Page 68 - 《精细化工》2019年第11期

·2216· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷

如图 3 所示，相同时间内，随着光源距离的增 75 W，环境温度为 35 ℃，光源距离为 5 cm，紫外
加，PEO 分子链剪切的速率变慢。同一光源距离下， 光波长为 185 nm。
PEO 的黏均分子量随着剪切时间的延长而降低，且
呈现先快后慢的趋势。当光源距离为 5 cm，PEO 黏
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均分子量达到 7.5×10 时所需反应时间约为 1 h，光
源距离在 10 cm 所需反应时间小于 2 h，光源距离在
15 cm 需要反应时间约为 2 h，即光源距离增加的倍
数大于时间增加的倍数；而当光源距离增大至 20 cm
时，相比于 5 cm 时光照距离增大 4 倍，所需光照时
间大于 4 倍，此时光源距离增加倍数开始小于时间
增加的倍数。这表明，随着光源距离的增加，紫外
光强度迅速减小，两者呈指数负相关 [21] 。且紫外光

在空气中的衰减不是线性的，在有限的光源距离范 图 5 不同时间 PEO 黏均分子量随相对湿度的变化
围内，光源距离对光照时间的影响呈现减小趋势。 Fig. 5 Change of viscosity average molecular weight of
PEO with relative humidity at different time
以下实验选择光源距离为 5 cm。

2.4 环境温度对黏均分子量的影响 如图 5 所示，相对湿度为 20%时，当反应时间
环境温度对剪切反应 [22-24] 和紫外灯的发光效
为 2、3、4 和 5 h 时，PEO 的黏均分子量分别为
率 [25] 都有直接影响。实验考察了环境温度为 20~ 2.0×10 、1.1×10 、7.0×10 和 4.0×10 。当相对湿度
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40 ℃时对 PEO 分子链剪切效果的影响（见图 4）。 从 20%增加至 60%时，剪切速率显著下降。紫外光
实验中紫外功率为 75 W，相对湿度为 50%，光源距
发出一定数量的光子，并激发空气中氧气产生臭氧
离为 5 cm，紫外光波长为 185 nm。 从而加快 PEO 的分子链发生断裂，然而空气中的水

分会吸收掉一部分紫外光使到达 PEO 物料表面的紫
外光子数目减少，因此相对湿度会影响 PEO 分子链
剪切速率 [26] 。
此外，水分子对 185 nm 紫外光的吸收系数比氧
大 10 倍左右，水分子和氧气分子之间存在对紫外光
的竞争吸收关系 [27] 。臭氧浓度随湿度变化趋势如图
6 所示。当相对湿度从 20%增加至 60%时，反应体
系中臭氧质量浓度从 0.51 mg/L 下降到 0.06 mg/L，
而臭氧能够为 PEO 光剪切反应提供更多的氧自由

基，增大分子链断裂几率，因此 PEO 剪切速率随相
图 4 不同时间 PEO 黏均分子量随温度的变化 对湿度的增大而降低。本装置中，反应最佳相对湿
Fig. 4 Change of viscosity average molecular weight of
PEO with temperature at different time 度为 20%。

如图 4 所示，PEO 的剪切速率随着温度的升高
而增大。20~30 ℃时，剪切速率随温度的升高变化
较慢，当温度高于 35 ℃时，剪切速率随温度升高
而增大的速度明显加快。PEO 随着温度的升高会发
生热氧降解，因此 PEO 在 35 ℃以上剪切速率加快。
当反应温度为 40 ℃时，部分 PEO 软化，影响其形
态。因此，PEO 最佳剪切温度为 35 ℃。以下实验
选择反应温度为 35 ℃。
2.5 相对湿度对黏均分子量的影响

实验考察了相对湿度为 20%~60%时对 PEO 分 图 6 臭氧浓度随湿度变化
子链剪切效果的影响（见图 5）。实验中紫外功率为 Fig. 6 Change of ozone concentration with humidity