探索氯乙烯悬浮态乳液聚合成粒机理和动力学研究

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1、浙江大学硕士学位论文氯乙烯悬浮态乳液聚合成粒机理和动力学研究姓名：魏真理申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：包永忠;翁志学2002.1.1浙江大学硕士学位论文摘要悬浮态乳液聚合是一种兼有传统乳液聚合和悬浮聚合的部分特征，能制备疏松多孔、易加工聚合物的新聚合方法。本文在探索氯乙烯(VC)悬浮态乳液聚合基本工艺的基础上．着重研究了VC悬浮态乳液聚合的成粒机理以及反应动力学。研究了搅拌条件、分散剂、乳化剂、水油比和聚合温度等因素对PVC树脂颗粒平均粒径及其分布等的影响，发现悬浮态乳液聚合PVC树脂由初级粒子聚集程度不同的颗粒组成，粒径分布相对较宽，随聚合转化率增加，小聚集体的含量减少，

2、平均粒径增大；聚合体系中添加聚乙烯醇(PVA)和纤维素醚类分散剂都使颗粒平均粒径变小，且纤维素醚类分散剂对颗粒平均粒径的影响更为明显；随乳化剂HLB值减小，颗粒平均粒径变大，粒径分布更均一；随体系水油比增大，树脂颗粒平均粒径变小，粒径分布变窄。，’(应用扫描电镜对不同聚合条件所得PVC树脂颗粒内部及边缘的初级粒子形态进行观察，发现树脂颗粒由基本不熔结、形貌完整的初级粒子组成，初级粒子尺寸分布较为均～；初级粒子在颗粒内部堆积密度小，孔隙率高，而在颗粒表层的堆积密度高，孔隙率低。添加LW300PVA分散剂，可以使初级粒子和孔隙分布均匀，树脂吸油率大，并随分散剂浓度增加而增大。采用司班(Sp

3、an)系列乳化剂时，用Span60所得树脂吸油率最大。水油比增大，所得树脂吸油率增大。综合颗粒形态、吸油率等随聚合条件的变化，提出VC悬浮态乳液聚合的成粒机理为：PVC分子链在很低转化率时从分散的水相中沉析、聚集而形成乳胶粒子核：由于乳胶粒子核不稳定，进一步凝聚而形成初级粒子，初级粒子通过不断扩散进入水滴的VC的聚合而增长；由于PVC分子链的亲油性、颗粒表层对油相聚合PVC分子链和初级粒子核的吸附作用、颗粒内部初级粒子的离心作用，颗粒表层的初级粒子密度浙江大学硕士学位论文大，聚集程度高。在实验基础上初步探讨了VC悬浮态乳液聚合动力学，发现：聚合速率与引发剂过硫酸钾(KPS)浓度的1．3

4、3次方成正比，与水油比的0,72次方成正比，聚合活化能为174KJ／mok以KPS为引发剂进行的VC悬浮态乳液聚合，基本上是在隔离的小水滴内进行的，类似于乳液聚合机理。但齐聚物自由基的相转移可以引发少量的单体相聚合。采用优化的聚合工艺条件，得到转化率大于70％、颗粒仍由基本不熔结的初级粒子组成、吸油率为19．2∥loogPVc、表观密度为0．549／cm3的PVc树脂。’卜一一]厂～关键词：聚氯乙烯、悬浮态乳液聚合、颗粒形态、聚合动力学儿浙江大学硕士学位论文AbstractSuspendedemulsionpolymerizationisanewpolymerizationproces

5、sdevelopedfromemulsionpolymerizationandsuspensionpolymerizationtoprepareporouspolymerparticles．Thisworkinvestigatesthemechanismofparticleformationandpolymerizationkineticsofsuspendedemulsionpolymerizationofvinylchloride(VC)basedonthestudyofpolymerizationtechnology．Theinfluencesofstirring，initiat

6、or,suspendingagent，emulsifier,water／VCratioandpolymerizationtemperateonparticlesizeandsizedistributionwerestudied．Itisshownthatpolyvinylchloride(PVC)resinpreparedbysuspendedemulsionpolymerizationcontainingparticles、Jl，ithdifferentdegreeofprimaryparticlesaggregationandtheparticlesizedistributionw

7、asrelativelywider．Thevolumefractionofsmalleraggregatesdecreasedandthemeanparticlesizeincreasedaspolymerizationconversionincreased．Themeanparticlesizedecreasedbyaddingofpoly(vinylalcoh01)(PVA)orcellulosicsuspendingagent．Upond