合成聚合物和樹脂是現(xiàn)代社會(huì)的核心。它們使飲料容器防漏，使汽車部件耐熱，并使先進(jìn)的醫(yī)療植入物具有生物相容性。盡管結(jié)構(gòu)和特性多種多樣，但所有聚合物都起源于聚合反應(yīng)。這些反應(yīng)將簡單分子（單體）轉(zhuǎn)化為復(fù)雜鏈（聚合物），以創(chuàng)造出具有有用和獨(dú)特特性的材料。然而，在生產(chǎn)規(guī)模上控制聚合物反應(yīng)面臨許多挑戰(zhàn)。

最重要的挑戰(zhàn)之一是確定反應(yīng)終點(diǎn)，即聚合物鏈達(dá)到其預(yù)期應(yīng)用的最佳長度和復(fù)雜性的點(diǎn)。聚合反應(yīng)是高度放熱的、快速的，并且對(duì)痕量雜質(zhì)敏感。傳統(tǒng)的終點(diǎn)檢測(cè)方法通常缺乏準(zhǔn)確性和精密度，從而導(dǎo)致代價(jià)高昂的錯(cuò)誤和效率低下。

通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)的進(jìn)程，在線粘度計(jì)可提供準(zhǔn)確的終點(diǎn)檢測(cè)。

推動(dòng)工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵聚合反應(yīng)

聚合反應(yīng)分為兩大類。兩者都產(chǎn)生長分子鏈，但鏈?zhǔn)褂貌煌臋C(jī)制生長并具有不同的反應(yīng)特性。加成反應(yīng)將單個(gè)單體添加到生長鏈中，就像聚乙烯 （PE） 生產(chǎn)一樣。?縮合反應(yīng)將兩種不同的單體連接起來，在此過程中釋放出水或 HCl 等小分子，如甲醛基樹脂和環(huán)氧樹脂的生產(chǎn)。

甲醛基樹脂具有多種特性和廣泛的應(yīng)用。脲醛 （UF） 用于生產(chǎn)紡織品、紙張、模塑產(chǎn)品和木質(zhì)復(fù)合材料。三聚氰胺甲醛 （MF） 樹脂具有良好的耐熱性和耐化學(xué)性，廣泛用于層壓板、汽車表面涂料和防火防護(hù)服。酚醛醇 （PF） 樹脂具有很高的耐候性和粘合強(qiáng)度，可用于玻璃纖維、外部膠合板和耐熱產(chǎn)品。

為什么確定終點(diǎn)很重要？

反應(yīng)持續(xù)時(shí)間會(huì)影響聚合物分子量、組成以及結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)。過早或過晚停止反應(yīng)都可能導(dǎo)致產(chǎn)品不合格。

對(duì)于甲醛基樹脂，終點(diǎn)反應(yīng)決定了交聯(lián)量，從而決定了耐化學(xué)性和尺寸穩(wěn)定性等關(guān)鍵特性。

除了產(chǎn)品質(zhì)量外，終點(diǎn)檢測(cè)還會(huì)影響流程效率和安全性。聚合是放熱的，超程會(huì)導(dǎo)致危險(xiǎn)的過熱。反應(yīng)放置時(shí)間過長會(huì)在反應(yīng)容器內(nèi)凝固，需要?jiǎng)趧?dòng)密集型的手動(dòng)去除。

使用粘度測(cè)量聚合反應(yīng)的結(jié)束

隨著聚合反應(yīng)的進(jìn)行，不斷增長的分子鏈會(huì)增加反應(yīng)混合物的粘度。雖然粘度是一種復(fù)雜的特性，但它與聚合程度相關(guān)，并允許實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)聚合物鏈的生長、交聯(lián)和反應(yīng)完成。它還與水性環(huán)境相容，這對(duì)于乳液聚合反應(yīng)非常重要。知道分子量可以估計(jì)聚合物的熔點(diǎn)、結(jié)晶度、拉伸強(qiáng)度和聚合物等級(jí)。

其他測(cè)量技術(shù)，如光散射 （DLS），也可用于表征聚合物特性，但對(duì)于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，由于其實(shí)用性和穩(wěn)健性，在線粘度測(cè)量通常是首選。

離線測(cè)量的挑戰(zhàn)

在聚合物生產(chǎn)中，達(dá)到終點(diǎn)通常意味著達(dá)到目標(biāo)粘度。將跟蹤反應(yīng)的進(jìn)度，直到達(dá)到此目標(biāo)，然后終止該過程。端接方法包括冷卻、用水沖洗或堿淬火。

大多數(shù)制造商依靠離線手動(dòng)方法來確定反應(yīng)完成度。這些操作包括打開人孔以目視評(píng)估粘度、進(jìn)行粒度測(cè)量或其他流體分析。隨著反應(yīng)的進(jìn)行和粘度的增加，手動(dòng)取樣變得越來越困難，可靠性也越來越差。

離線方法僅提供正在進(jìn)行的反應(yīng)的快照。如果采樣需要 15 分鐘，則結(jié)果一出爐就已經(jīng)過時(shí)了。這種滯后會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)過終點(diǎn)和批次質(zhì)量不一致，這意味著多步聚合反應(yīng)變得更加困難。

此外，對(duì)熱加壓反應(yīng)器進(jìn)行手動(dòng)取樣會(huì)帶來安全風(fēng)險(xiǎn)。人為錯(cuò)誤和可變性也成為一個(gè)問題，因?yàn)榕谓Y(jié)果可能因操作員的技能和經(jīng)驗(yàn)而異。所有這些因素都會(huì)導(dǎo)致更高的生產(chǎn)成本。

在線粘度：實(shí)時(shí)解決方案

實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)控是應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)并保證準(zhǔn)確檢測(cè)終端節(jié)點(diǎn)的唯一方法。Hydramotion 的粘度計(jì)使用浸沒在反應(yīng)混合物中的不銹鋼傳感器元件來測(cè)量粘度。傳感器在微觀上振動(dòng)并測(cè)量聚合液體吸收的能量以計(jì)算粘度。該方法為精確的反應(yīng)跟蹤提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

這些直接的自動(dòng)測(cè)量消除了手動(dòng)采樣中固有的采樣誤差、不一致和安全風(fēng)險(xiǎn)。它們不受工藝環(huán)境（如振動(dòng)和噪音）和產(chǎn)品特性（如流速、懸浮顆粒或氣泡）變化的影響。因?yàn)樗鼈儨y(cè)量所有反應(yīng)物的粘度，所以它們可以準(zhǔn)確描繪整個(gè)反應(yīng)過程，而手動(dòng)測(cè)量則受到容器內(nèi)局部差異的嚴(yán)重影響。

Hydramotion 海默生在線粘度計(jì)準(zhǔn)確度高、堅(jiān)固耐用，維護(hù)工作可忽略不計(jì)，從而降低了總擁有成本。

在線粘度計(jì)適合您嗎？

如果您面臨產(chǎn)品質(zhì)量不一致、批次故障率高、能耗過高或擔(dān)心手動(dòng)采樣的問題，Hydramotion 的在線粘度計(jì)可能是您聚合或解聚過程的理想解決方案。

• 實(shí)時(shí)跟蹤反應(yīng)進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)精確的終點(diǎn)檢測(cè)
• 以高精度和可重復(fù)性測(cè)量粘度，不受過程條件和產(chǎn)品特性的影響
• 消除與手動(dòng)采樣相關(guān)的時(shí)間延遲和人為錯(cuò)誤
• 通過防止超限、提高一致性和降低故障率來降低生產(chǎn)成本

Hydramotion 海默生提供專為聚合物應(yīng)用設(shè)計(jì)的全系列粘度計(jì)，從實(shí)驗(yàn)室規(guī)模到全面生產(chǎn)。借助實(shí)時(shí)粘度數(shù)據(jù)，您可以控制反應(yīng)、優(yōu)化工藝并更高效地生產(chǎn)更高質(zhì)量的聚合物。