرممولکولیدو قله‌ایبافرض 5 سایتفعال 95
شکل(4‑12): توزیعجرممولکولیدو قله‌ایبافرض 6 سایتفعال 96
شکل(4‑13): توزیعجرممولکولیحاصلازمرحلهاول 97
شکل(4‑14): توزیعجرممولکولیحاصلازمرحلهدوم 99
شکل(4‑15): توزیعجرممولکولیحاصلازمرحلهسوم 100
شکل (4‑16): نمودارتغییراتتوزیعوزنمولکولینسبتبهغلظتاولیهمونومردرحالتتک قله‌ایتکراکتوری 101
شکل(4‑17): نمودارتغییراتتوزیعوزنمولکولینسبتبهغلظتاولیهمونومردرحالتتک قله‌ایدوراکتوریبرایراکتوراول 102
شکل(4‑18): نمودارتغییراتتوزیعوزنمولکولینسبتبهغلظتاولیهمونومردرحالتتک قله‌ایدوراکتوریبرایراکتوردوم 103
شکل(4‑19): نمودارتغییراتتوزیعوزنمولکولینسبتبهغلظتاولیهمونومردرحالتدو قله‌ای 104
شکل (4‑20): نمودارتغییراتدرصدتبدیلراکتورنسبتبهغلظتاولیهمونومر 105
فهرست جدول‌ها
جدول (1‑1): تفاوت‌هایپلیمریزاسیونمرحله‌ایوزنجیره‌ای 14
جدول (1‑2):اجزایمختلفکاتالیزورهایزیگلر-ناتا 15
جدول (1‑3):روش‌هایمتداولتعیینمتوسطوزنمولکولی 25
جدول(1‑4): طبقه‌بندیپلیمر‌‌هابراساسشاخصپراکندگی 26
جدول (1‑5):توابعتوزیعخاص 28
جدول (1‑6):توابعتوزیععمومی 28
جدول (2‑1):روش‌هایذکرشدهبرایحلسینتیکیمعادلاتپلیمریزاسیون 46
جدول (2‑2):مقایسهروش‌هایمختلفحلسینتیکیپلیمریزاسیون 47
جدول (2‑3): مروریبرمطالعاتانجام‌شده 48
جدول (3‑1): مکانیسمسینتیکیپلیمریزاسیون 60
جدول (4‑1): شرایطخوراکورودیبهراکتور 76
جدول(4‑2): مقادیرحدس‌هایاولیهمرحلهاول 78
جدول(4‑3): نتایجحاصلازمرحلهاول 78
جدول(4‑4): مقادیرحدس‌هایاولیهثابت‌هایسینتیکی 80
جدول(4‑5): مقادیرحدس‌هایاولیهثابت‌هایسینتیکی 80
جدول(4‑6): مقادیرحدس‌هایاولیهغلظت‌هایخروجيازراکتور 80
جدول(4‑7): نتایجحاصلازمرحلهدوممدل‌سازی 81
جدول(4‑8): نتایجحاصلازمرحلهدوممدل‌سازی 81
جدول(4‑9): مقادیرغلظت‌هایبه‌دست‌آمدهمرحلهدوم 82
جدول(4‑10): حدس‌هایاولیهدرنظرگرفته‌شده 83
جدول (4‑11): حدس‌هایاولیهمربوطبهثابت‌هایسرعتشروعوفعال‌سازی 84
جدول(4‑12): حدس‌هایاولیهغلظت‌هاوزمانفضايي 84
جدول(4‑13): نتایجحاصلازمرحلهسوممدل‌سازی 85
جدول (4‑14): ثابت‌هایسرعتشروعوفعال‌سازی 85
جدول(4‑15): سایرنتایجحاصلازمدل‌سازی 86
جدول(4‑16): شرایطدماوفشارراکتورهایCSTRسری 87
جدول(4‑17): مقادیرحدس‌هایاولیهمرحلهاول 88
جدول(4‑18): نتایجحاصلازاولیهمرحلهاول 89
جدول(4‑19): مقادیرحدس‌هایاولیهثابت‌هایسینتیکی 90
جدول(4‑20): مقادیرحدس‌هایاولیهثابت‌هایسینتیکی 90
جدول(4‑21): مقادیرحدس‌هایاولیهغلظت 90
جدول (4‑22): ثابت‌هایسینتیکیبه‌دست‌آمدهازمرحلهدوم 91
جدول (4‑23): ثابت‌هایسینتیکیبه‌دست‌آمدهازمرحلهدوم 91
جدول(4‑24): مقادیرغلظت‌هایبه‌دست‌آمدهبرایمرحلهدوممدل‌سازی 91
جدول(4‑25): حدس‌هایاولیهورودی 92
جدول(4‑26): حدس‌هایاولیهغلظت‌هاوزمانفضایی 93
جدول(4‑27): نتایجحاصلازمرحلهسوممدل‌سازی 93
جدول(4‑28): سایرنتایجحاصلازمدل‌سازی 93
جدول(4‑29): نتایجحاصلازمرحلهاول 97
جدول(4‑30): نتایجحاصلازمرحلهدوم 98
جدول(4‑31): نتایجحاصلازمرحلهدوم 98
جدول(4‑32): نتایجحاصلازمرحلهسوم 99
جدول(4‑33): سایرنتایجحاصلازمرحلهسوم 100
فهرست نشانه‌های اختصاری
ثابت سرعت واکنش فعال‌سازی |
|
ثابت سرعت واکنش شروع |
|
ثابت سرعت واکنش انتشار |
|
ثابت سرعت واکنش انتقال به مونومر |
|
ثابت سرعت واکنش انتقال به هیدروژن |
|
ثابت سرعت واکنش انتقال به کوکاتالیست |
|
ثابت سرعت واکنش انتقال بتا هیدرید |
|
ثابت سرعت واکنش غیرفعال شدن |
|
CP |
کاتالیست TiCl4 |
A |
کوکاتالیستAl(C2H5)3 |
M |
مونومر |
H2 |
هیدروژن |
P0 |
یک سایت فعال‌شده( پلیمر فعالی با طول زنجیر صفر) |
CM |
غلظت مونومر |
CH2 |
غلظت هیدروژن |
CP0 |
غلظت یک سایت فعال‌شده( پلیمر فعالی با طول زنجیر صفر) |
Cd |
سایت غیرفعال‌شده |
Dn |
پلیمر غیرفعالی با طول زنجیر n |
Pn |
Pn پلیمر فعالی با طول زنجیر n |
ممان iام یک توزیع عمومی f(x) |
|
ممان mام برای پلیمرهای فعال در سایت فعال jام |
|
ممان mام برای پلیمرهای غیرفعال در سایت فعال jام |
|
توزیع وزنی طول زنجیر برای پلیمری با طول زنجیر n درسایت j |
|
نسبت مجموع سرعت‌های انتقال زنجیر به‌سرعت انتشار (که از مدل سینتیکی محاسبه می‌شود) |
|
j |
زیروند مربوط به سایت |
n |
شاخص طول زنجیر |
کسر جرمی پلیمر در سایت j |
|
W |
توزیع وزن مولکولی کلی |
وزن مولکولی محاسبه‌شده |
|
مقدار تجربی وزن مولکولی |
|
خطا |
|
TiCl4 |
تیتانیومکلرید |
Al(C2H5)3 |
تری اتیل آلومینیوم |
