氟橡胶工艺优化 

氟橡胶是指主链或侧链碳原子上含有氟原子的一类合成高分子弹性体,它具有优良的耐高温、耐寒、耐腐蚀、耐药品性、耐强氧化剂等特性和良好的物理机械性能,以及良好的电绝缘性,可用在一般橡胶无法承受的苛刻环境中。氟橡胶聚合生产工艺过程可分为单体流量配制、聚合反应控制、中控制样测试三部分,其中聚合反应控制为关键工序。工业上在高温反应釜中进行的氟橡胶聚合反应组分复杂,影响因素众多,具有典型的非线性特征。


衡量橡胶性能的一个很重要的指标就是门尼粘度(Mooney Viscosity),它反映了橡胶加工性能的好坏和分子量高低及分布范围宽。现需要根据企业当前的氟橡胶良品和次品的工艺数据找出氟橡胶良品各工艺参数需要控制的范围。


根据氟橡胶反应装置的特点,以氟橡胶门尼粘度为目标变量,以聚合温度、聚合压力(同温度)、升温速率、初始单体组成(定义为四氟乙烯和六氟丙烯的比值)和加入量、补加单体组成和加入量、反应时间、链转移剂的量为自变量。DCS采集数据:门尼数据(MV)、升温速率(k)、初始单体组成(C)、聚合温度(聚合反应过程分三个阶段,定义第一个小时为第一阶段T1,第二个小时为第二阶段T2,第三个小时开始到反应结束为第三个阶段T3,考虑每个阶段的平均温度)、链转移剂的量(M)、聚合反应时间(t)。


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我们利用主成分分析(PCA)、线性判别矢量(Fisher)等建模方法,将影响氟橡胶门尼数据的工艺控制参数投影降维,找出各个工艺参数对氟橡胶门尼数据的影响权重。通过人为分析在投影图中找出合适的参数控制区间,使得门尼数据合格产品率最大。


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基于数据挖掘模型的关键控制参数范围:

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通过企业实际生产验证氟橡胶门尼数据合格命中率由优化前的53%提高到82%,氟橡胶产品质量稳定性大幅度提升。

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