ε-Caprolactam의 중합 공정에서 확산에 의한 수분의 제거와 열전달의 효과 = Effects of Diffusional Water Removal and Heat Transfer on the Polymerization of ε-Caprolactam

국문 초록 (Abstract)

ε-Caprolactam의 중합공정에 미치는 확산에 의한 수분의 제거와 열전달의 효과를 연구하기 위하여 물질 및 에너지 수지식을 유한차분법으로 풀었다. 본 연구를 위하여 불활성 건조 기체와 반응물 사이에 두 가지 형태의 접촉 방식을 도입하였는데, 그 하나는 중공구형계이고 다른 하나는 젖은 벽탑식의 중공관형계이다. 반응계는 단량체의 전환율에 대해서는 평형상태에 도달하도록 설계되었다. 단위체적당 계면의 면적과 확산깊이는 반응물의 수분량과 온도에 지대한 영향을 미치고 결과적으로 생성된 고분자의 분자량에도 영향을 준다. 큰 계면면적과 작은 확산깊이는 수분제거 속도와 열전달 속도를 크게 한다. 단위 체적당 계면면적이 큰 경우에 높은 계면온도는 분자량이 큰 고분자를 만든다. 단위 체적당 계면면적이 26.67x10­³㎟/㎣인 경우, 계면온도가 270℃일 때 수평균 사슬길이는 278.13에 달하고 다분산도는 2.06이 된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The effects of diffusional water removal and heat transfer on the polymerization of ε-caprolactam were investigated by solving the systems of differential mass and energy balance equations using finite difference method. Two types of contacting scheme between inert gas and reaction mass have been chosen for the study. One is hollow sphere system and the other is wetted-wall type hollow cylinder system. The reaction system was designed to be in equilibrium condition with respect to the monomer conversion. The interfacial area per unit volume and the diffusional depth have profound effects on the water content and the temperature of the reaction mass, and consequently on the molecular weight of the polymer produced. Larger interfacial area per unit volume and smaller diffusional depth lead to a higher rate of water removal and heat transfer. In case of larger interfacial area per unit volume, the higher interfacial temperature gives rise to higher molecular weight polymer. For the interfacial area per unit volume of 26.67x10­³㎟/㎣, the number average chain length reaches as high as 278.13 and the polydispersity as high as 2.06 when the interfacial temperature is 270℃.