苯乙烯悬浮聚合及性能
实验三-苯乙烯悬浮聚合
实验三-苯⼄烯悬浮聚合
1、悬浮聚合的简介：
悬浮聚合是以⼩液滴状悬浮在⽔中的聚合⽅法，单体溶有引发剂，⼀个⼩液滴就相当于⼀个⼩本体聚合单元，它是在较强烈的机械搅拌⼒作⽤下，借着分散剂的帮助，将溶有引发剂的单体分散在与单体不相溶的介质中（通常为⽔）所进⾏的悬浮聚合。因此，悬浮聚合体系⼀般由单体、引发剂、⽔、分散剂四种基本成分组成。悬浮聚合产物的颗粒粒径⼀般在0.05～0.2mm，其形状、⼤⼩随搅拌强度和分散剂的性质⽽定。
悬浮聚合实际上是单体⼩液滴内的本体聚合，聚合机理和本体聚合相似。它的优点是：1 .体系粘度低，传热和温度易控制，产品分⼦量及其分布⽐较稳定。
2. 产品分⼦量较溶液聚合⾼，杂质含量⽐乳液聚合少。
3. 产品易分离清洗，后处理⼯序⽐乳液聚合和溶液聚合简单简单。其缺点是产品中含有少量的分散剂残留物，影响纯度。因此⽐较悬浮聚合的优缺点可知，这是⼀种极有实⽤价值的⾼分⼦合成⼯艺。
根据聚合物在单体中的溶解与否，悬浮聚合的产物可以分为透明和不透明两类。氯⼄稀的聚合物不溶于其单体，产品是不透明的。苯⼄烯、甲基丙烯酸甲酯的聚合物溶于其单体，产品都是透明的，这类聚合⼜叫珠状聚合。
⽬前的悬浮聚合多采⽤间歇法，连续法尚在研究之中。
2、悬浮聚合的⼯艺：
悬浮聚合法的典型⽣产⼯艺过程是将单体、⽔、引发剂、分散剂等加⼊反应釜中，加热，并采取适当的⼿段使之保持在⼀定温度下进⾏聚合反应，反应结束后回收未反应单体，离⼼脱⽔、⼲燥得产品。
悬浮聚合所使⽤的单体或单体混合物应为液体，要求单体纯度＞
99.98%。
在⼯业⽣产中，引发剂、分⼦量调节剂分别加⼊到反应釜中。引发剂⽤量为单体量的0.1% ～ 1%。
苯乙烯悬浮聚合实验报告
苯乙烯悬浮聚合实验报告
实验目的：
本实验旨在通过苯乙烯悬浮聚合实验，探究聚合反应的过程和原理，并观察聚合物的形成情况。
实验原理：
苯乙烯是一种单体，通过悬浮聚合反应可以将其聚合成聚苯乙烯。悬浮聚合是指将单体悬浮在溶剂中，通过引发剂的作用，使单体逐渐聚合成高分子聚合物的过程。在实验中，通常使用过硫酸铵作为引发剂，将其加入苯乙烯和溶剂的混合物中，通过加热反应使聚合反应进行。
实验步骤：
1. 准备实验所需的苯乙烯、过硫酸铵、溶剂等材料，并将苯乙烯和溶剂按照一定比例混合均匀。
2. 将混合物倒入反应器中，并加入适量的过硫酸铵作为引发剂。
3. 将反应器密封，并加热至一定温度，使聚合反应开始进行。
4. 观察反应过程中的变化，包括颜色的变化、溶液的浑浊度等。
5. 当反应一定时间后，停止加热，待反应液冷却后，得到聚苯乙烯。
实验结果：
在实验过程中，我们观察到苯乙烯和溶剂混合物在加热后逐渐变得浑浊，颜色也由无色逐渐变为黄色。这是因为苯乙烯发生了聚合反应，形成了聚苯乙烯颗粒。在实验结束后，我们得到了一定量的聚苯乙烯产物。
实验讨论：
通过本实验，我们可以看到悬浮聚合反应是一种常见的聚合方法。在实验中，
过硫酸铵作为引发剂起到了催化聚合反应的作用。聚合反应的进行需要一定的温度和时间，过高或过低的温度都会影响聚合反应的效果。此外，溶剂的选择也对聚合反应有一定的影响，合适的溶剂可以提供良好的反应环境。
聚苯乙烯是一种常见的高分子材料，具有良好的物理性质和化学稳定性。它可以用于制作塑料制品、电子产品外壳等。通过悬浮聚合反应，可以控制聚苯乙烯的分子量和粒径，从而调节其性能。因此，悬浮聚合反应在工业生产中具有重要的应用价值。
苯乙烯的悬浮聚合
实验三苯乙烯的悬浮聚合
化工系毕啸天 2010011811
一、实验目的
1. 了解悬浮聚合的特点和反应机理
2. 掌握悬浮聚合的工艺特点及配方中每个组分的作用
二、实验原理
悬浮聚合是指油溶性单体在溶有分散剂（或称悬浮剂）的水中，借助于搅拌作用分散成细小液滴进行的聚合反应。悬浮聚合在工业上的应用还有比较多的，根据聚合物在水中的溶解情况，可合成不同形态的悬浮聚合物，若聚合物不溶于单体，则产物呈不透明、不规整的颗粒状，如氯乙烯等单体的聚合；若聚合物溶于单体，则可得到透明的珠状产品，因此又可称为珠状聚合，如苯乙烯等单体的聚合。
苯乙烯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。而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，最后与水分层，同时聚合到一定程度以后的液滴中溶有的发粘聚合物亦可使液滴相粘结。因此，悬浮聚合体系还需加入分散剂。
悬浮聚合中，在每一个被分散的小液滴中，恰似一个本体聚合的微反应器，其聚合速度和平均相对分子质量以及产物的性质，都与在相同条件下本体聚合所得到的相仿。不过其毕竟是在非均相的体系中进行，它的全部反应过程是处于亚稳态的。因此据合众搅拌速度和分散剂的种类及用量是控制所得聚合物颗粒形态和大小的主要因素。
悬浮聚合的主要优点有：以水为介质，体系粘度低，易传热和控温；产物分子质量比溶液聚合高，分子质量分布均匀；杂质含量比乳液聚合的低；后处理工序比溶液聚合和乳液聚合简单，生产成本低，固体颗粒可直接使用。
苯乙烯悬浮聚合
悬浮聚合通常需要加入少量稳定剂，以阻止在聚合过程中粘度不断增大的小液滴 彼此粘合在一起，使圆形颗粒状分散聚合体稳定存在。最初乳化的液滴以及由此 而成的聚合物颗粒两者的尺寸分布就取决于液滴的分裂与液滴的融合这两种状态 之间的平衡。而这种平衡反过来受控于搅拌桨的类型，速度，以及所用的稳定剂 的种类与浓度。用于油在水中进行聚合的悬浮聚合反应，典型的稳定剂有以下几 种：聚乙烯醇-乙烯乙酸酯（聚乙烯醇乙酸酯80-90%的水解产物），聚乙烯吡咯
3.聚合配方
单体 分散剂 引发剂 介质
试剂
苯乙烯 聚乙烯醇
BPO 水
规格
聚合级，用前碱洗除 阻聚剂
1799，1.5%水溶液 化学纯，使用前重结 晶
无离子水
用量
15g 20ml 0.3g 130ml
苯乙烯可以按体积加入（比重为0.909）
4. 实验操作
（1）按图安装好实验装置，为保证搅拌速度均匀，整套装置安装要规范，尤其是搅拌 器。安装好后用手转动，要求转动轻松自如。
一 原理
悬浮聚合是由烯类单体制备高聚物的重要方法之一。由于用水为分散介质， 聚合热可以迅速排除，因而反应温度容易控制，生产工艺简单，制成的成品 呈均匀的颗粒状，故又称为珠状聚合，产品不经过造粒可直接成型加工。
工业上用悬浮聚合法生产的聚苯乙烯是一种透明的无定型热塑性高分子材料， 其分子量分布较宽，由于流动性能好而于模压注射制品，所加工的制品有较 高的透明度和良好的耐热性，电绝缘性。
苯乙烯的悬浮聚合
苯乙烯的悬浮聚合
一、实验目的
1、学习悬浮聚合的实验方法，了解悬浮聚合的配方及各组份的作用。
2、了解控制粒径的成珠条件及不同类型悬浮剂的分散机理、搅拌速度、搅拌器形状对悬浮聚合物粒径等的影响，并观察单体在聚合
过程中之演变。
二、实验原理
悬浮聚合是将单体以微珠形式分散于介质中进行的聚合。从动力学的观点看，悬浮聚合与本体聚合完全一样，每一个微珠相当于一个小的本体。悬浮聚合克服了本体聚合中散热困难的问题，但因珠粒表面附有分散剂，使纯度降低。当微珠聚合到一定程度，珠子内粒度迅速增大，珠与珠之间很容易碰撞粘结，不易成珠子，甚至粘成一团，为此必须加入适量分散剂，选择适当的搅拌器与搅拌速度。由于分散剂的作用机理不同，在选择分散剂的各类和确定分散剂用量时，要随聚合物种类和颗粒要求而定，如颗粒大小、形状、树脂的透明性和成膜性能等。同时也要注意合适的搅拌强度和转速，水与单体比等。
苯乙烯（St）通过聚合反应生成如下聚合物。反应式如下：
C H=C H
2C H-C H
2
n
本实验要求聚合物体具有一定的粒度。粒度的大小通过调节悬浮聚合的条件来实现。
三、实验仪器及设备
搅拌电机、调压器、500ml、三口瓶、回流冷凝器、水浴、烧杯、吸滤瓶、抽气管、表面皿
四、实验药品
名称试剂规格用量
单体苯乙烯除去阻聚剂15g 油溶性引发剂BPO AR 0.3g 分散剂聚乙烯醇 1.5%水溶液20 mL
分散介质水去离子水130mL
五、实验步骤
1、安装仪器(如图)
2、加料：用分析天平准确称取0.3g过氧化二苯甲酰放入100mL锥形瓶中，再用移液管按配方聚苯乙烯加入锥形瓶中，轻轻振荡，待过氧化二苯甲酰完全溶解后加入三口瓶中。再用量筒取20 mL1.5%的聚乙烯醇溶液加入三口烧瓶，最后用130 mL去离子水分别冲洗锥形瓶和量筒后加入三口烧瓶中。
实验三-苯乙烯悬浮聚合
1、悬浮聚合的简介：
悬浮聚合是以小液滴状悬浮在水中的聚合方法，单体溶有引发剂，一个小液滴就相当于一个小本体聚合单元，它是在较强烈的机械搅拌力作用下，借着分散剂的帮助，将溶有引发剂的单体分散在与单体不相溶的介质中（通常为水）所进行的悬浮聚合。因此，悬浮聚合体系一般由单体、引发剂、水、分散剂四种基本成分组成。悬浮聚合产物的颗粒粒径一般在0.05～0.2mm，其形状、大小随搅拌强度和分散剂的性质而定。
悬浮聚合实际上是单体小液滴内的本体聚合，聚合机理和本体聚合相似。它的优点是：1 .体系粘度低，传热和温度易控制，产品分子量及其分布比较稳定。
2. 产品分子量较溶液聚合高，杂质含量比乳液聚合少。
3. 产品易分离清洗，后处理工序比乳液聚合和溶液聚合简单简单。其缺点是产品中含有少量的分散剂残留物，影响纯度。因此比较悬浮聚合的优缺点可知，这是一种极有实用价值的高分子合成工艺。
根据聚合物在单体中的溶解与否，悬浮聚合的产物可以分为透明和不透明两类。氯乙稀的聚合物不溶于其单体，产品是不透明的。苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯的聚合物溶于其单体，产品都是透明的，这类聚合又叫珠状聚合。
目前的悬浮聚合多采用间歇法，连续法尚在研究之中。
2、悬浮聚合的工艺：
悬浮聚合法的典型生产工艺过程是将单体、水、引发剂、分散剂等加入反应釜中，加热，并采取适当的手段使之保持在一定温度下进行聚合反应，反应结束后回收未反应单体，离心脱水、干燥得产品。
悬浮聚合所使用的单体或单体混合物应为液体，要求单体纯度＞
99.98%。
在工业生产中，引发剂、分子量调节剂分别加入到反应釜中。引发剂用量为单体量的0.1% ～ 1%。
苯乙烯的悬浮聚合实验报告
苯乙烯的悬浮聚合实验报告
实验目的：
本实验旨在通过苯乙烯的悬浮聚合实验，掌握聚合反应的基本原理和技术操作，加深对聚合反应过程的理解，培养实验操作能力和科学研究素养。
实验原理：
苯乙烯是一种重要的合成树脂原料，其聚合反应是通过引发剂在水相中引发的。在实验中，首先将苯乙烯、引发剂和乳化剂悬浮在水相中，然后通过搅拌和控制温度，使苯乙烯发生聚合反应，最终得到聚苯乙烯颗粒。
实验步骤：
1. 准备实验仪器和试剂，称取苯乙烯、引发剂、乳化剂等试剂，准备水相和油相。
2. 悬浮聚合反应，将苯乙烯、引发剂和乳化剂悬浮在水相中，通过搅拌和控制
温度进行聚合反应。
3. 分离和干燥，将反应后的聚合物颗粒进行分离和干燥处理，得到最终产品。
实验结果：
通过实验操作，成功得到了白色的聚苯乙烯颗粒，颗粒大小均匀，表面光滑。
经过称量和计算，得到了聚苯乙烯的收率和平均颗粒大小。
实验讨论：
在实验中，我们注意到了一些问题，比如聚合反应过程中温度的控制、搅拌速
度的影响等。这些问题对于聚合反应的控制和产品质量具有重要意义。同时，我们也对实验结果进行了分析和讨论，探讨了聚合反应的影响因素和优化方法。
实验结论：
通过本次实验，我们成功地进行了苯乙烯的悬浮聚合实验，得到了聚苯乙烯颗粒，并对实验结果进行了分析和讨论。这次实验不仅增加了我们对聚合反应的理解，也提高了我们的实验操作能力和科学研究素养。
实验总结：
本次实验使我们对聚合反应有了更深入的了解，也为今后的科学研究和工程实
践打下了良好的基础。同时，我们也意识到了实验中存在的问题和改进的空间，为今后的实验工作提供了有益的参考。
苯乙烯悬浮聚合
苯乙烯悬浮聚合
一原理
悬浮聚合是由烯类单体制备高聚物的重要方法之一。由于用水为分散介质，聚合热可以迅速排除，因而反应温度容易控制，生产工艺简单，制成的成品呈均匀的颗粒状，故又称为珠状聚合，产品不经过造粒可直接成型加工。
工业上用悬浮聚合法生产的聚苯乙烯是一种透明的无定型热塑性高分子材料，其分子量分布较宽，由于流动性能好而于模压注射制品，所加工的制品有较高的透明度和良好的耐热性，电绝缘性。
Hoffman and Delbruch在1909年首次引入了悬浮聚合法这一概念。在这个悬浮聚合中，引发剂溶于单体相，而单体相则是分散于分散介质,通常是水中。在这里，单体液滴构成分散相，水构成连续相。处于分散相的单体（液滴）与最终由其形成的聚合物与分散介质（连续相）的溶解性通常很低。单体相（或分散相）的体积分数通常在0.1-0.5。聚合反应可以在低体积分数下施行，但是也要经济上划算，太低的体积分数会导致产率太低。高体积分数下，连续相太少，就不足以填充分散的液滴之间的空间。这样，由于单体液滴没有得到充分的分离，最终我们也得不到颗粒状的聚合产物。正常状态下，液滴彼此间因为分散相的存在充分而彼此孤立，聚合就在每个独立的液滴内部进行，并且在大多数情况下属自由基聚合。
悬浮聚合通常需要加入少量稳定剂，以阻止在聚合过程中粘度不断增大的小液滴彼此粘合在一起，使圆形颗粒状分散聚合体稳定存在。最初乳化的液滴以及由此而成的聚合物颗粒两者的尺寸分布就取决于液滴的分裂与液滴的融合这两种状态之间的平衡。而这种平衡反过来受控于搅拌桨的类型，速度，以及所用的稳定剂的种类与浓度。用于油在水中进行聚合的悬浮聚合反应，典型的稳定剂有以下几种：聚乙烯醇-乙烯乙酸酯（聚乙烯醇乙酸酯80-90%的水解产物），聚乙烯吡咯烷酮，聚丙烯酸盐类，纤维素醚与天然胶。
苯乙烯悬浮聚合
苯乙烯悬浮聚合
学时
8学时
目的
1.了解悬浮聚合的反应原理及配方中各组分的作用。
2.了解悬浮聚合的工艺特点，掌握悬浮聚合的操作方法。
实验原理
苯乙烯是一种比较活泼的单体，容易进行聚合反应。在引发剂或热的引发下，可通过自由基型连锁反应生成聚合物。因此，在储存过程中，常需加入阻聚剂以防止自聚。苯乙烯的自由基不太活泼，因此，聚合过程中副反应较少，不易发生链转移反应，支链较少。此外，苯乙烯单体是其聚合物的良溶剂，因此，在聚合过程中凝胶化现象不十分显著。在本体聚合或悬浮聚合中，仅当转化率达50％－70％时，略有自动加速现象发生。所以，一般来说，苯乙烯的聚合速度比较缓慢。
苯乙烯在水中溶解度很小．将其倒入水中，体系将分成两层．进行搅拌时，在剪切力作用下，单体层分散成液滴．单体和水两种液体之间存在一定的界面张力，界面张力力图使液滴保持球形。界面张力越大，保持成球形的能力就越大，形成的液滴也越大。搅拌剪切力和界面张力对液滴成球能力的作用影响方向相反，构成动态平衡，使液滴达到一定的大小和分布。这种由剪切力和界面张力形成的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，最后仍与水分层。另外，当聚合反应进行到一定程度后，单体液滴中溶有的聚合物使得液滴表面发粘。这时候，如果两个液滴碰撞，往往容易粘结在一起。在这种情况下，搅拌反而促进粘结。为了避免这种情况发生，必须在聚合体系中加入一定量的分散剂。加有分散剂的悬浮聚合体系在一定的聚合程度时（如转化率为20％－70％），如果停止搅拌，仍有粘结成块的危险。因此，在悬浮聚合过程中，搅拌和分散剂是两个不可缺少的工艺条件。
实验三-苯乙烯悬浮聚合
实验三-苯乙烯悬浮聚合
苯乙烯悬浮聚合（ Suspension Polymerization of Styrene）是一种合成聚合树脂
的重要工艺，是常规聚合中最受欢迎和最常用的方法之一。它在聚合树脂领域应用最广泛，以及因其优良的性能而成为首选聚合树脂工艺。苯乙烯悬浮聚合是采用苯乙烯（Styrene）作为原料，利用离子活性助剂（Ionic Activator）制备发泡聚合物的工艺方法。其特点
是反应操作简便，可以控制发泡粒大小，外观稳定，强度高等。
苯乙烯悬浮聚合的原理是当苯乙烯溶剂，离子活性助剂之间进行反应时，悬浮在溶液
中的苯乙烯分子粒子会发生聚合，但苯乙烯分子粒子之间会形成一种微小的共价键特征。
由于空气中的水分，物质在空气中开始分解，这也会使得苯乙烯分子热量受到影响，从而
引起化学反应。在高温的状态下，这种化学反应可以形成新的复合物，改变原有的分子结构，从而实现聚合树脂的生成。
苯乙烯悬浮聚合的反应体系具有苯乙烯（Styrene）、双醚化合物（PEG）和载体溶剂
三大组成部分。其中苯乙烯通常用于聚合树脂的合成，双醚化合物用于离子活性助剂，而
载体溶剂则可以稀释原料，以降低结晶度。苯乙烯悬浮聚合的反应温度一般介于60℃
~90℃，反应时间从几小时到几十小时不等，反应的产物是一种发泡的聚苯乙烯（ Foam Polystyrene）。
苯乙烯悬浮聚合在实际应用中有着广泛的用途，像高分子材料、防火材料、保温防火
等都用到了聚合树脂。作为高分子材料，苯乙烯悬浮聚合可以制备出一种韧性强、轻质廉
价的产品，具有优越的物理性能，可用于制造模型、模具、复合材料和多种新材料。作为
实验三十五苯乙烯悬浮聚合
精选ppt课件
10
（2）加料： 准确称取0.3g BPO(用分析天平称)，放于100ml锥形瓶中，再用移液 管按配方量取苯乙烯，也加入锥形瓶中，轻轻振动，待BPO完全溶解后加入三口 烧瓶，再加入20ml 1.5%的聚乙烯醇溶液，最后用130ml 无离子水分别冲洗锥 形瓶和量筒后加入三口瓶中。
精选ppt课件
精选ppt课件
3
悬浮聚合通常需要加入少量稳定剂，以阻止在聚合过程中粘度不断增大的小液滴 彼此粘合在一起，使圆形颗粒状分散聚合体稳定存在。最初乳化的液滴以及由此 而成的聚合物颗粒两者的尺寸分布就取决于液滴的分裂与液滴的融合这两种状态 之间的平衡。而这种平衡反过来受控于搅拌桨的类型，速度，以及所用的稳定剂 的种类与浓度。用于油在水中进行聚合的悬浮聚合反应，典型的稳定剂有以下几 种：聚乙烯醇-乙烯乙酸酯（聚乙烯醇乙酸酯80-90%的水解产物），聚乙烯吡咯
11
（3）聚合：
通冷凝水，启动搅拌并控制在一恒定转速，在20-30分钟内将温度升至8595℃，开始聚合反应。反应成功与否的关键：在整个聚合过程中，除了要控制好 反应温度外，关键是要控制好搅拌速度，尤其是反应一个多小时后，体系中分散 的颗粒变得发粘（为什么？）这时搅拌速度如果忽快忽慢或者停止，都会导致颗 粒粘在一起或粘在搅拌器上形成结块，致使反应失败，所以反应中一定要控制好 搅拌速度。可以在反应后期将 温度升至反应温度上限以加快反应，提高转化率。 反应1.5-2小时后，可用小勺取少量颗粒于表面皿中进行观察，如颗粒变硬发脆， 可结束反应（为什么？）
苯乙烯的悬浮聚合
苯乙烯的悬浮聚合
一、实验目的
1.学习悬浮聚合的原理。
2.掌握悬浮聚合的操作方法。
3.了解各种操作条件对合成树脂粒径的影响。
二、实验原理
悬浮聚合通常是依靠激烈的机械搅拌使含有引发剂的单体分散成直径为
0.01~5mm的单体液滴而悬浮于水中。这样，每一个小滴都是一个微型聚合场所，因小
滴的粒径甚小而且水的粘度低，所以传热效果好，整个聚合体系的温度比较容易控制。
因为悬浮体系在热力学上不稳定，故需搅拌和加入悬浮稳定剂以维持稳定。悬浮聚合的配方一般至少有四个组分，即单体、引发剂、水和悬浮稳定剂。悬浮就和中单体不能溶于水，否则就不能使单体分散成小珠滴。不溶于水的单体，如苯乙烯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯等。
引发剂（溶于单体），如过氧化二苯甲酰、偶氮二异丁腈、十二烷基过氧化物等。
悬浮稳定剂有三种：（1）水溶性高分子化合物，如明胶、琼脂、果胶、藻朊酸盐、甲基纤维素、聚乙烯醇、聚丙烯酸盐（或聚甲基丙烯酸盐）、聚乙烯基吡咯烷酮、聚甲基丙烯酰胺等。（2）非水溶性矿物质，如矾土、硅胶、磷酸钙、硫酸钡、碳酸镁等。。
（3）可溶性电解质，如氯化钠、氯化钾、硫酸钠、焦磷酸钠等。
悬浮稳定剂的作用在于调节聚合物的表面张力、比重、粘度，避免单体液滴在水相中粘结。例如：添加食盐等电解质当做辅助稳定剂，可用来降低单体与水的相容性、调节水相的比重、表面张力及粘度。
影响粒径的主要因素有下列几点：（1）搅拌速度越快，液滴越小。（2）单体与水的比例越大，粒径越大。通常为1:2左右（实验室中水用量可大一些）。（3）悬浮稳定剂的种类及添加量。（4）搅拌叶片的宽度及位置。
实验_苯乙烯悬浮聚合【仅供参考】
实验二:苯乙烯的悬浮聚合
一、实验目的
1．通过对苯乙烯单体的悬浮聚合实验，了解自由基悬浮聚合的方法和配方中各组分的作用；
2．学习悬浮聚合的操作方法；
3．通过对聚合物颗粒均匀性和大小的控制，了解分散剂、升温速度、搅拌形式与搅拌速度对悬浮聚合的重要性。
二、实验原理
悬浮聚合是由烯类单体制备高聚物的重要方法，由于水为分散介质，聚合热可以迅速排除，因而反应温度容易控制，生产工艺简单，制成的成品呈均匀的颗粒状，故又称珠状聚合，产品不经造粒可直接加工成型。悬浮聚合得到珠状的聚合物颗粒，常常作为离子交换树脂和高分子试剂、高分子催化剂的载体。
苯乙烯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。而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，最后与水分层，同时聚合到一定程度以后的液滴中溶有的发粘聚合物亦可使液滴相粘结。因此，悬浮聚合体系还需加入分散剂。
悬浮聚合实质上是借助于较强烈的搅拌和悬浮剂的作用，将单体分散在单体不溶的介质（通常为水）中，单体以小液滴的形式进行本体聚合，在每一个小液滴内，单体的聚合过程与本体聚合相似，遵循自由基聚合一般机理，具有与本体聚合相同的动力学过程。由于单体在体系中被搅拌和悬浮剂作用，被分散成细小液滴，因此悬浮聚合又有其独到之处，即散热面积大，防止了在本体聚合中出现的不易散热的问题。由于分散剂的采用，最后的产物经分离纯化后可得到纯度较高的颗粒状聚合物。
苯乙烯的悬浮聚合
一、实验目的
1.了解悬浮聚合的特点和反应机理。
2.掌握悬浮聚合的工艺特点及配方中每个组分的作用。
二、实验原理
悬浮聚合是指油溶性单体在溶有分散剂（或称悬浮剂）的水中，借助于搅拌作用分散成细小液滴进行的聚合反应。悬浮聚合在工业上的应用还有比较多的，根据聚合物在水中的溶解情况，可合成不同形态的悬浮聚合物，若聚合物不溶于单体，则产物呈不透明、不规整的颗粒状，如氯乙烯等单体的聚合；若聚合物溶于单体，则可得到透明的珠状产品，因此又可称为珠状聚合，如苯乙烯等单体的聚合。苯乙烯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。而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，最后与水分层，同时聚合到一定程度以后的液滴中溶有的发粘聚合物亦可使液滴相粘结。因此，悬浮聚合体系还需加入分散剂。悬浮聚合中，在每一个被分散的小液滴中，恰似一个本体聚合的微反应器，其聚合速度和平均相对分子质量以及产物的性质，都与在相同条件下本体聚合所得到的相仿。不过其毕竟是在非均相的体系中进行，它的全部反应过程是处于亚稳态的。因此据合众搅拌速度和分散剂的种类及用量是控制所得聚合物颗粒形态
和大小的主要因素。
悬浮聚合的主要优点有：以水为介质，体系粘度低，易传热和控温；产物分子质量比溶液聚合高，分子质量分布均匀；杂质含量比乳液聚合的低；后处理工序比溶液聚合和乳液聚合简单，生产成本低，固体颗粒可直接使用。
苯乙烯_二乙烯基苯悬浮聚合
苯乙烯-二乙烯基苯悬浮共聚 制备聚苯乙烯白球
任强
一.实验原理
R CH2 CH CH2
R CH
CH2
H C
CH2
CH
CH2
H C
CH 2
CH
实验注意事项
1．搅拌速度要适当，太快粒子太细，太慢容易粘结，更不能中途 停止。由于采用单叶浆，为了保证搅拌强度，搅拌浆叶最下端应 接近四口烧瓶底部，搅拌后应能观察到液面上有较深的漩涡，否 则实验易失败。 2．升温速度尽可能快，但反应温度不宜超过95oC，否则粒子会 软化。 3．用吸管取样时，应紧贴瓶壁，不要碰到搅拌棒，把吸入的浆 液放入盛有清洁水的烧杯中，观察粒子的沉浮，若能沉到水底， 取出用指甲压之以看其软硬程度。
思考题
1．悬浮聚合的操作关键在哪里？ 2．悬浮聚合常用的分散剂有哪些？ 3．要制得合格率高的共聚白球，实验中应注意 哪些问题?
悬浮聚合是单体受到强烈的搅拌分散作用以小液滴的形 式悬浮在聚合介质中进行聚合。这个小液滴在聚合介质的直接 包围之中，所以聚合热可以及时而有效地排出。 为了使小液滴稳定分散，必须加入分散剂，如明胶，聚乙 烯醇、羟甲基纤维素等—些有机高分子作为分散剂。分散剂可 以降低液体的界面张力，使单体液滴的分散程度更高；也可以 增加聚合介质的粘度，从而阻碍单体液滴之间的碰撞粘结；同 时它们还可以在单体的液滴表面形成保护膜防止液滴的凝聚。 有些悬浮聚合为了达到更好的防止粘结的效果，还要加 入Ca、Mg的碳酸盐、磷酸盐，这些物质是不溶于水的极细小 的无机粉末，它们可以吸附在单体液滴表面起机械阻隔作用， 对防止粘结有特殊的结果。
实验三-苯乙烯悬浮聚合
实验三-苯乙烯悬浮聚合
实验目的：
通过苯乙烯的悬浮聚合反应，掌握悬浮聚合反应的基本原理及实验操作技能。
实验原理：
悬浮聚合是在水相中，通过乳化剂的作用，将水不溶性的乙烯基单体悬浮于水相中，然后在引发剂的作用下，进行聚合反应。聚合过程中，单体通过乳液中的界面积逐渐进入到聚合核心中，形成高分子颗粒。最终得到的聚合体是固体粒子，可以通过离心沉淀分离出来。
实验步骤：
1. 将装有100 mL去离子水的500 mL三口瓶放在冰水混合物
中冷却，使水的温度保持在0～5℃。
2. 向冷却好的去离子水中加入6.0 g十六烷基三甲基溴化铵，
搅拌使其完全溶解。
3. 将160 mL去离子水加入到乳化瓶中，然后加入10 g苯乙烯，充分搅拌使其均匀分散。再向其中加入0.1 g过硫酸铵引发剂，继续搅拌至其溶解。
4. 将乳化瓶密闭后，用洗耳球向中央橡胶塞中注入氮气，直至
达到正压状态。
5. 将乳化瓶放置于冷却好的三口瓶中心橡胶塞上，插入电动搅拌器，并将搅拌器转速调至300 r/min左右。
6. 开始进行反应，反应时间为3 h。反应过程中应控制温度在0～5℃之间。
7. 反应结束后，离心沉淀处理，取出粒子后用乙醇将其清洗干净，然后放入真空干燥器中，除去残留水分，得到苯乙烯颗粒。
实验注意事项：
1. 操作过程中应注意安全，使用化学品时要戴上手套和护目镜。
2. 操作过程中严格控制反应温度，避免过高或过低。
3. 在反应结束后，应及时离心沉淀处理，避免颗粒在水相中继续生长。
4. 在颗粒清洗和干燥过程中，应避免颗粒聚集，避免颗粒变形或粘在一起。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
苯乙烯悬浮聚合及性能
一、实验目的
1.学习悬浮聚合的实验方法，了解悬浮聚合的配方及各组分的作用。
2.了解控制粒径的成珠条件及不同类型悬浮剂的分散机理。
二、实验原理
悬浮聚合是由烯类单体制备高聚物的重要方法之一。由于水为分散介质，聚合热可以迅速排除，因而反应温度容易控制；生产工艺简单；制成的成品呈均匀颗粒状，故又称为珠状聚合；产品不经造粒即可直接成型加工。
悬浮聚合是将单体以微珠形式分散于介质中进行的聚合。从动力学的观点来看，悬浮聚合与本体聚合完全一样，每一个微珠相当于一个小的本体。悬浮聚合克服了本体聚合中散热困难的问题，但因珠粒表面附有分散剂，使纯度降低。当微珠聚合到一定程度时，珠子内粒度迅速增大，珠与珠之间很容易碰撞粘结，不易成珠子，甚至粘成一团，为此必须加入适量分散剂，选择适当的搅拌器和搅拌速率。由于分散剂的作用机理不同，在选择分散剂的种类和确定分散剂用量时，要随聚合物种类和颗粒要求而决定，如颗粒大小、形状、树脂的透明性和成膜性能等。同时也要注意合适的搅拌强度的转速，水与单体比等。
实验要求聚合物体具有一定的粒度。粒度的大小通过调节悬浮聚合的条件来实现。苯乙烯（ST）通过聚合反应生成聚苯乙烯（PS），反应式如下：
通常的聚苯乙烯为非晶太无规聚合物，具有优良的绝热、绝缘和透明性，长期使用温度0-70℃，胆脆，低温易开裂。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，聚苯乙烯材料包括普通聚苯乙烯、发泡聚苯乙烯（EPS）、高抗冲聚苯乙烯（HIPS）及间规聚苯乙烯（SPS）。普通聚苯乙烯树脂属于无定型高分子聚合物，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。其制品具有极高的透明度，透光率可达90％以上，电绝缘性能好，易着色，加工流动性好，刚性好及耐化学腐蚀性好等；不足之处在于性脆，抗冲击性能的低，易出现应力开裂，耐热性差及不耐沸水等。可发泡聚苯乙烯未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，提高了材料的抗冲击强度，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。聚苯乙烯经常被用来制作泡沫塑料制品。聚苯乙烯还可以和其他橡胶类型高分子材料共聚生成各类不同力学性能的产品。日常生活中常见的应用有各种一次性塑料餐具，透明C盒等。
三、仪器及试剂
1.实验设备：250ml三口瓶，100ml锥形瓶，温度计，球形领凝管，机械搅拌器，表面皿，吸管，移液管，搅拌器，水浴，布氏漏斗。
2.实验材料：苯乙烯，聚乙烯醇，过氧化苯甲酰（BPO），去离子水。
四、实验内容与步骤
准确称取0.3gBPO放于100ml锥形瓶中。再用移液管量取16ml苯乙烯，加入锥形瓶中。轻轻振荡，待BPO完全溶解于苯乙烯后，将溶液加入三口瓶中。再加入20ml 1.5％的聚乙烯醇溶液。最后用130ml无离子水分别冲洗锥形瓶和量筒后加入250ml三口瓶中。
将温度计、球形领凝管、机械搅拌器和三口瓶安装成反应装置，通领凝水，启动搅拌器并控制在一恒定转速，在20-30min内将温度升至85-90℃，开始聚合反应。
在整个过程中除了要控制好反应温度外，关键是要控制好搅拌速率。尤其是反应一个多小时以后，体系中分散的颗粒变得发黏，这时搅拌速率如果变得忽快忽慢或者停止都会导致颗粒粘在一起，或粘在搅拌器上形成结块，致使反应失败。所以反应中一定要控制好搅拌速率。可在反应后期将温度升至反应温度上限，以加快反应，提高转化率。
反应1.5-2h后，可用吸管吸取少量颗粒与表面皿中进行观察，如颗粒变硬发脆，可结束反应。
停止加热，撤去加热器，搅拌以便用冷水将聚合体系冷却至室温（为什么？）。停止搅拌，取下三口瓶。产品用布氏漏斗虑干，并用热水洗数次（为什么？）。最后在鼓风干燥箱烘干（50℃），称量并计算产率。
五、实验结果与讨论
1.按上述测定内容撰写实验报告。
2.悬浮聚合的液滴可以视为本体聚合的单元，讨论苯乙烯单体转化率与反应时间间的关系，与悬浮聚合的搅拌速率是否有关系？
六、问题与讨论
1.结合悬浮聚合的理论，说明配方中各种组分的作用。如改为苯乙烯的本体聚合或乳液聚合，此配方需要做哪些改动？
2.分散剂作用原理是什么？如何确定用量？改变用量会产生什么影响？如不用聚乙烯醇可用什么代替？
3.悬浮聚合对单体有何要求？聚合前单体应如何处理？
4.根据实验体会，结合聚合反应机理，你认为悬浮聚合的操作中，应特别注意哪些问题？