随着合成化学、生物大分子和医药色谱层析分离技术的应用发展,特定尺寸的大颗粒均粒树脂白球(0.4～0.6 mm)需求量日益增加,开发一种普适性的大颗粒均粒树脂白球聚合工艺日益成为研究热点。为制备粒径均匀的大颗粒树脂白球,通常采用本体聚合,而分散形成可控的均匀单体液滴是保证均粒树脂白球制备的先决条件,直接决定了聚合白球的尺寸和均匀度,因此如何将单体分散形成尺寸高度均匀的聚合单元已成为该工艺开发的关键问题。本研究采用分散针型射流技术,外加之脉冲扰动技术促进射流液柱崩解,以期形成高度均匀单体液滴。同时,通过单体物性、射流速度、外加扰动频率及针孔直径等影响参数的考察,实现单体液滴直径的可调性要求,为大颗粒均粒树脂白球的聚合工艺开发提供基础理论研究结果以及可行的技术方案。具体进行了如下的研究工作：首先自主研发设计了新型的直接接触压电式射流振动液滴生成装置。该装置采用双压电陶瓷膜片(Piezoelectric Ceramics Membrane)作为振动元件,以函数信号发生器和功率放大器组成振动源,产生一定频率的扰动直接施予针孔射流液柱,促进液柱的崩解分散,可通过调节单体流速、射流针孔径和外加扰动频率来控制单体液滴的尺寸。在自主设计的射流振动液滴生成装置上分别考察了不同物性的流体(表面张力分别为水72.53mN·m-1,50%乙醇溶液58.18mN·m-1,纯乙醇21.87mN·m-1)、射流针孔径(0.10～0.52mm)、单体射流速度(0～40 mN·min-1)和外加扰动频率(0～300 Hz)对射流振动断裂过程、形成的液滴直径及其均匀性的影响情况。实验结果表明,单体射流速度和外加扰动频率是影响形成液滴直径及其均粒性的关键因素,液滴直径随单体流速增大、外加扰动频率升高均会减小,同时外加扰动能够显著提高分散液滴粒径的均匀性。在自然射流实验条件范围内液滴平均直径(目标平均粒径为1.03mm)的最大偏差为0.18 mm,其中89%的单体液滴处于平均直径1.03±0.05 mm粒径范围内(实验条件为水,表面张力72.53 mN·m-1,孔径0.42 mm,单体射流速度3.469 m·s-1),而外加100～200 Hz扰动频率时其最大偏差缩小为0.10 mm,处于平均直径0.99±0.05 mm目标粒径范围内的单体液滴占比达到95%以上,粒径均匀度极大改善,可完全满足大颗粒均粒树脂的工业要求。为适用于工艺开发与工业放大,根据Rayleigh-Sakai射流断裂理论,提出物性系数k和流体固有振动能表征量f0两个物理量,发展出射流振动断裂形成液滴直径与孔径、外加扰动频率、射流速度之间的拓展数学模型。其中物性系数k修正了单体粘度与表面张力对形成液滴直径的影响,并结合实验结果与文献数据,关联物性系数与单体物性,从而得到不同条件下的经验公式；流体固有振动能表征量f0将单体射流固有振动频率与外加扰动频率相结合,反映了由于流体表面能和动能与外界的相互作用而存在的固有振动能量。验证结果显示,拓展数学模型的计算结果与实验结果符合良好,分散形成的液滴平均直径数均相对误差为1.12%,证实了液滴直径拓展数学模型的可靠性,并进一步论证了振动分散针型射流技术用于大颗粒均粒树脂聚合工艺开发的可行性。