實驗三-苯乙烯懸浮聚合

1、1、懸浮聚合的簡介：懸浮聚合是以小液滴狀懸浮在水中的聚合方法，單體溶有引發(fā)劑，一個小液滴就相當(dāng)于一個小本體聚合單元，它是在較強烈的機械攪拌力作用下，借著分散劑的幫助，將溶有引發(fā)劑的單體分散在與單體不相溶的介質(zhì)中（通常為水）所進(jìn)行的懸浮聚合。因此，懸浮聚合體系一般由單體、引發(fā)劑、水、分散劑四種基本成分組成。懸浮聚合產(chǎn)物的顆粒粒徑一般在0.05～0.2mm，其形狀、大小隨攪拌強度和分散劑的性質(zhì)而定。懸浮聚合實際上是單體小液滴內(nèi)的本體聚合，聚

2、合機理和本體聚合相似。它的優(yōu)點是：1.體系粘度低，傳熱和溫度易控制，產(chǎn)品分子量及其分布比較穩(wěn)定。2.產(chǎn)品分子量較溶液聚合高，雜質(zhì)含量比乳液聚合少。3.產(chǎn)品易分離清洗，后處理工序比乳液聚合和溶液聚合簡單簡單。其缺點是產(chǎn)品中含有少量的分散劑殘留物，影響純度。因此比較懸浮聚合的優(yōu)缺點可知，這是一種極有實用價值的高分子合成工藝。根據(jù)聚合物在單體中的溶解與否，懸浮聚合的產(chǎn)物可以分為透明和不透明兩類。氯乙稀的聚合物不溶于其單體，產(chǎn)品是不透明的。苯乙

3、烯、甲基丙烯酸甲酯的聚合物溶于其單體，產(chǎn)品都是透明的，這類聚合又叫珠狀聚合。目前的懸浮聚合多采用間歇法，連續(xù)法尚在研究之中。2、懸浮聚合的工藝：懸浮聚合法的典型生產(chǎn)工藝過程是將單體、水、引發(fā)劑、分散劑等加入反應(yīng)釜中，加熱，并采取適當(dāng)?shù)氖侄问怪３衷谝欢囟认逻M(jìn)行聚合反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后回收未反應(yīng)單體，離心脫水、干燥得產(chǎn)品。懸浮聚合所使用的單體或單體混合物應(yīng)為液體，要求單體純度＞99.98%。在工業(yè)生產(chǎn)中，引發(fā)劑、分子量調(diào)節(jié)劑分別加入到反應(yīng)釜

4、中。引發(fā)劑用量為單體量的0.1%～1%。去離子水、分散劑、助分散劑、pH調(diào)節(jié)劑等組成水相。水相與單體之比一般在75：25～50：50范圍內(nèi)。時，在剪切力作用下，單體分散成液滴。單體和水兩種液體之間存在一定的界面張力，界面張力力圖使液體保持球形。界面張力越大，保持成球形的能力就越大，所形成的液滴就越大。攪拌剪切力和界面張力對液滴成球能力的作用影響相反，構(gòu)成動態(tài)平衡，使液滴達(dá)到一定的大小和分布。這種剪切力和液面張力形成的液滴在熱力學(xué)上是不穩(wěn)

5、定的。當(dāng)攪拌停止以后，液滴將凝聚變大，最后仍與水分層。另外當(dāng)聚合反應(yīng)達(dá)到一定的程度以后，單體液滴中溶有的聚合物使液滴表面發(fā)粘。這時候，如果兩個液滴碰撞，往往容易粘結(jié)在一起。在這種情況下，攪拌反而促進(jìn)粘結(jié)。為了避免這種情況發(fā)生，必須在聚合體系中加入一定量的分散劑。加有分散劑的懸浮聚合體系在一定的聚合程度時（如轉(zhuǎn)化率20％～70％），如果停止攪拌，仍有粘結(jié)成塊的危險。因此，在懸浮聚合的過程中，攪拌和分散劑是兩個不可缺少的工藝條件。用于懸浮聚

6、合的分散劑可以分為兩大類。一類是水溶性高分子物質(zhì)，如聚乙烯醇、馬來酸酐－苯乙烯共聚物、甲基纖維素、淀粉等其作用機理是高分子物質(zhì)吸附在液滴表面，形成一層保護膜，使液滴連接時不會粘結(jié)。同時加入水溶性高分子物質(zhì)以后，介質(zhì)粘度增加，也有礙于液滴的粘連。另外，有些水溶性高分子物質(zhì)還有降低界面張力的作用，有利于液滴變小。另一類是不溶于水的無機粉末，如碳酸鎂、碳酸鈣、碳酸鋇、硫酸鈣、滑石粉、高嶺土等。其作用機理是細(xì)微的粉末吸附在液滴的表面上，起著機械

7、隔離的作用。而聚苯乙烯的產(chǎn)品要求透明，以選用無機分散劑為宜。本實驗中可選用磷酸鈣和碳酸鎂。分散劑的用量一般是單體用量的0.1％左右。苯乙烯懸浮聚合可在120到150℃下進(jìn)行。苯乙烯具有熱聚合的他點，不加引發(fā)劑，在120℃以上，就有較高的聚合速率，在150℃聚合2h，轉(zhuǎn)化率可達(dá)85%。如果加入適當(dāng)?shù)囊l(fā)劑，還可以進(jìn)一步提高聚合速率。分散劑在聚合結(jié)束后，可在后處理工序中用酸洗去。三、儀器與藥品1、儀器標(biāo)準(zhǔn)磨口三頸瓶(500ml24mm3)一