悬浮聚合制备苯乙烯性能的研究.doc
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悬浮聚合制备苯乙烯性能的研究,摘 要首先采用悬浮聚合的方法以聚乙烯醇为分散剂，以过氧化苯甲酰为引发剂，制备出聚苯乙烯球状颗粒聚合物，并在实验中分别通过添加致孔剂十二烷，改变搅拌速度，改变引发剂用量和添加有机物丙酮设计出4组对照实验研究聚苯乙烯悬浮聚合的影响因素，并通过dsc和tga分析不同条件下制的的聚苯乙烯的热性能。结果表明十二烷的加入会破坏反应...
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摘 要
首先采用悬浮聚合的方法以聚乙烯醇为分散剂，以过氧化苯甲酰为引发剂，制备出聚苯乙烯球状颗粒聚合物，并在实验中分别通过添加致孔剂十二烷，改变搅拌速度，改变引发剂用量和添加有机物丙酮设计出4组对照实验研究聚苯乙烯悬浮聚合的影响因素，并通过DSC和TGA分析不同条件下制的的聚苯乙烯的热性能。结果表明十二烷的加入会破坏反应体系，使反应不能正常进行；搅拌速度过大时会让聚苯乙烯小球变形；同时，引发剂的用量不能过少，并可适当多加，否则会使聚合成的聚苯乙烯热的品质下降，热稳定性不好；对于有机物丙酮的加入，在丙酮含量低于10%时对体系影响不大，所得聚苯乙烯的性能相对稳定，但当丙酮含量高于10%时会使聚合所得的聚苯乙烯热性能下降，至20%时会破坏原本的反应体系使苯乙烯的聚合不能正常进行。
关键词：悬浮聚合 聚苯乙烯 DSC TGA
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
1前言 1
1.1 研究背景 1
1.2研究意义 1
2 聚苯乙烯的现状 2
2.1 聚苯乙烯概述 2
3 悬浮聚合的现状......................................5
3.1 悬浮聚合概述......................................5
4 实验部分.............................. ............10
4.1 实验药品与器材...................................10
4.2 实验过程.........................................10
4.3 实验结果与讨论...................................14
5 结论...............................................23
参考文献.............................................24
前言
1.1研究背景
目前聚苯乙烯已经成为继聚乙烯（PE）和聚氯乙烯（PVC）后的第三大塑料，产量仅次于聚乙烯（PE）和聚氯乙烯（PVC）而位居第三位。对于聚合机理来说，目前只有自由基聚合机理适用于工业生产聚苯乙烯[1]，而聚合方法上，聚苯乙烯的聚合方法有本体聚合法、悬浮聚合法、溶液聚合法和乳液聚合法，且以本体聚合法和悬浮聚合法居多。大部分的通用级聚苯乙烯（GPPS）和抗冲性聚苯乙烯（HIPS）由本体聚合方法生产制得，悬浮聚合法用于生产制备可发性聚苯乙烯（EPS）、苯乙烯型离子交换树脂以及部分通用级聚苯乙烯（GPPS）和抗冲级聚苯乙烯（HIPS）且为分步聚合。聚苯乙烯悬浮聚合可在120℃-150℃下进行，苯乙烯具有热聚合的特点，不加引发剂，在120℃以上，就有较高的聚合速率，在150℃聚合2小时，转化率可以达到85%。如果加入适当的引发剂还可以进一步提高聚合速率，聚苯乙烯使用的引发剂主要是过氧化苯甲酰（BPO）。高温时多采用无机分散剂，如磷酸钙、碳酸镁等，聚合结束后，可在后处理工序中用酸洗去，低温反应时也可以用聚乙烯醇（PVA）和明胶等。实验室用悬浮聚合法制取聚苯乙烯主要是以过氧化苯甲酰（BPO）为引发剂，聚乙烯醇（PVA）为分散剂。相对于本体聚合法制备聚苯乙烯，悬浮聚合法有散热容易，简单安全的优点，但值得注意的是它会使聚苯乙烯成品中混入少量分散剂残留物[2]。
1.2研究意义
虽然以悬浮聚合的方法制备聚苯乙烯比较简单，但反应过程中有许多的影响因素需要我们注意，搅拌强度、分散剂的性质及用量、水和单体的比例、反应温度、引发剂种类和用量、聚合速率、单体种类等等都影响着悬浮聚合的反应过称和影响着所制的的聚苯乙烯成品的性能，所以研究悬浮聚合法制备聚苯乙烯反应过称中反应条件对整个反应和最终合成的聚苯乙烯性能的影响有着重要的意义；同时，虽然聚苯乙烯具有透明、廉价、刚性大、电绝缘性好、印刷性能好等优点，广泛应用于工业装饰、照明指示、电绝缘材料以及光学仪器零件、透明模具、玩具等，但它也有性脆、耐热低等缺点[3]，所以通过各种研究尝试增强其性能也对整个高分子产业有着重要的意义；再次，聚苯乙烯是产量仅次于聚乙烯（PE）和聚氯乙烯（PVC）的世界第三大塑料，而且聚苯乙烯等聚合过程中存在产品成品率低的问题，即树脂颗粒粒径分布范围很宽，造成产品成本高，所以研究如何提高其产量对整个聚苯乙烯工业有着重要的意义。正因为聚苯乙烯对于整个国民经济和国家工业有着重要的作用，所以在前人的基础上对其加以研究有着重要的科研及实际意义，本人希望通过自己的探讨，对此起到一些作用。
参考文献
[1]潘祖仁：《高分子化学》[M]，化学工业出版社1998年版。
[2]何卫东：《高分子化学》[M]，中国科学技术大学出版社2004年版。
[3]张留成 瞿雄伟 丁会利：《高分子材料基础》[M]，化学工业出版社2006年版。
[4]黄锐 曾邦禄：《塑料成型工艺学》[M]，中国轻工业出版社1996年版。
[5]鲁艺 马乔：《苯乙烯的自由基和阴离子聚合及聚苯乙烯的表征》[C]，武汉大学化学与分子科学学院，武汉430072。
[6] Chang Jin， Mao Jinshu， Chang Qing， Chen Yirui，Zhu Meiguang：《聚苯乙烯免疫微球的制备及评价》[C]。
[7] 张建丽 迟长龙：《苯乙烯悬浮聚合粒度的控制》[J]，河南工程学院学报(自然科学版) 2008年3月第 1期，第20卷。
[8] 张敏华 李春华 姜浩锡：《热重质谱法研究聚苯乙烯热降解机理》[J]，化工进展2008年第27卷第4期，第610页。
[9]Flory P L.:《Principles of Polymer Chemistry》[M],Ithaca, New York: Cornell University Press,1953.
[10]Blackley D C.:《Emulsion Ploymerization》[M]，London:Applied Science Publishers Ltd.,1957.
首先采用悬浮聚合的方法以聚乙烯醇为分散剂，以过氧化苯甲酰为引发剂，制备出聚苯乙烯球状颗粒聚合物，并在实验中分别通过添加致孔剂十二烷，改变搅拌速度，改变引发剂用量和添加有机物丙酮设计出4组对照实验研究聚苯乙烯悬浮聚合的影响因素，并通过DSC和TGA分析不同条件下制的的聚苯乙烯的热性能。结果表明十二烷的加入会破坏反应体系，使反应不能正常进行；搅拌速度过大时会让聚苯乙烯小球变形；同时，引发剂的用量不能过少，并可适当多加，否则会使聚合成的聚苯乙烯热的品质下降，热稳定性不好；对于有机物丙酮的加入，在丙酮含量低于10%时对体系影响不大，所得聚苯乙烯的性能相对稳定，但当丙酮含量高于10%时会使聚合所得的聚苯乙烯热性能下降，至20%时会破坏原本的反应体系使苯乙烯的聚合不能正常进行。
关键词：悬浮聚合 聚苯乙烯 DSC TGA
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
1前言 1
1.1 研究背景 1
1.2研究意义 1
2 聚苯乙烯的现状 2
2.1 聚苯乙烯概述 2
3 悬浮聚合的现状......................................5
3.1 悬浮聚合概述......................................5
4 实验部分.............................. ............10
4.1 实验药品与器材...................................10
4.2 实验过程.........................................10
4.3 实验结果与讨论...................................14
5 结论...............................................23
参考文献.............................................24
前言
1.1研究背景
目前聚苯乙烯已经成为继聚乙烯（PE）和聚氯乙烯（PVC）后的第三大塑料，产量仅次于聚乙烯（PE）和聚氯乙烯（PVC）而位居第三位。对于聚合机理来说，目前只有自由基聚合机理适用于工业生产聚苯乙烯[1]，而聚合方法上，聚苯乙烯的聚合方法有本体聚合法、悬浮聚合法、溶液聚合法和乳液聚合法，且以本体聚合法和悬浮聚合法居多。大部分的通用级聚苯乙烯（GPPS）和抗冲性聚苯乙烯（HIPS）由本体聚合方法生产制得，悬浮聚合法用于生产制备可发性聚苯乙烯（EPS）、苯乙烯型离子交换树脂以及部分通用级聚苯乙烯（GPPS）和抗冲级聚苯乙烯（HIPS）且为分步聚合。聚苯乙烯悬浮聚合可在120℃-150℃下进行，苯乙烯具有热聚合的特点，不加引发剂，在120℃以上，就有较高的聚合速率，在150℃聚合2小时，转化率可以达到85%。如果加入适当的引发剂还可以进一步提高聚合速率，聚苯乙烯使用的引发剂主要是过氧化苯甲酰（BPO）。高温时多采用无机分散剂，如磷酸钙、碳酸镁等，聚合结束后，可在后处理工序中用酸洗去，低温反应时也可以用聚乙烯醇（PVA）和明胶等。实验室用悬浮聚合法制取聚苯乙烯主要是以过氧化苯甲酰（BPO）为引发剂，聚乙烯醇（PVA）为分散剂。相对于本体聚合法制备聚苯乙烯，悬浮聚合法有散热容易，简单安全的优点，但值得注意的是它会使聚苯乙烯成品中混入少量分散剂残留物[2]。
1.2研究意义
虽然以悬浮聚合的方法制备聚苯乙烯比较简单，但反应过程中有许多的影响因素需要我们注意，搅拌强度、分散剂的性质及用量、水和单体的比例、反应温度、引发剂种类和用量、聚合速率、单体种类等等都影响着悬浮聚合的反应过称和影响着所制的的聚苯乙烯成品的性能，所以研究悬浮聚合法制备聚苯乙烯反应过称中反应条件对整个反应和最终合成的聚苯乙烯性能的影响有着重要的意义；同时，虽然聚苯乙烯具有透明、廉价、刚性大、电绝缘性好、印刷性能好等优点，广泛应用于工业装饰、照明指示、电绝缘材料以及光学仪器零件、透明模具、玩具等，但它也有性脆、耐热低等缺点[3]，所以通过各种研究尝试增强其性能也对整个高分子产业有着重要的意义；再次，聚苯乙烯是产量仅次于聚乙烯（PE）和聚氯乙烯（PVC）的世界第三大塑料，而且聚苯乙烯等聚合过程中存在产品成品率低的问题，即树脂颗粒粒径分布范围很宽，造成产品成本高，所以研究如何提高其产量对整个聚苯乙烯工业有着重要的意义。正因为聚苯乙烯对于整个国民经济和国家工业有着重要的作用，所以在前人的基础上对其加以研究有着重要的科研及实际意义，本人希望通过自己的探讨，对此起到一些作用。
参考文献
[1]潘祖仁：《高分子化学》[M]，化学工业出版社1998年版。
[2]何卫东：《高分子化学》[M]，中国科学技术大学出版社2004年版。
[3]张留成 瞿雄伟 丁会利：《高分子材料基础》[M]，化学工业出版社2006年版。
[4]黄锐 曾邦禄：《塑料成型工艺学》[M]，中国轻工业出版社1996年版。
[5]鲁艺 马乔：《苯乙烯的自由基和阴离子聚合及聚苯乙烯的表征》[C]，武汉大学化学与分子科学学院，武汉430072。
[6] Chang Jin， Mao Jinshu， Chang Qing， Chen Yirui，Zhu Meiguang：《聚苯乙烯免疫微球的制备及评价》[C]。
[7] 张建丽 迟长龙：《苯乙烯悬浮聚合粒度的控制》[J]，河南工程学院学报(自然科学版) 2008年3月第 1期，第20卷。
[8] 张敏华 李春华 姜浩锡：《热重质谱法研究聚苯乙烯热降解机理》[J]，化工进展2008年第27卷第4期，第610页。
[9]Flory P L.:《Principles of Polymer Chemistry》[M],Ithaca, New York: Cornell University Press,1953.
[10]Blackley D C.:《Emulsion Ploymerization》[M]，London:Applied Science Publishers Ltd.,1957.
