PS制备方法研究

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1、聚苯乙烯制备方法研究摘要：本文介绍了几种聚苯乙烯的制备方法，传统制备方法：乳液聚合法、悬浮聚合法，新型制备方法：分散聚合法、反向原子转移自由基聚合法。关键词：聚苯乙烯；乳液聚合；悬浮聚合；分散聚合；反向自由基聚合高分子微球是指直径在纳米级至微米级，形状为球形或其它几何体的高分子材料或高分子复合材料。近年来，高分子微球以其分子结构的可设计性，成为医药工程和生化工程领域的研究热点之一[1]。粒径均匀、表面光滑的聚苯乙烯（PS）微球常被作为无机-有机复合材料的核结构、各种不同的中空结构、微孔/介孔结构、

2、核-壳结构等，一般采用原位合成法、溶胶-凝胶法等方法制备。制备PS微球的传统方法是乳液聚合法和悬浮聚合法；分散聚合是一种特殊的沉淀聚合，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，可以一步获得微米级粒度均匀的微球；也有反向原子转移自由基聚合制备PS微球的新方法。1.乳液聚合法[2]聚苯乙烯纳米微球在合成大孔分子筛方面有广泛的应用前景。以往的聚苯乙烯微球合成中采用的水油比为100:3，所得微球粒径较大（>100nm）。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

3、，合成了单分散的聚苯乙烯微球。1.1试剂及仪器苯乙烯，天津市科密欧化学开发心；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，ZETASIZER300HSA，英国MALVERN。1.2聚合物微球制备1.2.1聚苯乙烯纳米微球的制备在三口烧瓶中加入100mL水和十二烷基硫酸钠，搅拌溶解至溶液澄清，再加入一定量磷酸三钠和苯乙烯，乳化一

4、定时间后，滴加10mL含一定量过硫酸铵的水溶液（0.5h内滴完），恒温反应一定的时间。1.2.2破乳将乳液在室温下搅拌，滴加氯化钙水溶液，用蒸馏水稀释，真空抽滤，用蒸馏水重复洗涤抽滤3次；再用乙醇洗涤抽滤3次，晾干，置于90℃的烘箱内24h，干燥得到白色产品。1.3测试1.3.1分子量测试采用粘度计法测定分子量，其过程为：称取0.25g（精确至0.0001g）聚苯乙烯白色产品，溶于少量苯中。在容量瓶中定容配成50mL浓度为0.005g/mL的溶液，在20℃测试粘度，分子量按图一公式计算。图一粘度计

5、算式1.3.2转化率的计算称取2g聚苯乙烯乳液置于表面皿中，在烘箱中于90℃干燥24h。按图二公式计算。图二转化率计算式1.3.3粒度测试采用激光粒度测试仪直接测定聚苯乙烯微球的平均粒度及其分布。2.悬浮聚合法[3]2.1原料苯乙烯和二乙烯基苯（DVB）（上海化学试剂一厂）经洗涤、减压蒸馏等纯化处理后使用、过硫酸钾（KPS）（AR，江苏华康科技公司化学试剂厂）经在水中重结晶后使用、异辛烷（AR，上海凌峰化学试剂有限公司）、甲苯（AR，南京化学试剂一厂）和聚乙烯醇（PVA）（中国医药集团上海化学试剂

6、公司）等未经进一步处理而被直接使用。2.2交联聚苯乙烯粒子的制备交联聚苯乙烯粒子采用悬浮聚合方法制备。一个典型的制备过程为，将0.08g的BPO溶解于由2.60g的苯乙烯，1.30g的DVB和5.0g的异辛烷组成的混合液中，并将其投入到盛有PVA水溶液且装有冷凝管与机械搅拌器的四颈烧瓶中。在氮气保护和速度约为400r/min的搅拌下，使该分散液逐步升温至85℃，3.5h后结束聚合，并用流水使反应液冷却至室温，得到苯乙烯—二乙烯基苯共聚物[P(S-DVB)]粒子。所得样品经抽滤后，用水和乙醇多次淋洗

7、，再经真空干燥72h以上，除去异辛烷，得到干燥的交联聚苯乙烯粒子。2.3样品分析用XS-213A型光学显微镜(南京江南光电集团股份有限公司)对粒子及其包埋于环氧树脂中的超薄切片样品进行观察，获得粒子形态及其空腔结构的信息。将一定量的干燥样品浸渍在异辛烷中保持1天以上，使粒子得到充分溶胀后，在不同温度和氮气保护下，由Pyris1TGA型热重分析仪(美国PerkinElmer公司）对样品进行热释重分析。2.分散聚合法[4]分散聚合法是沉淀聚合的一种，最初是以碳氢化合物为分散介质的，后来以极性溶剂如乙醇

8、、甲醇为分散介质，并得到广泛的应用。Almog等以乙醇为分散介质,成功制备微米级且粒径分布均匀的高分子微球,其中聚合物稳定剂及季铵盐共稳定剂相结合的方法,为广大研究工作者所接受并广泛应用。Tseng等以乙醇为分散介质、偶氮类引发剂、高分子稳定剂（PVP）及阳离子、阴离子或共聚单体共稳定剂，成功制备了粒径范围为1—10um的均匀聚苯乙烯微球。分散聚合体系，是由单体、引发剂、溶剂及稳定剂组成的均相体系，引发聚合后，生成的聚合物微球不溶于溶剂而沉析出来，因稳定剂的保护作用稳定分散在分散介