单分散聚苯乙烯微球的制备及影响因素研究
单分散聚苯乙烯微球的制备及影响因素研究X
张 凯X X , 雷 毅, 王宇光, 江璐霞X X X
(四川大学高分子材料科学与工程系,高分子材料国家重点实验室,四川成都 610065)
摘 要: 以聚乙烯吡咯烷酮为分散剂,无水乙醇为反应介质,偶氮二异丁腈为引发剂,采用分散聚合工艺,通
过优化反应条件,制备出了粒径为5L m 单分散(分散系数[5%)聚苯乙烯微球。所制备的聚苯乙烯微球标准
偏差D =0.16L m,分散系数E =0.02,且具有良好的球形度,表面非常光滑,无破损,无缺陷。对影响单分散
聚苯乙烯微球的因素进行了研究,结果表明:随着分散稳定剂用量的增加,聚苯乙烯微球的粒径减小;随着单
体和引发剂用量的增加,聚苯乙烯微球的粒径增大。分散稳定剂和单体用量是影响聚苯乙烯微球粒径分布的
两个主要因素。
关键词: 单分散;聚苯乙烯微球;稳定剂
中图分类号: O632.14 文献标识码: A 文章编号: 1008-9357(2002)02-0189-05
聚合物微球具有比表面积大,吸附性强,凝集作用大及表面反应能力强等特性,有着广泛的应用前景11-32。微米级颗粒度均匀的聚合物微球,作为功能高分子材料,在分析化学、生物化学、免疫医学、标准计量以及某些高新技术领域中有着广泛的用途,因而对这类材料的研究越来越引起了重视14,52。
制备聚合物微球的传统方法是乳液聚合法和悬浮聚合法。乳液聚合只能制备粒径为0.1~0.7L m 的颗粒,悬浮聚合制备的聚合物微球粒径则一般在100~1000L m 之间,且是多分散性的。采用无皂或低皂乳液聚合法制成的单分散聚合物微球粒径接近1L m,但难于制备粒径大于1L m 的聚合物微球。分散聚合是一种特殊类型的沉淀聚合,反应开始前为均相体系,单体、分散稳定剂和引发剂都溶解在反应介质中,当聚合物链增长到临界链长后,聚合物即从反应介质中沉析出来,并借助于分散稳定剂的作用悬浮于反应介质中形成小颗粒。分散聚合反应可以一步获得微米级粒度均匀的聚合物微球,并且适用于不同类型单体的聚合反应16,72。本文以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为分散稳定剂,无水乙醇为分散介质,偶氮二异丁腈(AIB N)为引发剂,用分散聚合工艺制备出了微米级单分散(分散系数E [0.05)聚苯乙烯微球,并对影响聚苯乙烯微球粒径及分布的因素进行了研究。
1 实验部分
1.1 试剂
苯乙烯(St):用w =0.05的NaOH 溶液去除阻聚剂,含量>99%,分析纯,北京福星化工厂;偶氮二异丁腈(AIB N):分析纯,北京化工厂;聚乙烯吡咯烷酮(PVP):分析纯,天津市津宇精细化工厂;无水乙醇:分析纯,沈阳化学试剂厂。
1.2 聚苯乙烯微球的制备
将配方量的PVP 和无水乙醇加入到四颈瓶中,搅拌形成均相体系后,通入N 2排空,并开始缓慢滴加溶有AIB N 的单体。单体滴加完毕后,保持氮气气氛和一定的搅拌速度,在70e 下聚合反应24h,即得乳液样品。将乳液样品用超速离心机离心沉降,弃去上层清液,用乙醇洗涤下层微球,再离心,再洗涤,如此重复多次。将洗涤后的微球倒入培养皿中,60e 真空干燥24h,即得聚合物微球。
Vol.152002年6月 功 能 高 分 子 学 报Journal of Functional Polymers No.2Jun.2002
X XX XXX 通信联系人:江璐霞(1937-),女,教授,博士生导师,主要从事耐热高分子材料的研究,E-mail:jluxia@s https://www.360docs.net/doc/a312664910.html,.
作者简介:张凯(1973-),男,四川人,硕士研究生,主要从事功能高分子材料的制备与表征,E-mail:z hangkai w @https://www.360docs.net/doc/a312664910.html,.收稿日期:2001-11-12
基金项目:教育部2000年重点资助项目部分研究内容(00107)
1.3 聚苯乙烯微球的表征
将制得的聚苯乙烯微球样品均匀地覆盖在载玻片上,用乙醇稀释后,喷金,在扫描电镜(日立S-450型)上拍摄照片,并用粒子分布仪测定粒径和粒径分布。
1.4 聚苯乙烯微球粒径的标准偏差D 和分散系数E 的计算
D =
E n i =1(D i -D)2
n -11/2 (1) ; E =D D
(2)式(1)、(2)中,D 为标准偏差;D i 为单个粒子的直径;D
为粒子的平均直径;n 为粒子数目;E 为分散系数。
2 结果与讨论
2.1 聚苯乙烯微球的表观形貌及分散性
图1所示的是粒径为5L m 的单分散聚苯乙烯微球的扫描电镜照片。图1(a)是放大倍数为2000倍时的扫描电镜照片,从图1(a)中可以看出,所制得的聚苯乙烯微球具有良好的球形度,且分布均匀。为了进一步确定聚苯乙烯微球的形态和表观形貌,任意选取一个区域,对其进行10000倍观察,见图1(b)。从图1(b)中可以看出,聚苯乙烯微球为明显球体,而且表面非常光滑,无破损,无缺陷,这为聚苯乙烯微球在进一步功能化时保证性能的均匀可靠奠定了基础。
图2为聚苯乙烯微球的粒径分布图。由图2可知,聚苯乙烯微球的粒径分布均匀,约为5L m,呈正态分布。通过对聚苯乙烯微球粒径的统计计算可知,
聚苯乙烯微球的平均直径为5L m,D =0.16,E =0.02。
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2.2 分散稳定剂含量对聚苯乙烯微球粒径及分布的影响
图3所示的是在确定反应体系及其他配方的条件下,调整PVP 含量而制得的聚苯乙烯微球的扫描电镜照片。图3(a)是单体中PVP 含量为2%时制得的聚苯乙烯微球,从图中可看出,微球的粒径在5L m 左右,且粒径分布较均匀,但有小粒径微球存在,且相互间有一定的粘结。当P VP 含量上升到3%时,见图3(b),微球的粒径基本保持在5L m 左右,粒径分布变得很均匀。随着PVP 含量继续上升至4%和5%时,微球的粒径逐渐减小,而且粒径分布变宽,如图3(c)和3(d)所示。这说明,随着PVP 含量的增加,微球粒径有所减小,微球粒径与分散稳定剂PVP 含量的关系曲线见图4
。
微球的粒径随着PVP 含量的增加而减小,主要是由于在
聚合过程中,PVP 含量增加时,粒子周围的分散稳定剂的浓度
增大,对粒子的稳定作用增大,从而对粒子的凝聚产生阻碍作
用;另一方面,分散稳定剂含量升高,成核数目增多,这样每个
成核粒子得到的单体量会减少,最终导致粒径变小。所以,在
分散聚合中,分散稳定剂含量过低将使分散体系得不到充分
保护,聚合物微球容易发生粘结;分散稳定剂含量过高,则因
体系粘度过大,会阻碍成核与核聚结,乃至影响聚合物微球的
生长,这些都会导致聚苯乙烯微球粒径分布变宽。
2.3
单体用量对聚苯乙烯微球粒径及分布的影响
#
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从图5中,可以看到不同单体用量下制得的聚苯乙烯微球存在
着较大的差别。从图5(a)到图5(d),单体的质量分数从0.15上升到
0.35,而微球的粒径也由2.5L m 左右上升到7L m 左右。同时可以看
出图5(c)所示的微球粒径分布最为均匀,在此基础上随着单体用量
的减小,微球的粒径逐渐减小,均匀性变差;随着单体用量的增大,微
球的粒径增大,均匀性也有所降低。这主要是由于在分散稳定剂
PVP 用量确定的条件下,聚合反应体系中的成核数目也被确定。单
体用量过低会造成一些核无法得到足够的单体,也就是说,单体无法
被均匀地分配给每一个核,使得一些核始终处于一种/饥饿0状态,直
到反应终止,这就导致了有一部分聚合物微球粒径较小。而单体用
量过多,由于成核数目是一定的,必然导致聚合物微球粒径的增加。
随着聚合物微球粒径的增加,分散稳定剂的保护作用减弱,使一些微
球处于非稳定状态,这就使一些微球间发生相互粘结,形成了粒径较
大的微球。总体上来说,聚苯乙烯微球的粒径与单体用量呈线性增长关系,如图6所示。
2.4
引发剂用量对聚苯乙烯微球粒径及分布的影响
图7所示的是通过调整AIBN 用量而制得的聚苯乙烯微球的
扫描电镜照片。从图中可以看出,每百分单体重量中当引发剂用
量从0.5上升到4时,聚合物微球的粒径从2.8L m 左右增加到8
L m 左右,见图7(a)~图7(d),增长趋势明显,说明随着引发剂用
量的增加,聚合物微球的粒径也随之增大。这是因为引发剂用量
增加,引发剂产生的游离基数目增多,在反应初期引发形成的活
性链也越多,有利于相互缠结形成较大的生长核,从而生成较大
的微球。引发剂用量增加,对聚合反应速率影响较大,但由于分
散稳定剂用量和单体用量为定值,所以,引发剂用量的改变对聚
合物微球的粒径分布影响不大。随着引发剂用量的增加,聚合物
微球的粒径有增大的趋势,微球粒径与引发剂用量间的关系曲线
见图8。
3 结论
采用分散聚合工艺,成功地制备出了微米级单分散聚苯乙烯微球。在一定反应条件下,随着分散稳定剂用量的增加,聚苯乙烯微球的粒径减小,随着单体用量和引发剂用量的增加,聚苯乙烯微球的粒径
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增大。稳定分散剂用量和单体用量是影响聚苯乙烯微球粒径分布的两个主要因素。
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Studies of the Preparation of Monodisperse Polystyrene
Microspheres and Its Influence Factors
ZHANG Kai, LEI Yi, WANG Yu -guang, JIANG Lu -xia
(Department of Polymer Materi als &Engi neering.,State Key Laboratory of
Polymer Materials Engi neering,Sichuan Uni versity,Chengdu 610065,China)
Abstract: Monodisperse (coefficient of variation E [5%)polystyrene microspheres with the size of 5.0L m were prepared by disper -sion polymerization in ethyl alcohol reaction media using polyvinylpyrrolidone (PVP)as a steric stabilizer and 2,2.-azobisizobu tyronitrile (AIBN)as an ini tiator in sui table condi tion.The polystyrene microspheres have good sphericity and smooth in tact surface.Its standard deviation D is 0.16L m and coefficient of variation E is 0.02.The influence factors on the polystyrene microspheres size and distribution were investigated.The results show that the size of polystyrene microspheres decrease with i ncreasing amount of s tabilizer.The size of polystyrene microspheres increase with increasing amount of monomer and i nitiator.The amounts of stabilizer and monomer are the major factors that affected the size distribution of polystyrene microspheres.
Key words: monodisperse;p olystyrene microspheres;stabilizer #
193#单分散聚苯乙烯微球的制备及影响因素研究
高抗冲聚苯乙烯的制备
高抗冲聚苯乙烯的制备 一、聚苯乙烯的发展及高抗冲聚苯乙烯的简介 苯乙烯树脂是五大通用性合成树脂之一，一般按产量仅次于PE、PVC和PP而居第四位。 苯乙烯发展初期，只生产通用型聚苯乙烯。其质硬而脆、机械强度不高、耐热性较差，且易燃。为此人们做了大量的改进工作，形成了高抗冲聚苯乙烯、可发性聚苯乙烯、丙烯晴-苯乙烯共聚物等为代表的庞大的苯乙烯树脂体系。 高抗冲聚苯乙烯是一种橡胶粒径约为2um,分散在透明聚苯乙烯基质中形成的复合材料。它具有尺寸稳定、电绝缘性好、易于加工、成本低廉、综合性能优良等优点，从而在包装、器械、家电及玩具等领域被广泛使用，消耗量逐年增加。高抗冲聚苯乙烯一般是用橡胶状丁二烯聚合物补强的聚苯乙烯。它可为混合物或接枝共聚物，前者很少引起聚苯乙烯性能的变化，或者根本没有变化，而后者则根据参入的聚丁二烯量在抗冲击强度及其他性能方面显出很大的改善，用橡胶改善聚苯乙烯大大增加了高抗冲聚苯乙烯的应用范围。 二、原理及制备 聚苯乙烯的接枝共聚共混方法主要有乳液―悬浮方法、本体—悬浮方法和连续本体方法等。其中乳液—悬浮方法由于经济╱性能指标较差已经逐渐被淘汰。本体—悬浮方法是发展较晚的一种方法，但由于设备利用率低，工艺流程长，能耗大，生产成本较高，此法一趋淘汰。 1、工业制法 本体法聚合时，首先将橡胶溶解于苯乙烯单体中。在与聚合反应转化至6％—10％时，就开始形成两相，即PS相和橡胶相。这样，苯乙烯中的PS相和苯乙烯中的橡胶相达到一定的相体积比时，在切应力搅拌存在下，即发生相变。此时，橡胶在反应系统中的相容性降低，因橡胶析出而体系粘度骤降，而切应力的存在使橡胶颗粒分散为切断小粒，这便是本体聚合法生产HIPS的关键所在。反应由苯乙烯本体聚合和橡胶苯乙烯聚合两种方式同时进行，经过四个聚合釜连续反应，转化率达75%～80%时，将聚合物送入脱气槽，脱去未反应的单体，再经挤压抽条、冷却、造粒、包装即得成品。 步骤：⑴聚合：由预聚和终聚两部分组成，预聚在较低的温度（如90℃）并伴有良好的搅拌条件下进行；终聚则在较高温度下进行（如120℃），通过加入溶剂来降低反应体系的粘度。⑵后处理：在高温、高真空的操作条件下，脱除熔体中的溶剂和残留单体。 2、实验室制备方法： 原料：聚苯乙烯、SBS弹性体、顺丁橡胶、硼酸锌、钛白粉等。 仪器设备：高速混合机、螺杆挤出机、热压成型、悬臂式冲击机。 试样准备
聚苯乙烯交联微球的制备.
聚苯乙烯交联微球的制备 【原理】 悬浮聚合是在悬浮体系中进行的一种聚合方法。以苯乙烯为例，这是一种比较活泼的单体，容易进行聚合反应。苯乙烯在水中的溶解度很小，将其倒入水中，体系分成两层，进行搅拌时，在剪切力作用下，单体层分散成液滴，界面张力使液滴保持球形，而且界面张力越大，形成的液滴越大，因此在作用方向相反的搅拌剪切力和界面张力作用下，液滴达到一定的大小和分布。这种液滴在热力学上是不稳定的，当搅拌停止后，液滴将凝聚变大，最后再次与水分层，同时，聚合到一定程度以后的液滴中溶有黏性聚合物也可以使液滴相互黏结。因此，在悬浮聚合体系中还需要加入分散剂，常用的分散剂有明胶，聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸钠、纤维素衍生物或碳酸镁、磷酸钙等。 本实验是在油溶性引发剂过氧化二苯甲酰存在下，用悬浮聚合方法进行的苯乙烯与二乙烯苯的共聚反应，在液滴中的自由基聚合机理如图3-1。所得产物为白色小珠，可作为苯乙烯型阳(阴)离子交换树脂的母体（称为白珠）。其中二乙烯苯起着交联作用，使聚合物其有网状结构，二乙烯苯的用量改变就会显著影响聚苯乙烯微球的交联度，从而影响微球的性能。 此外，聚合物微球的粒径主要是通过调节悬浮聚合的反应条件、分散剂种类与比例来实现。
图3-1 过氧化二苯甲酰引发苯乙烯自由基聚合机理 【仪器及试剂】 1.实验仪器 三口烧瓶（250mL）1只机械搅拌器1套球形冷凝管1支温度计（100℃）1支恒温水浴锅1套表面皿1个烧杯（100mL）1个量筒（25mL，10 mL）各1个（公用）滴管1根布氏漏斗1个抽滤瓶1个滤纸等若干
2.实验试剂 苯乙烯（除去阻聚剂）20 mL 二乙烯苯（除去阻聚剂） 3 mL 过氧化二苯甲酰（BPO，重结晶）0.4 g 明胶0.5 g 去离子水100 mL 次甲基兰水溶液(0.5%) 3~5滴 【步骤】 1.如图3-2所示，将冷凝管、温度计和搅拌装置安装于三口烧瓶上，检查搅拌器运转是否正常。 图3-2 聚苯乙烯交联微球的合成装置图 2.在三颈瓶中加入0.5 g明胶和100 mL去离子水。开动搅拌器，升温至50 ℃左右，待明胶完全溶解后，加入3~5滴次甲基兰水溶液。 3.将0.3 g BPO，20 mL苯乙烯和3 mL二乙烯苯加入100 mL烧杯中，轻轻振荡，待BPO完全溶解后，将其加入到三口瓶中。此时注意控制搅拌速度和滴加速度，滴加不宜太快。待滴加完成后，通冷凝水，稳定搅拌速度，升温至70 ℃反应1小时，之后再升温至95 ℃继续反应2小时左右。观察体系的颜色变化。 4.反应到生产的球体彼此不粘结，而又比较硬时为止。可用吸管吸取一点反应
单分散性聚苯乙烯微球的研究——稳定剂、反应温度和单体浓度的影响
单分散性聚苯乙烯微球的研究Ξ ——稳定剂、反应温度和单体浓度的影响 王 为33 郭鹤桐 高建平 (天津大学化工学院) 项 民 (郑州轻工业学院) 摘要 以乙烯基吡咯烷酮为分散剂,以水和乙醇混合溶液为反应介质,用分散聚合方法制备单分散聚苯乙烯微球.考察了反应温度、稳定剂浓度和单体浓度对微球平均粒径大小和粒径 分布的影响.实验结果表明聚乙二醇不适合作苯乙烯分散聚合的稳定剂.随聚乙烯基吡咯烷 酮浓度变大,微球粒径变小,粒径分布变窄,单体浓度的增大会导致微球粒径的增大及粒径 分布的加宽.随聚合温度的提高,微球粒径变大. 关键词 分散聚合 微球 乙烯基吡咯烷酮 单分散 分类号 O631.5 制备粒径在1～10Λm的单分散聚合物微球近年来引起人们的极大关注[1～3].在此粒径范围内,且具有单分散性的乳胶粒子,可由较小尺寸的粒子通过V an2 derhoff’s连续种子聚合,或U gelstad’s双阶段溶胀聚合法得到[4,5].分散聚合则提供了另一种制备单分散聚合物微球的方法.分散聚合通常指溶解在有机烯溶液中的单体,在稳定剂的存在下,聚合成不溶性的聚合物而分散在连续相中,因此分散聚合可认为是一种特殊类型的沉淀聚合[6].B arrett曾报导,在碳氢化合物介质中,以接枝共聚物为稳定剂制备粒径在1Λm的聚甲基丙烯酸甲酯微球[7].A l m og等用反应介质中可溶聚合物及离子表面活性剂为稳定剂,制备出粒径在5Λm左右的粒子,且粒径依赖于反应介质的极性[8].对聚苯乙烯分散聚合来说,常见的稳定剂有非离子纤维素[9],聚丙烯酸[10],聚乙烯基吡咯烷酮[11]等.我们曾研究了反应介质性质及引发剂对分散聚合法制备聚苯乙烯微球粒径的影响[12].本文将考察稳定剂、单体和反应温度与聚苯乙烯微球粒径及粒径分布的关系.关于苯乙烯分散聚合反应动力学及反应机理的研究将在以后文章探讨.1 实验方法 1.1 分散聚合法合成单分散聚苯乙烯微球 由于本实验采用水2乙醇复合溶剂作为反应介质,所以首先将水和乙醇按一定的比例混合后例入三口瓶中,而后加入聚乙烯基吡咯烷酮(PV P)作为稳定剂.待PV P充分溶解,温度升至所需反应温度时,将溶有引发剂偶氮二异丁晴的单体苯乙烯(已经过精制)倒入,在搅拌和氮气保护下反应9h后终止反应. 1.2 反应过程中单体消耗速度的测定 利用碘或溴和双键的定量加成反应来分析和测定单体苯乙烯的消耗速度.本实验中采用三溴络合物的溴加成法.在溴化钠饱和的甲醇溶液中,加入溴后即得三溴络合物.这种溴加成试剂比一般溴加成试剂稳定.三溴络合物分解释出溴,与烯烃(如苯乙烯)的双键反应,但其活性不足以发生多大的取代反应.在过量的三溴络合物中,加入碘化钾进行反应而释放出碘,用硫代硫酸钠标准溶液滴定释放出的碘,从而计算双键的含量C. B r2+2K I—→2KB r2+I2 2N a2S2O3+I2—→2N a I+2N aS4O6 天津大学学报 第32卷 第2期1999年3月 JOU RNAL O F T I AN J I N UN I V ER S IT Y V o l.32 N o.2 M ar.1999 Ξ 收稿日期1997207208.修回日期1997209230. 3 天津市自然科学青年基金资助项目(F19601). 33 1961年生,女,副教授.Bo rn in1961,fem ale,associate p rof.
聚苯乙烯微球的可控制备研究
聚苯乙烯微球的可控制备研究* 安国斐,高琳锋,赵晓鹏 (西北工业大学理学院智能材料实验室,陕西西安710129) 摘要:分别采用无皂乳液聚合法和分步乳液聚合法,使用过硫酸钾(KPS)为引发剂、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为稳定剂、十二烷基硫酸钠(SDS)为乳化剂制得单分散PS微米球和纳米球。讨论了引发剂、稳定剂、乳化剂等因素对PS球粒径大小的影响。研究表明,在一定范围内随着KPS、PVP、SDS用量的增加, PS球粒径逐渐变小,而粒径分布不变。通过调整KPS、PV P、SDS的用量,可以在10~1000nm范围内实现PS球的可控制备。 关键词:聚苯乙烯;纳米球;微米球;可控制备 中图分类号:O631文献标识码:A 文章编号:100129731(2010)0921571204 1引言 聚苯乙烯(PS)纳米和微米球具有比表面积大、吸附性强、凝集作用大及表面反应能力强等特性,在药物释放系统、光子晶体、有序结构模板等领域有着广泛应用前景[125]。由于各种应用和研究均以粒径、形貌可控的PS球为基础[628],因而关于PS球制备方法、粒径控制的研究备受关注。 目前,已成功发展了多种聚苯乙烯(PS)的制备方法。乳液聚合法和无皂乳液聚合法已趋于成熟,但对于大范围内粒径的精确控制及其机理研究还有待进一步完善。Zhang[9]等采用乳液聚合法得到80~ 1650nm的PS球,但其单分散性较差,且通过改变反应介质极性的方法不易实现粒径的精确控制。Du[10]等采用无皂乳液聚合法通过调整稳定剂PVP用量制备出200~1500nm的PS球,但在保证单分散性和粒径可控性的同时无法实现更小粒径的PS纳米球制备,并且仅考虑了PVP单因素的影响。H u[11]等利用紫外诱导乳液聚合法合成20~40nm的PS球,但引入特殊的光引发聚合系统导致成本很高而难以推广。 本文分别采用无皂乳液聚合法和分步乳液聚合法,稳定反应温度和搅拌速度,分别引入稳定剂PVP 和乳化剂SDS,并通过调整KPS、PV P、SDS的用量,实现10~1000nm粒径范围内PS球的可控制备。2实验 2.1主要试剂与仪器 聚乙烯吡咯烷酮(PVP,德国BA SF公司)、过硫酸钾(KPS,国药集团化学试剂有限公司)、正丁醇(C4H9OH,西安化学试剂厂)、十二烷基硫酸钠(SDS,天津市河北区海晶精细化工厂)均为分析纯级试剂。苯乙烯(C8H8,天津市巴斯夫化工有限公司)为化学纯试剂。除苯乙烯外,所有试剂均直接使用,而不需要进一步的纯化处理。 2.2PS微米球制备 将一定量苯乙烯倒入分液漏斗中,依次用0.1mol/ L NaOH溶液和超纯水重复洗涤3次,以除去其中阻聚剂,再用无水硫酸钠将残留少量水除去,最后减压蒸馏得到纯化的苯乙烯。纯化的苯乙烯放在4e冰箱中保存待用。 室温下,将10g苯乙烯单体、80mL超纯水一起转入250mL三口烧瓶,通入氮气并连接冷凝管,调整搅拌转速为300r/min。水浴加热到70e时,15min内将20mL引发剂KPS(0.15g)溶液滴加完毕并恒温反应24h,得到乳白色聚苯乙烯乳液。整个反应始终在N2保护下进行,温度控制在(70?2)e。 实验中通过调整引发剂KPS和稳定剂PVP用量,可以控制PS球的粒径大小,同时研究了其对PS 球粒径的影响。 2.3PS纳米球制备 室温下,将0.15g SDS溶解于90mL超纯水,转入三口烧瓶,控制搅拌速度为200r/min,通入氮气并搅拌10min。升温至80e后,一次性加入10mL KPS (0.15g)溶液。10min后逐滴加入第一批苯乙烯单体St1(0.15g)与助乳化剂正丁醇(0.10g)的混合物, 20min内滴加完毕。从滴加开始起的1h后再一次性加入第二批苯乙烯单体St2(4.85g),并在80e下反应1h,随后升温至85e继续反应1h,最后冰浴冷却至室温,结束反应。 2.4样品的表征 采用Malvern公司Zeta ZS90型激光纳米粒度仪对样品粒度进行测试;红外谱图由日本分光公司(JA SCO)FT/IR2470Plus型傅立叶变换红外光谱仪 *基金项目:国家自然科学基金资助项目(6077804);西北工业大学基础研究基金资助项目(W018101)收到初稿日期:2010201213收到修改稿日期:2010206217通讯作者:赵晓鹏作者简介:安国斐(1984-),男,河北邯郸人,在读博士,师承赵晓鹏教授,从事智能材料研究。
聚苯乙烯微球的制备开题报告
河南理工大学本科毕业设计（论文）开题报告 题目名称高电荷聚苯乙烯微球的制备 学生姓名周有为专业班级化工07-2班学号 3 一、选题的目的和意义 粒径单分散的乳胶粒在许多领域有极其重要的用途，如在医学上可于作临床诊断和免疫分析试剂的载体，在测试上可用作光散射及电镜的尺度基准。随着信息技术的发展，人们迫切需要利用这种单分散的、直径在纳米~亚微米范围的颗粒来制备胶体晶体（Colloidal Crystalline Array），即胶体颗粒在空间呈体心立方或面心立方堆砌的、可以对可见光及近红外波段产生Bragg衍射的一种类似晶体的物质。这种胶体晶体不仅可以制备多种光学器件，还可以制备光子晶体（Photonica Crystal），用于光学集成线路。一般对要用于胶体晶体的乳胶粒子有如下要求：①粒子表面电荷较多，使粒子间有足够的静电排斥力；②粒径单分散，使得各粒子表面电荷密度基本相等，粒子可能靠自组装成有序结构；③粒子直径在100nm以下，确保晶体有较高的透明度。 在高分子材料中, 单分散性的带电荷的功能性聚合物微球在生物医学、生物传感、免疫技术、蛋白质吸附以及酶的固定化等领域都有广泛地应用。其中阳离子型聚合物微球在分子自组装、细胞检测、DNA 载体、催化剂以及光学材料等方面都具有广泛的应用前景。单分散性较好的聚苯乙烯微球的制备方法主要有分散聚合法、乳液聚合法、无皂乳液聚合法、悬浮聚合法、种子聚合法等。其中悬浮聚合法制备的微球比较大,一般在毫米数量级,不符合可见光区域光子晶体所需要的亚微米或微米级的要求；种子聚合法主要是以制备好的聚苯乙烯微球作为种子制备多孔、高交联微球或者对微球进行进一步的改性功能化的一种方法。因此分散聚合法、乳液聚合法和无皂乳液聚合法成为制备高电荷聚苯乙烯微球的有效方法。 本论文的研究目的是制备纳米量级单分散PS微球，本论文拟采用分步乳液聚合法，重点研究影响微球表面电荷密度、粒径和单分散性的主要因素。 二、国内外文献综述 从文献的内容看，高电荷微纳米级的PS微球的制备方法主要是分散聚合法、乳液聚合法和无皂乳液聚合法三种。本文主要研究分散聚合法、乳液聚合法和无皂乳液聚合法这
聚苯乙烯-二氧化硅微球的制备
一：实验方案 采用溶胶-凝胶法, 首先利用苯乙烯与3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷( KH-570)化学反应合成共 聚前驱物, 利用TEOS在一定的条件下水解与缩合, 一步合成了有机-无机复合纳米微球。 苯乙烯为天津市福晨化学试剂厂产品, 使用 前用10% 的氢氧化钠水溶液萃取3次, 再用水反 复萃取, 无水硫酸钠干燥48 h后, 在35℃减压蒸 馏, 最后得到的单体在气相色谱上未出现杂质峰, 将纯化的苯乙烯在- 1 ℃下保存待用。3-甲基 丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷( KH-570) 为天津 市化学试剂一厂产品; Triton X-1为华美生物有 限公司产品;四乙氧基硅烷( TEOS ) 为A ldrich 公司产 品。十二烷基苯磺酸钠( SDS) , 过硫酸钾( PPS ) 等其他试剂均为分析纯试剂, 所用水均为二次蒸 馏水。 二：实验方法 2. 2. 1双端羟基化聚苯乙烯纳米粒子的制备 将0. 8 g十二烷基苯磺酸钠( SDS ), 0. 084 g 碳酸氢钠( NaHCO3 ), 2 mL苯乙烯单体共同溶于 100mL水中, 于油浴7℃, 通N2 的气氛下搅拌 数分钟。待溶液均匀后加入0. 3 g PPS, 反应2 h
后加入2 mL KH-570, 让其继续反应12 h,。用1倍甲醇将羟基化聚苯乙烯 水胶乳稀释, SDS、苯乙烯单体和低聚物可溶于甲 醇。羟基化聚苯乙烯颗粒凝集析出, 离心分离, 用甲醇和蒸馏水反复洗涤, 烘干待用。 2. 2. 2聚苯乙烯/二氧化 硅( PS /SiO2 )纳米复合微球的制备 采用溶胶-凝胶法, 称取0. 2 g 羟基化聚苯乙 烯纳米粒子, 将其溶解于2 mL的甲苯中,加入2 mL TEOS, 370uL T ritonX-100,反应5h。于另一100 mL 的锥形瓶 中, 加入50mL的无水乙醇, 10 mL 25% 氨水, 搅 拌数分钟后, 两锥形瓶液体混合, 继续搅拌24 h, 离心分离, 烘干待用。 采用溶胶-凝胶法制备纳米复合材料, 首先将 共聚前驱物( PS- OH ) 溶解于甲苯中, 再加入 TEOS, 表面活性剂及非水溶性染料苯基卟啉, 使 之构成了一个稳定的乳液体系。当与乙醇混合 时, 在表面活性剂的作用下两体系很均匀地混合 在一起, 修饰了羟基的聚苯乙烯由于带有亲水性 基团- OH, 在乙醇体系中很容易分散开, 不会发 生团聚。利用TEOS 水解与缩合作用形成PS /sio2纳米复合粒子.
单分散羧基化聚苯乙烯微球的辐射聚合制备及其应用研究
第27卷 第5期 辐 射 研 究 与 辐 射 工 艺 学 报 V ol.27, No.5 2009年10月 J. Radiat. Res. Radiat. Process. October 2009 —————————————— 国家自然科学基金（50873096）资助 第一作者：宋胜楠，女，1983年2月出生，2009年于中国科学技术大学获理学硕士学位，高分子化学与物理专业 通讯作者：张志成 收稿日期：初稿2009-05-22，修回2009-06-01 单分散羧基化聚苯乙烯微球的辐射聚合制备及其应用研究 宋胜楠 张 伟 张志成 （中国科学技术大学化学与材料学院高分子科学与工程系 中国科学院软物质化学重点实验室 合肥 230026） 摘要 本工作采用辐射分散两步聚合法，以苯乙烯(St )为单体，衣康酸(IA )为共聚单体，聚乙烯吡咯烷酮 （PVP ）为稳定剂，乙醇/水混合溶剂为分散介质，合成了粒径0.6～2.1μm 的单分散羧基化聚苯乙烯微球。在两步聚合法的第一步反应中成核阶段已经基本结束，成核粒子数目也已保持稳定。因此，在第二步反应中加入共聚单体会减少二次成核的机率，所得到的聚合物微球的单分散性较好，并与辐射分散聚合一步法作了对比。详细讨论了分散聚合过程中，稳定剂用量、乙醇/水质量比以及衣康酸含量对于聚合物微球的粒径及粒径分布的影响；用电导滴定法表征了羧基官能团在分散共聚合各相中的分配情况；以制得的羧基化聚苯乙烯微球为模板在辐射场中通过多次辐射界面还原反应得到P （St-co-IA ）/Co 复合微球。 关键词 辐射引发，分散聚合，羧基化，聚苯乙烯微球 中图分类号 O648.2，TQ317.4，O631.3+4 表面含功能团的单分散微米级聚合物微球作为 生物、医药、化合物以及有机固相合成的支载材料有着广泛的应用前景，是近年来合成聚合物粒子的一个新热点，尤其是表面羧基化的聚合物粒子在药物释放，生物传感器，蛋白质合成分析等方面应用广泛[1-4]，分散聚合是向微球表面引入功能基团较为方便的方法之一。 传统的分散聚合[5-10]用一步法把所有的反应物混和，然后加热引发反应，可得到单分散的均聚物粒子，如PMMA ，PSt 等[11-15]。但是当引入共聚单体时，如荧光染料、链转移剂、交联剂、功能性单体等，则会改变粒径并使粒径分布变宽，因为共聚单体的加入会影响粒子的形成过程[16,17]。研究表明，分散聚合体系对反应条件的微小变化十分敏感[18,19]，即使加入量只有单体加入量的1%。Tseng 等[20]在研究St 和几种极性单体（甲基丙烯酸，丙烯酰胺，丙烯酸羟乙酯等）的分散共聚时，发现使用PVP40（M w ＝40000）及助稳定剂TX305，可得到单分散的粒子，但若不使用助稳定剂，粒径分布将变宽。Yang 等[21]在研究St 和AA 的分散共聚时发现，随着AA 用量的增加，粒径增大，粒径分布变宽，而当AA 用量大于10%时会形成凝胶而不会得到聚合物粒子。 分散聚合分为两个阶段：成核阶段和粒子生长阶段。Yasuda 等[22]的分散聚合动力学研究表明成核 步骤在单体转化率小于1%时就结束了；而粒子生 长阶段持续时间长，一般不会影响聚合物粒子的粒径大小及粒径分布。Song 等[23-25]在研究St 和其他单体的分散共聚时发现推迟共聚单体的加入时间，即在成核阶段结束后再加入共聚单体不会影响最终聚合物的粒径分布，他们还通过两步活性聚合法制备了单分散的具有反应活性的低分子量聚合物粒子。 本工作研究在醇/水体系中，以两步法用于辐射引发，以苯乙烯（St ）为单体，衣康酸（IA ）为共聚单体，聚乙烯吡咯烷酮（PVP ）为稳定剂进行分散聚合，获得微米级单分散的羧基化聚苯乙烯微球，并以此为模板通过多次辐射引发界面还原反应得到了P （St-co-IA ）/Co 复合微球。 1 实验材料和方法 1.1 试剂及原材料 St （天津东大化工厂），工业品，经减压蒸馏后于低温保存备用； IA （天津市博迪化工有限公司），分析纯；无水乙醇（EtOH ，湖北大学化工厂），分析纯；对苯二酚（上海化学试剂一厂），分析纯；盐酸（HCl ，质量分数为36%～38%），分析纯。氯化钴（CoCl 2 ? 6H 2O ，中国医药集团上海化学试剂公司）；PVP （武汉中兴化工原料供应站），进口工业
聚苯乙烯微球的制备及其影响因素研究
聚苯乙烯微球的制备及其影响因素研究 [摘要] 以聚乙烯基吡咯烷酮为分散稳定剂，过氧化苯甲酰为引发剂，醇/ 水混合物为分散介质对苯乙烯进行分散聚合，研究了分散稳定剂用量、引发剂浓度、分散介质组成对聚合物微球粒径大小、粒径分布、相对平均分子量及分子量分布系数的影响。 [关键词] 聚苯乙烯微球分散聚合粒径分布相对平均分子量 1.引言 球形聚合物微粒的合成和研究是近几十年来高分子科学中一个新的研究领域。微米级聚苯乙烯微球是一种性能优良的新型功能材料具有以下特点：优良的疏水性，不可生物降解性；不被一般溶剂溶解或溶胀，利于应用和回收；比表面积大，吸附性强，凝聚性好。在环境保护领域有着广泛的应用,主要作为固相萃取和液相色谱的填料用来富集、分离、分析水体中某种或某类污染物。因此，引起了大家的极大关注[1-7]。通过优化分散聚合的工艺参数制备单分散性高分子量窄分子量分布的聚苯乙烯微球，为其进一步的功能化及应用研究具有一定的意义。 2 .实验部分 2.1. 主要试剂 苯乙烯(St):分析纯，天津市北方天一化学试剂，减压蒸馏后使用； 过氧化苯甲酰(BPO): 化学纯，天津市百世化工有限公司，重结晶后使用； 聚乙烯吡咯烷酮(PVP):分析纯，天津市天新精细化工开发中心； 乙醇:分析纯，浓度(95%),天津市红岩化学试剂厂。 2.2 测试仪器 PL50 常温凝胶渗透色谱仪(英国PL公司)；测定聚合物的相对平均分子量和分子量分布系数。 Mastesizer 2000 激光粒度分析仪(英国)；测定聚合物微球的粒径大小和分布。 2.3 苯乙烯的精制 取一只1000ml分液漏斗，加入500ml的苯乙烯，用5%的氢氧化钠水溶液
单分散性聚苯乙烯微球的制备
单分散性聚苯乙烯微球的制备与表征 摘要：利用无皂乳液聚合[1,2]，在苯乙烯的乳液聚合体系中引入适量的苯乙烯磺酸钠参与共聚合。聚合过程中分两阶段料，第一阶段中苯乙烯磺酸钠与苯乙烯的比例是决定乳胶粒粒径及单分散 性的关键因素。当反应达到较高的转化率时，加入第二阶段单体混合物，此阶段中的苯乙烯磺酸钠与苯乙烯的比例决定了最终胶粒表面电荷密度。利用上述两阶段无皂乳液聚合法制备了粒径在100～400nm，单分散性较好,表面电荷密度较高并且具有核壳结构的乳胶粒。在此基础上，讨论了的第一阶段中苯乙烯和苯乙烯磺酸钠的比例对乳胶粒粒径的影响以及乳胶粒粒径对微球表面电荷密度的影响。 abstract: appropriate amount of sodium styrene sulfonate is introduced into the system of styrene emulsion polymerization in copolymerization by using emulsifier-free emulsion polymerization. the polymerization process is divided into two stages, in the first stage the ratio of sodium styrene sulfonate and styrene is the key factor which determines latex diameter and the monodispersity. when the reaction achieves high conversion rate, the second stage’s monomer mixture is added into the reactant. the ratio of the sodium styrene sulfonate and styrene in this stage determines
苯乙烯悬浮聚合制备聚苯乙烯的合成工艺
目录 第一章概述 1.1聚苯乙烯、可发性聚苯乙烯介绍 (1) 1.2 EPS储存条件 (1) 1.3 EPS生产技术的进展 (2) 1.4 EPS 存在的问题及解决方法 (2) 第二章可发性苯乙烯工艺的设计原理和流程 2.1可发性聚苯乙烯合成的原料 (3) 2.2可发性苯乙烯珠粒制造 (4) 2.3可发性聚苯乙烯塑料成型 (6) 2.4熟化 (7) 2.5成型 (7) 第三章聚苯乙烯珠粒制备的影响因素 1 悬浮分散体系的选择及影响 (7) 2 悬浮分散剂的用量对粒径大小的影响 (8) 3助分散剂的选择与作用 (8) 4.搅拌桨的形式对悬浮聚合的影响 (8) 5 聚合操作因素对产品质量的影响 (8) 6 浸渍条件的影响 (9) 7 后处理的影响 (9) 第四章EPS的性能及用途 4.1 力学性能 (9) 4.2 绝热性能.................... .. (9) 4.3化学性能 (10) 4.4 EPS的用途 (10) 五．总结 (11) 六．参考文献
第一章概述 1.1聚苯乙烯、可发性聚苯乙烯介绍 聚苯乙烯（PS）包括普通聚苯乙烯（GPPS）.可发性聚苯乙烯（EPS).高抗冲聚苯乙烯（HIPS）及间规聚苯乙烯（SPS）。 聚苯乙烯(Polystyrene，简称PS)是一种无色透明的热塑性塑料，质地硬而脆，无色透明，可以和多种染料混合产生不同的颜色。聚苯乙烯大分子链的侧基为苯环，大体积侧基为苯环的无规排列决定了聚苯乙烯的物理化学性质，如透明度高，刚度大，玻璃化温度高，性脆等。其玻璃化温度80～90℃，非晶态密度1.04～1.06克/厘米3，晶体密度1.11～1.12克/厘米3，熔融温度240℃，电阻率为1020～1022欧·厘米。导热系数30℃时0.116瓦/(米·开)。 普通聚苯乙烯的不足之处在于性脆，冲击强度低，易出现应力开裂，耐热性差及不耐沸水等。此外还有全同和间同立构聚苯乙烯。全同聚合物有高度结晶性具有高于100摄氏度的玻璃转化温度，因此经常被用来制作各种需要承受开水的温度的一次性容器，以及一次性泡沫饭盒等。 发泡聚苯乙烯又称可发性聚苯乙烯，是由苯乙烯悬浮聚合，再加入发泡剂而制得。白色珠状颗粒，相对密度1．05。热导率低，吸水性小。耐冲击振动、隔热、隔音、防潮、减振。介电性能优良。溶于丙酮、醋酸乙酯、苯、甲苯、二氯乙烷、氯仿、不溶于乙醇、正己烷、环己烷、溶剂汽油等。可发性聚苯乙烯为在普通聚苯乙烯中浸渍低沸点的物理发泡剂制成，加工过程中受热发泡，专用于制作泡沫塑料产品。高抗冲聚苯乙烯为苯乙烯和丁二烯的共聚物，丁二烯为分散相，提高了材料的冲击强度，但产品不透明。间规聚苯乙烯为间同结构，采用茂金属催化剂生产，是近年来发展的聚苯乙烯新品种，性能好，属于工程塑料。 1.2 EPS储存条件 贮存可发性聚苯乙烯树脂的设备要采取良好的接地预防措施，贮存可发性聚苯乙烯树脂的地方要有良好的通风，远离火源、热源，避免阳光直接照射，容器应密封良好，同时贮罐内应通以惰性气体；为保证最终产品质量，可发性聚苯乙烯树脂的贮存温度应保持在20℃；湿度不能太大，并
聚苯乙烯微球的制备
乳液法聚苯乙烯纳米微球的制备 摘要：采用十二烷基硫酸钠为乳化剂、过硫酸盐为引发荆、苯乙烯为单体，在低水油比的条件下，采用乳液聚合方法合成了聚苯乙烯纳米微球，探讨了乳化剂用量、乳化时间、反应温度、引发剂用量和反应时间对单体转化率及产物分子量的影响。结果表明：在低水油比条件下，反应参数对苯乙烯的转化率和聚苯乙烯的分子量具有一定的影响。在最优条件下苯乙烯的转化率达到98％、聚苯乙烯的分子量达到32万。激光粒度分布测试结果显示，所得产物为单分散纳米微球。 作者以十二烷基硫酸钠为乳化剂，在低水油比100：30的条件下，合成了单分散的聚苯乙烯微球，探讨了反应参数对苯乙烯转化率及产物分子量的影响规律。 试剂及仪器 苯乙烯(St)，天津市科密欧化学开发中心；磷酸三钠，天津新通精细化工有限公司；十二烷基硫酸钠，天津市化工试剂二厂；过硫酸铵，天津市化学试剂开发公司；无水氯化钙，天津市天达净化材料精细化工厂。以上试剂为分析纯。乌氏粘度计，直径0.5～0.6mm；激光粒度测试仪，ZETASIZER 300HSA，英国MALVERN。 聚苯乙烯(PSt)纳米微球的制备 实验操作 在装有搅拌器、滴液漏斗、温度计和回流冷凝管的三口瓶中加入乳化剂十二烷基磺酸钠（溶于部分蒸馏水）和部分苯乙烯（AR），待乳化剂全部溶解，称1g过硫酸钾（AR），用5mL水溶解于小烧杯中，将此溶解的一半倒入反应的三口瓶中，开动搅拌器，加热恒温槽，反应温度在控制要求左右。然后用滴液漏斗滴加剩余的苯乙烯，滴加速度不宜过快，加完后把余下的过硫酸钾加入反应的三口瓶中，继续加热，使之回流，逐步升温，以不产生大量泡沫为准，最后升到85℃，无回流为止。停止加热，冷却到50℃后，聚苯乙烯样品待后处理。 破乳 将聚苯乙烯的乳液在室温下搅拌，滴加氯化钠水溶液，用蒸馏水稀释，真空抽滤，再把样品放入离心机中离心6min，拿出样品用蒸馏水重复洗涤抽滤3次；再用乙醇洗涤抽滤3次，用恒温水浴锅把多余无水乙醇及水蒸干，晾干，置于105℃烘箱内半小时，干燥得到白色产品。 乳化剂用量对苯乙烯转化率和聚苯乙烯分子量的影响 由图1可见，苯乙烯的转化率随乳化剂用量的增加而提高。这是由于随着乳化剂用量的增加，形成的胶束量增多，在乳液中生成更多活性胶束中心，故苯乙烯转化率提高。聚苯乙烯的分子量随乳化剂用量的增加也呈现增大的趋势。这是
综述(1)-聚苯乙烯
聚苯乙烯的功能聚合物的制备方法及应用 综述 摘要 作为聚合物之一的聚苯乙烯的应用范围很广，其衍生物种类繁多，聚苯乙烯可用于合成不同的功能聚合物，不同的功能聚合物具有不同的合成方法和不同的功能应用，本综述就聚苯乙烯的不同功能聚合物的普遍制备方法和应用前景和意义作简要概述。 关键词 聚苯乙烯衍生物制备方法应用概述 （一）侧链带8-羟基喹啉的聚苯乙烯 1．侧链带8-羟基喹啉的聚苯乙烯的制备方法 以邻苯二甲酰亚胺钾盐为亲核取代试剂，通过盖布瑞尔反应(Gabrielaction)，将氯甲基聚苯乙烯(CMPS)转变为氨甲基聚苯乙烯。 首先研究了采用相转移化体系并通过亲核取代反应，制备氨甲基聚苯乙烯的前驱体—苯二甲酰亚胺基甲基聚苯乙烯的过程。相转移催化剂将邻苯二甲酰亚胺负离子从水相中转移至油相，与氯甲基聚苯乙烯亲核取代，顺利地将氯甲基聚苯乙烯大分子链上的氯甲基转变成了甲基化的邻苯二甲酰亚胺基，生成了邻苯二甲酰亚胺基甲基聚苯乙烯(PIPS)。 在通过相转移催化制备PIPS的基础上，采用胶束催化体系，在酸性条件下，进行了PIPS的水解反应，将苯二甲酰亚胺基甲基聚苯乙烯转变为氨甲基聚苯乙烯(AMPS)。
最后以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂，使氨甲基聚苯乙烯与5-氯甲基-8-羟基喹啉进行均相反应，成功地制备了侧链带8-羟基喹啉的聚苯乙烯(PS8q)，AMPS转化率达78%，即实现了8-羟基喹啉的高分子化。 2 侧链带8-羟基喹啉的聚苯乙烯的研究背景及意义 在所有7种羟基喹啉中，8-羟基喹啉是唯一可与金属离子生成螯合物的物质[1]，长期以来，它在医药工业、农业以及分析测试等方面获得了广泛的应用[2]，如在分析化学领域，作为一种性能优异的螯合剂、萃取剂和金属离子指示剂，可用于溶剂萃取、吸光度分析[3]、荧光分析等[4]。基于8-羟基喹啉出色的螯合性能、尤其是其对过渡金属离子和重金属离子所具有的特殊优越的螯合性能，促使人们付出巨大的努力去研究它的高分子化方法以便更好的利用其螯合性能。8-羟基喹啉高分子化产物在有机电致发光，螯合树脂等众多科技领域都具有广阔的应用前景。 （二）遇水崩解型聚苯乙烯 1 遇水崩解型聚苯乙烯的制备方法 采用反相乳液聚合法合成了一系列不同吸水倍率的聚丙烯酸钠吸水树脂和以丙烯酸钠为主的多元共聚吸水树脂。将制备的吸水树脂与苯乙烯、表面活性剂(Span-80)组成聚合体系，用过氧化苯甲酞引发进行原位共混聚合，制得遇水崩解型聚苯乙烯。同时，采用“两步法”发泡工艺，制取崩解型聚苯乙烯的泡沫制品。 对于聚苯乙烯/聚丙烯酸钠共混物而言，随着分散剂Span-80含
聚苯乙烯交联微球的制备
实验三. 聚苯乙烯交联微球的制备 【实验目的】 1.了解苯乙烯自由基聚合的基本原理以及悬浮聚合的原理。 2.学习悬浮聚合的操作方法，了解配方中各组分的作用。 3.通过对聚合物颗粒均匀性和大小的控制，了解分散剂、升温速率、搅拌形式与搅拌速率对悬浮聚合的重要性。 【实验原理】 悬浮聚合是在悬浮体系中进行的一种聚合方法。以苯乙烯为例，这是一种比较活泼的单体，容易进行聚合反应。苯乙烯在水中的溶解度很小，将其倒入水中，体系分成两层，进行搅拌时，在剪切力作用下，单体层分散成液滴，界面张力使液滴保持球形，而且界面张力越大，形成的液滴越大，因此在作用方向相反的搅拌剪切力和界面张力作用下，液滴达到一定的大小和分布。这种液滴在热力学上是不稳定的，当搅拌停止后，液滴将凝聚变大，最后再次与水分层，同时，聚合到一定程度以后的液滴中溶有黏性聚合物也可以使液滴相互黏结。因此，在悬浮聚合体系中还需要加入分散剂，常用的分散剂有明胶，聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸钠、纤维素衍生物或碳酸镁、磷酸钙等。 本实验是在油溶性引发剂过氧化二苯甲酰存在下，用悬浮聚合方法进行的苯乙烯与二乙烯苯的共聚反应，在液滴中的自由基聚合机理如图3-1。所得产物为白色小珠，可作为苯乙烯型阳(阴)离子交换树脂的母体（称为白珠）。其中二乙烯苯起着交联作用，使聚合物其有网状结构，二乙烯苯的用量改变就会显著影响聚苯乙烯微球的交联度，从而影响微球的性能。 此外，聚合物微球的粒径主要是通过调节悬浮聚合的反应条件、分散剂种类与比例来实现。
图3-1 过氧化二苯甲酰引发苯乙烯自由基聚合机理 【实验仪器及试剂】 1.实验仪器 三口烧瓶（250mL）1只机械搅拌器1套球形冷凝管1支温度计（100℃）1支恒温水浴锅1套表面皿1个烧杯（100mL）1个量筒（25mL，10 mL）各1个（公用）滴管1根布氏漏斗1个抽滤瓶1个滤纸等若干
聚苯乙烯PS纳米纤维的制备方法
聚苯乙烯纳米纤维的制备 一、背景 聚苯乙烯（Polystyrene，缩写PS）是指由苯乙烯单体经自由基加聚反应合成的聚合物。聚苯乙烯无色透明，能自由着色，相对密度也仅次于PP、PE，具有优异的电性能，特别是高频特性好。聚苯乙烯玻璃化温度80～90℃，熔融温度240℃，通常的聚苯乙烯为非晶态无规聚合物，具有优良的绝热、绝缘和透明性，长期使用温度0～70℃，但脆，低温易开裂。 聚苯乙烯的结构式 聚苯乙烯纳米纤维的应用领域非常广泛，主要应用于过滤等领域。Zheng等对比了两种不同相对分子质量的聚苯乙烯的静电纺丝纤维膜，发现高分子量的PS可以在较低浓度（5%-10%）下可得到珠链状或均匀的纤维；而低分子量的PS在20％的浓度下也只能获得微球结构[1]。Lu等[3]以0.5%BMIPF6作为PS电纺溶液的添加剂，制得了具有树枝状分支结构的PS／BMIPF6纤维膜，有效增加了纤维膜表面的粗糙度，具有了自清洁特性[2]。苏州大学Jiang等由聚苯乙烯溶液静电纺丝、磺化制得了纳米级聚合物阳离子交换纤维(PNIE），这种聚苯乙烯纳米纤维的离子交换能力强、交换速度快[3]。 二、纳米纤维的制备 2.1仪器和试剂 仪器：型静电纺丝装置(SS-2535)；磁力搅拌器；电子天平；扫描电镜。 试剂：聚苯乙烯(PS)；DMF（市售，分析纯）； 2.2聚苯乙烯纳米纤维膜的制备 使用静电纺丝装置制备纳米纤维膜，原料采用聚苯乙烯（Ｍw＝190000）可纺聚合物，N,N-二甲基甲酰胺为溶剂。将一定量的PS溶入DMF中，搅拌3h并陈化12ｈ后得到质量分数为10％的纺丝液；将纺丝液放入静电纺丝机推注装置中，调整纺丝工艺参数（纺丝电压，接收距离，推进速率）进行静电纺丝，纺丝完成后将所得纤维膜置于干燥箱中40℃干燥24ｈ，即得到PS纳米纤维膜。 三、结构表征
聚苯乙烯微球的制备及其催化性能的研究
聚苯乙烯微球的制备及其催化性能的研究 聚苯乙烯微球具有诸多优点,如球形度好,粒径均一且可控、比表面积大,表面易改性等。聚苯乙烯微球表面改性后表面存在羧基、氨基或者羟基等活性基团,使之易于与酶、蛋白质、核酸以及催化剂等结合,使之在生物、化学、材料、医学等方面的应用更加广泛。纳米银是一种具有较高表面活性和催化性能的贵金属材料,在污染物催化降解以及光催化制氢等方面发挥着非常重要的作用。将纳米银粒子负载到表面功的聚苯乙烯微球表面,制备出核/壳型高分子微球,可以大大提高贵金属材料的利用率,节约成本。本文以聚苯乙烯微球为研究对象,先以分散聚合法制备粒径均一的聚苯乙烯微球,细致讨论了聚 合工艺过程中不同原料用量对于聚苯乙烯微球形貌以及粒径的影响,采用浓硫酸直接磺化法对微球表面进行改性,制备磺化聚苯乙烯微球,并探究了磺化聚苯乙烯微球的催化性能。最后制备出磺化聚苯乙烯/纳米银复合微球,并讨论了其在催化还原亚甲基蓝中的应用情况。主要研究成果如下:（1）以苯乙烯为单体,偶氮二异丁腈为引发剂,聚乙烯吡咯烷酮为分散剂,无水乙醇与水作为分散介质,采用分散聚合制 备聚苯乙烯微球。在苯乙烯用量为15 mL,偶氮二异丁腈用量为0.3 g,聚乙烯吡咯烷酮用量为1.5 g,分散介质的醇水比为90:10的条件下,所制备的聚苯乙烯微球粒径分布最窄。（2）采用浓硫酸对聚苯乙烯微球进行表面改性,在磺化时间为5 h,磺化温度为50℃的反应条件下,微球表面酸量最高为0.750 mmol/g,并在催化乙酸与乙醇的酯化反应中,表现良好的催化性能。当酯化温度为60℃,酯化时间为5 h,醇酸
摩尔比为2:1,催化剂用量为7%时,乙酸的酯化率达到69%。（3）在反应温度为70℃、时间为8 h的条件下,用化学还原法制备了单分散性较好,纳米银粒子包覆均匀的磺化聚苯乙烯/纳米银（SPS/Ag）复合微球。通过改变还原剂的用量,发现随着还原剂用量的增加,SPS微球表面沉积的纳米银粒子逐渐增多,在还原剂为3 mL时制备的SPS/Ag复合微球的形貌最好。通过催化NaBH4还原亚甲基蓝（MB）的对比实验,结果表明SPS/Ag复合微球能够在较短时间内催化NaBH4还原MB溶液,并且复合微球表面银含量越高,催化速率越快。因此,SPS/Ag复合微球可以用于催化NaBH4还原MB,并且具有很好的催化活性和较高的重复利用率。
热引发苯乙烯本体聚合制备聚苯乙烯的合成工艺
常熟理工学院 ------材料科学与工程专业 聚合物合成工艺课程设计 题目：热引发苯乙烯本体聚合制备聚苯乙烯 的合成工艺 姓名：谭桂莲 学号：150208138 专业：材料科学与工程专业 班级：08级材料（ 1 ）班 指导教师左晓兵 起止日期2010.12—2011.01 目录 一、聚苯乙烯简介 1.1 聚苯乙烯的常用特性
1.2 聚苯乙烯的主要用途 1.3 使用及生产近况 二、聚合机理 2．1、聚合过程 2．1．1 链引发 2．1．2 链增长 2．1．3 链终止 2．1．4 链转移 2．2、聚合工艺 2．2．1 预聚合 2．2．2 聚合 2．2. 3 分离及聚合物后处理三、聚合体系各组分及作用 3．1 单体苯乙烯 3．2 引发剂 3．3 添加剂 四、聚合工艺流程图 五、聚合工艺介绍 4．1 聚合条件 4．2 聚合设备 4．3 预聚合釜的作用 4．4 PS的性能与应用 4．4．1聚苯乙烯的共混改性 4．4．2苯乙烯系列共聚物六、参考文献 一、聚苯乙烯简介
聚苯乙烯(polystyrene，PS)是四大通用热塑性树脂之一，它是由苯乙烯单体通过聚合反应而得到的高聚物，聚合方法有本体聚合、悬浮聚合、溶液聚合等。目前，大多聚苯乙烯生产厂家都采用本体聚合，通常用热引发或引发剂引发进行聚合反应而得到聚苯乙烯，其反应都属于自由基型的聚合。 1．1 聚苯乙烯的常用特性 聚苯乙烯是一种无定型的透明热塑性塑料。其分子中仅含C、H两种元素，平均分子量在20万左右，密度为1.04~1.16g/cm3,比聚氯乙烯的密度小而大于聚乙烯和聚丙烯。聚苯乙烯的主链上带有结构庞大的苯环，故柔顺性差，质硬脆，抗冲击性能差，其制品敲打起来能发出类似金属的声音。 聚苯乙烯无色透明，透光率为88%?90%，折光系数为1.59-1.60，透光性仅次于聚甲基丙烯酸甲酯。在受到光照和长时间存放时，往往出现混蚀和发黄现象。聚苯乙烯易于着色，有良好的可塑流动性和较小的成型收缩率，是成型工艺性最好的塑料品种之一。因此易于制得形状复杂的塑件。 聚苯乙烯的力学性能与制造方法、相对分子量的大小、含杂质量和定向度有关，相对分子量小者，机械强度要低些，一般低于硬质聚氯乙烯。聚苯乙烯具有很小的吸水率，在潮湿环境中其形状和尺寸的变化都很小。热绝缘性也很好。聚苯乙烯具有优良的电绝缘性能，尤其在高频条件下介电损耗仍然很小，是优良的高频绝缘材料。聚苯乙烯易燃烧，且离火后仍继续燃烧，火焰呈橙黄色，并有浓黑烟碳束，燃烧时塑料软化，起泡并发出特殊的苯乙烯单体味。 聚苯乙烯的主要缺点是脆性大，若是成型制品的热处理不恰当，制品中存在较大内应力时，在使用中制品可能自行开裂。 1．2 聚苯乙烯的主要用途 聚苯乙烯被广泛应用于光学工业中，这是因为它有良好的透光性所致，可 制造光学玻璃和光学仪器，也可制作透明或颜色鲜艳的，诸如灯罩、照明器具等。聚苯乙烯还可制作诸多在高频环境中工作的电气元器件和仪表等。单独使用聚