(完整word版)聚苯乙烯微球的制备开题报告

河南理工大学本科毕业设计(论文）开题报告

但聚合物微球的粒度分布急剧恶化．显然,要制备较大粒径的单分散聚合物微球，增加引发剂用量并不是一个有效手段.

张荣荣【9】采用下表配方制备PS微球。

按基本配方将PVP、无水乙醇和去离子水加入反应釜中，搅拌转速130r/m in,使其形成均相物系，并通氮气鼓气泡排空气20min，然后开启温控系统, 使物系迅速升温到70℃,当温度稳定后, 加入定量的St和AIBN 振荡混合物,保持搅拌转速不变，在氮气气氛中反应24 h后自然冷却终止，得到白色乳液。将上述白色乳液以5000r/m in的转速进行离心沉降,倾去上层清液，加入无水乙醇经超声分散清洗下层微球，然后再离心沉降，再洗涤, 如此反复操作5遍。最后,将洗涤后的微球在常温下真空干燥24 h，即得到白色粉末状PS微球.

并讨论了：

①初始单体含量的影响。初始St含量对St转化率和PS固含量的影响，随初始S t 含量的增加, St转化率和PS固含量均增加。当St加入量为10~25mL时，St转化率均维持在92%以上,说明S t的利用率很高。初始St含量对PS微球的平均粒径及其分布的影响，S t的加入量从10mL增至25mL 时, PS微球的平均粒径由1。5μm 左右增至2.7μm 左右，分散系数由0.020增至0.100。由此不难看出, PS微球的粒径增大，单分散性变差.S t加入量为10 mL 时PS 微球的粒径小于St加入量为20mL 时PS 微球的粒径,且前者的单分散性好于后者。综合考虑各种因素，选取V (St) = 15～

张玉婷【15】以苯乙烯(St）为单体，偶氮二异丁腈（AIBN）为引发剂，聚乙烯吡咯烷酮（PVP)为分散稳定剂，在甲醇（MeOH）反应介质,使用分散聚合法制备了窄分散的聚苯乙烯微球。分别采用红外(IR）、扫描电镜（SEM）、粒度分析（SPAN)等手段,表征了聚苯乙烯( PS) 微球的组成成分、表面形貌、粒径及其分布。并讨论了个各个因素对所制备微球的粒径及其分布的影响。当St 质量分数为溶剂量的

10 ％，AIBN 质量分数为单体量的0.15 ％，PVP 质量分数为单体量的1.5 %时,该条件下制备的微球粒径为1.38μm ,SPAN 值为0。77，微球形貌及其分散性最佳。范婷【16】以苯乙烯为单体,偶氮二异丁腈为引发剂，聚乙烯吡咯烷酮为分散稳定剂,在乙醇/ 水的极性反应体系中,使用分散聚合法制备了聚苯乙烯(PS)微球。研究了制备工艺对微球分子量等远程结构参数的影响。研究结果表明：在适合微球形成的单体用量、引发剂和分散稳定剂的浓度、反应温度、时间和乙醇/ 水的比例等参数下，克服了以往存在的粒径不均匀、分子量较低、微球表面圆整光洁度较低和产率偏低等主要问题,制备了粒径在1.5~3μm 之间、粒径分布1。05～1.08 、分子量80×104 左右、最高得率达97%、球体表面光洁、球形对称均匀且相互不粘连的单分

固定为30 mL，分散剂用量为0。3 g，搅拌速度设为300 r／min，固定加料顺序和操作方式,以磁性聚苯乙烯微球的平均粒径、分散系数和转化率为控制指标.选用四因素、四水平的正交实验方案。

以磁性聚苯乙烯微球的平均粒径、分散系数、单体转化率为控制来看，希望得到的磁性微球平均粒径小，分散系数小同时单体的转化率高。

反应温度对磁性微球粒径及粒径分布的影响，如图2

由图2可知反应温度升高，微球粒径增大，分散系数变大。分析原因为：1）温度升高，分子热运动的加剧能破坏由表面活性剂在油滴表面构成的分子膜，使表面活性剂对油相的分散作用下降，粒子聚集加剧，粒径随之增大，且分布也加宽。2）由于反应介质对聚合物的溶解能力提高，使成核临界链长增大，导致粒径增大。3)温度提高,引发剂分解速度提高，同时齐聚物自由基的增长速度增加，使得沉淀齐聚物数目增多，浓度增大。4）温度的上升还会导致核粒子对于分散剂的吸附速率下降，粒子稳定性降低，因此粒子要相互聚集来提高表面电荷密度，从而提高稳定性.粒子之间的相互聚集形成较大的粒径不一的核粒子，导致最终形成的共聚物微球粒径较大,粒径分布较宽。因此确定本实验温度为70℃。

引发剂用量对磁性微球粒径及分布的影响,如图3.

由图3可知，随着引发剂用量升高,微球粒径增大，分散系数变化不大。原因为本实验采用的聚合实际上是一种特殊的沉淀聚合。在反应初期聚合物链还没达到沉淀的临界链长时，体系是均相的，这时的反应为在溶液中进行的自由基聚合反应，根据溶液聚合理论推导可知，聚合物的摩尔质量随引发剂用量的增大而减小。在组成和温度一定时，PS链的溶解度依赖于它的摩尔质量，摩尔质量下降能显著提高它

在介质中的溶解度。因此,随着引发剂用量的增大，生成聚合物链摩尔质量下降,其溶解度势必升高,致使生成的次级粒子数目减少，粒径增大。对粒径分布来说,引发剂用量太大时，次级粒子数目过少、粒径过大，对连续相中齐聚物自由基和使聚合物链的捕捉效率将会大大下降,甚至出现“二次成核”，反而使粒子粒径分布变宽，因此,引发剂用量过高不利于制备单分散聚合物颗粒。综合考虑后实验中确定引发剂用量为0。2 g。

乳化剂用量对磁性微球粒径及分布的影响，如图4。

图4可知，随着乳化剂用量增加，微球粒径减小，分散系数变化不大.这是因为乳化剂用量增加，粒子表面电荷密度增加，粒子稳定性增加，因此避免了粒子因为不稳定而相互聚集造成的粒径变大，粒径分布变宽的现象，因此乳化剂用量增加有利于制备出粒径较小且单分散性好的磁性微球,但是乳化剂用量也不能太大，因为反应后的乳化剂不易除去，残存韵乳化剂对磁性微球的磁性能有不利的影响.因此本实验最终选用了正交表中的乳化剂含量,微球粒径分布基本没有变化。

醇／水体积比对磁性微球粒径及分布的影响,如图5。

由图5可知，随着反应介质中乙醇用量的减小,磁性微球的粒径下降，分散系数

减小。原因为水和乙醇都是PEG的良溶剂,相对于乙醇而言,水对于反应所得聚合物的溶解性更差。当乙醇用量增加时,PEG的溶解性不会受到影响。短链Ps不溶于水，但在乙醇中却有一定溶解性，减少乙醇用量会使其临界链长减小,聚合物链的沉淀速率增大，因而导致次级粒子粒径减小而数目增多，故所得微球的粒径减小。其次，乙醇用量的减少，介质对单体、自由基、聚合物链等的溶解性都降低,这样会使聚合物链沉淀速率增加，加快了成核期；同时，乙醇用量减少，粒子的粒径减小，数目增多，体系中粒子的总表面积增大，捕捉效率也增大,从而有效的抑制了“二次成核”的出现,所以会使粒径分布变窄。

综合以上影响因素，在实验考察范围内，可得到制备单分散磁性聚苯乙烯微球的最优实验条件为：反应温度70℃，引发剂用量为0。2 g，乳化剂用量为0。12 g，醇/水体积比为15/25.

安国斐【11】等人分别采用无皂乳液聚合法和分步乳液聚合法，使用过硫酸钾( KPS）为引发剂、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为稳定剂、十二烷基硫酸钠（ SDS）为乳化剂制得单分散PS 微米球和纳米球.讨论了引发剂、稳定剂、乳化剂等因素对PS 球粒径大小的影响。研究表明，在一定范围内随着KPS、PVP、SDS 用量的增加,PS