Puolipanospolymerointi
Valvonta ja ohjaus spektroskooppisilla Raman-analysaattoreilla, jotka toimivat Kaiser Raman -teknologialla
Puolipanosreaktiot tarjoavat lukuisia etuja perinteisiin panosreaktioihin verrattuna, esimerkkeinä parempi tuotteiden selektiivisyys, reagoivien yhdisteiden asteittainen lisääminen prosessinohjauksen parantamiseksi sekä kyky eristää tuote muotoilun jälkeen. Polymeroinnit tehdään usein puolipanostilassa, sillä se tarjoaa mahdollisuuden ohjata tarkkaan tuotteen koostumusta. Näin tuloksena on erinomaisen suorituskykyisiä materiaaleja, joilla on hienosäädettyjä räätälöityjä ominaisuuksia.
Kaaviokuva puolipanospolymeroinnin prosessinohjausjärjestelmästä.
Tulokset
Herkän puolipanosreaktion optimointi
Reaaliaikainen data-analyysi luotettavaan prosessinohjaukseen
Kosketukseton optiikka varmistaa reaktiojärjestelmän minimaalisen häirinnän
Haaste
Puolipanosreaktioiden merkittävä haaste on se, että reagoivien yhdisteiden pitoisuudet muuttuvat jatkuvasti, sekä suhteellisesti että absoluuttisesti. Mikäli tätä reagoivien yhdisteiden pitoisuuksien vaihtelua ei valvota, tuloksena voi herkästi olla tuotteen epähaluttuja ominaisuuksia. Niinpä tämä reaktiotila edellyttää jatkuvaa ja reaaliaikaista reagoivien yhdisteiden pitoisuuksien valvontaa. Pelkkä reagoivien yhdisteiden lisääminen oikeassa suhteessa ei riitä.
Meidän ratkaisumme
Spektroskooppista Kaiser Raman -analysaattoria käytettiin tuottamaan ja keräämään lähes infrapunan aallonpituuksista 785 nm:n säteilyä. Kosketuksetonta optiikkaa käytettiin analyysin suorittamiseen reaktorin seinässä olevan paine- ja lämpötilakestävän safiiri-diagnostiikka-aukon läpi. Jokainen näytteenottokeräily sisälsi 60 sekuntia kestävän reaktorin sisällön valaisun, jossa käytettiin 125 mW:n lasersäteilyä; tätä seurasi aina 20 sekunnin tauko. Kustakin monomeerista käytettiin viidestä seitsemään datapistettä, joiden avulla luotiin kvantitatiivinen Raman-data reaaliaikaiseen prosessinohjaukseen.
Raman-spektroskopian osoitettiin olevan yksinkertainen ja tehokas menetelmä prosessianalyysiin silloin, kun tarkoitus on suorittaa puolipanospolymeroinnin reaaliaikaista valvontaa ja ohjausta. Raman-dataa kyettiin käyttämään prosessin reaaliaikaiseen palauteohjaukseen, minkä ansiosta ihanteelliset prosessiolosuhteet pystytään pitämään yllä suljetun silmukan reaktiojärjestelmässä ja tuottamaan äärimmäisen johdonmukaisia tuotteita erien välillä. Näin varmistetaan herkkien ja erityisen suorituskykyisten materiaalien johdonmukainen laatu.