苯乙烯-二乙烯基苯悬浮共聚制备聚苯乙烯白球
强碱型阴离子交换树脂的制备及交换量的测定
实验2-5强碱型阴离子交换树脂的制备及其交换量的测定一、实验目的1. 通过苯乙烯和二乙烯苯的共聚物进行氯甲基化反应，进而进行胺化反应，学习制备功能高分子 的另一个方法。
2. 学习基准型树脂的制备、含水量的测定及交换容量等参数的测定方法。
3. 学习离子交换树脂的一个实际应用方法 一一混合床的使用。
二、实验原理用苯乙烯与二乙烯苯的共聚小球， 利用苯环的性质， 以ZnCl 2为催化剂进行Fredel-Crafts 反应，得 到主要在苯环对位上氯甲基化的共聚物。
然后利用氯甲基上的活泼氯与胺进行胺基化反应，就可以得 到碱度不同的各种阴离子交换树脂。
如果胺化后得到的是伯、仲、叔胺树脂，称为弱碱型阴离子交换 树脂，如果胺化后，得到的是季胺树脂，则称为强碱型阴离子交换树脂。
强碱型阴离子交换树脂有两 种类型，用三甲胺进行胺化得到的是I 型强碱性阴离子交换树脂。
它在应用上由于碱性过强，对0H -离子的亲合力小，用 NaOH 再生时，再生效率低。
用二甲基乙醇胺进行胺化，得到的是n 型强碱性阴 离子交换树脂。
n 型强碱树脂比I 型强碱树脂碱性降低，但再生效率提高。
本实验用三甲胺进行胺化， 得到I 型强碱性阴离子交换树脂，并进行基准型树脂的制备，交换容量等参数的测定和应用实验。
1. 聚合反应聚合反应参看实验 2-4。
2. 氯甲基化反应 CH 2CI3. 季胺化反应CH 2N (CH 3) Cl三、实验仪器和试剂三口瓶， 电动搅拌器，烧杯，标准筛，回流冷凝管，交换柱，玻璃砂芯漏斗，滴定管，移液管， 称量瓶苯乙烯，二乙烯苯，溶剂汽油，过氧化苯甲酰 （BPO ），明胶，氯甲基甲醚，ZnCI 2,三甲胺盐酸盐,NaOH （2O%） , 1 M 无水硫酸钠溶液四、实验步骤 1. 树脂的制备（1）苯乙烯-二乙烯基苯（St-DVB ）共聚小球的制备在500mL 三口瓶中加入170 mL 蒸馏水，0.9g 明胶，数滴0.1%次甲基蓝水溶液，调整搅拌片的位 置，使搅拌片上沿与液面平。
苯乙烯-二乙烯苯-甲基丙烯酸聚合物微球的制备及其固相萃取性能
苯乙烯-二乙烯苯-甲基丙烯酸聚合物微球的制备及其固相萃取性能申书昌;马柏凤;徐雅雯【摘要】以苯乙烯、二乙烯苯和甲基丙烯酸为原料,聚乙烯醇为分散剂,过氧化苯甲酰为引发剂,采用悬浮聚合法制备了具有亲脂和弱阳离子交换性能的球形固相萃取填料,并确定了最佳的聚合反应条件.采用红外光谱和扫描电子显微镜表征了聚合物结构和微球的形貌,通过氮气吸附法测定了填料的比表面积和孔径分布.以氰草津、西玛津、阿特拉津和特丁津4种三嗪类除草剂为目标化合物,通过固相萃取-液相色谱联用技术,考察了样品溶液的酸度、过柱流量及洗脱剂的体积对萃取回收率的影响,确定了最佳固相萃取条件.测定了制备的固相萃取填料的吸附容量和小柱的穿透体积.氰草津、西玛津、阿特拉津和特丁津的检出限分别为0.26,0.63,0.42,0.31 μg·L-1.【期刊名称】《理化检验-化学分册》【年(卷),期】2016(052)003【总页数】7页(P259-265)【关键词】苯乙烯-二乙烯苯-甲基丙烯酸聚合物微球;固相萃取;高效液相色谱法;三嗪除草剂【作者】申书昌;马柏凤;徐雅雯【作者单位】齐齐哈尔大学分析测试中心,齐齐哈尔 161006;齐齐哈尔大学分析测试中心,齐齐哈尔 161006;齐齐哈尔大学分析测试中心,齐齐哈尔 161006【正文语种】中文【中图分类】O657.7固相萃取（SPE）是由液固萃取和柱液相色谱技术相结合发展而来的一种样品预处理技术［1-2］，主要用于液体样品中组分的分离、纯化和浓缩，是一种可靠性高和实用的现代分离技术［3-5］。
固相萃取填料的性质决定了其应用价值，新型填料的开发与应用已成为固相萃取技术的重要研究课题［6-10］。
由于高分子聚合物类固相萃取填料与硅胶类固相萃取填料相比具有更多的优点，发展前景也更可观［11-14］。
目前，商品化的高分子聚合物类固相萃取填料主要是以聚苯乙烯／二乙烯苯为基质的未经改性的非极性吸附材料和通过某种官能团改性后的吸附材料。
悬浮聚合法制备聚苯乙烯珠粒
化学综合实验二悬浮聚合法制备聚苯乙烯珠粒实验目的：1、巩固萃取、水洗分离的基本操作2、巩固化学品称量的基本操作3、学会PVA悬浮分散剂的实验室制备方法4、学会悬浮聚合法制备聚苯乙烯珠粒的实验室制备方法5、了解悬浮聚合的一般原理实验原理：1、苯乙烯的纯化加入5％氢氧化钠水溶液萃取主要是利用酚与强碱相互作用的反应原理，除去原料单体苯乙烯中的阻聚剂（对苯二酚），再进行水洗目的在于除去残留在苯乙烯中的碱液。
2、悬浮分散剂的制备原理聚乙烯醇（PVA），聚醋酸乙烯酯部分或完全水解制得，它是一类水溶性高分子。
但高分子在溶剂中的溶解不同于小分子，高分子的溶解过程首先是小分子扩散到大分子链间，使高分子形体溶涨，高分子链间作用力减弱；随着溶涨程度进一步加深，高分子链活动性变大，最终导致高分子化合物溶解，成为均一透明的高分子溶液。
磷酸钙作为分散剂必须是是一种具有一定活性的无机细微粉末。
为了提高分散效果，一般采用氯化钙溶液和磷酸钠溶液直接反应制备。
3、悬浮聚合法制备聚苯乙烯珠粒的原理（1）悬浮聚合是将不溶于水的单体以小液滴状悬浮在水中进行的聚合，这是自由基聚合一种特有的聚合方法。
（2）基本组分有单体、引发剂、水、悬浮剂等。
（3）悬浮剂是一类能将油溶性单体分散在水中形成稳定悬浮液的物质，例如聚乙烯醇，悬浮机理就是吸附在液滴表面，形成一层保护膜。
碳酸钙、碳酸镁、硫酸钡、磷酸钙、滑石粉、高岭土、硅藻土、白垩等。
所制备聚合物粒子粒度均匀、表面光滑、透明度好；粉末越细，分散和保护能力越强，得到的聚合物粒子越细；因此，通常采用在水中进行化学反应的方法临时制备。
用量为体系总水量的 0.1% - 1% 。
无机分散剂的悬浮机理就是吸附在液滴表面，形成一层隔离层，如图所示：单体液滴在搅拌和分散剂作用下形成较稳定的悬浮液滴而聚合的过程，原理如图所示：（4）悬浮聚合得到的粒状树脂，粒径在0.01 ~ 5 mm 范围。
一般情况下单体是聚合物的良溶剂。
苯乙烯的悬浮聚合实验报告
苯乙烯的悬浮聚合实验报告一、实验目的1、了解悬浮聚合的基本原理和特点。
2、掌握苯乙烯悬浮聚合的实验操作方法。
3、学会通过实验观察和分析，探讨影响聚合反应的因素。
二、实验原理悬浮聚合是将单体以小液滴状悬浮在水中进行的聚合反应。
在悬浮聚合中，单体不溶于水，借助搅拌的作用，在分散剂的存在下，分散成小液滴，并在油溶性引发剂的作用下进行聚合反应。
反应结束后，经过分离、干燥等处理，得到粉状或粒状的聚合物产品。
苯乙烯在过氧化二苯甲酰（BPO）引发剂的作用下，发生自由基聚合反应。
反应式如下：｀｀｀nCH2=CH(C6H5) → CH2-CH(C6H5)n｀｀｀三、实验药品与仪器1、实验药品苯乙烯：化学纯过氧化二苯甲酰（BPO）：分析纯聚乙烯醇（PVA）：化学纯去离子水2、实验仪器电动搅拌器恒温水浴锅三口烧瓶回流冷凝管温度计布氏漏斗抽滤瓶表面皿四、实验步骤1、安装实验装置在三口烧瓶上分别安装电动搅拌器、回流冷凝管和温度计。
2、配制水相在烧杯中加入 100ml 去离子水和 05g 聚乙烯醇（PVA），加热搅拌使其完全溶解，冷却至室温备用。
3、配制油相在小烧杯中称取 20g 苯乙烯和 02g BPO，搅拌均匀。
4、聚合反应将配制好的水相加入三口烧瓶中，开动搅拌器，转速控制在 200-300r/min。
然后将油相用滴管逐滴加入三口烧瓶中，形成小液滴。
调节搅拌速度，使液滴分散均匀。
将三口烧瓶放入恒温水浴锅中，升温至80-85℃，反应 2-3 小时。
5、产物处理反应结束后，将产物冷却至室温，用布氏漏斗过滤，并用去离子水洗涤产物多次，以除去未反应的单体和分散剂。
将过滤得到的产物放在表面皿中，放入烘箱中，在 50℃下干燥至恒重。
五、实验现象及分析在实验过程中，观察到以下现象：1、油相滴入水相后，形成了乳白色的悬浮液，液滴大小较为均匀。
这是由于搅拌作用和分散剂的存在，使苯乙烯单体能够较好地分散在水相中。
2、随着反应的进行，悬浮液的颜色逐渐变深，由乳白色变为浅黄色。
交联聚苯乙烯微球的制备
表 1 引发剂浓度对聚苯乙烯微球粒径的影响
引发剂 用量( g )
引发剂与 单体的质量
百分比
所制的微球形貌
孔剂用量的增大, 会导致所制的微球不均匀, 且大部
分不呈圆球状, 试验过程中出现凝胶的几率增大。致
孔剂的加入量过多会导致产物内部孔结 构之间穿
透, 而使所得产物呈棱角砂粒状。相对的, 当致孔剂
用量小于10% 时, 所制的微球产物表面呈透明, 并非
期望中的乳白色, 证明致孔剂加入量不够而使产物
带孔少, 不宜采用。从实验结果来看, 致孔剂的使用
扫描电镜( SEM) 。型号: Hit achi S- 4700, 日 本。将处理完后的样品进行电镜制样, 用离子喷溅法 进行喷金处理。在扫描电镜下进行观察所制聚苯乙
烯微球的表面孔结构。 2 结果与讨论
悬浮聚合工艺的核心是悬浮分散体系。随着反
应进行, 聚合体系的物性( 粘度、界面张力、密度等) 将会发生急剧变化, 粒度及其分布亦随之发生变化。 这一宏观成粒过程极为复杂, 对该体系成粒过程的 进一步了解和认识, 有助于提高聚合操作的稳定性 和有效控制微球的粒度及分布〔4〕。
其他反应条件相同的情况下, 针对性改变转速, 观察转速对实验结果的影响如表4。加入其他试剂量 不变, 具体如下: 单体 St 10. 0g; 交联剂 DVB 0. 5g; 致孔剂异戊醇 2. 5g; 去离子水 60g; 引发剂 BPO 0. 16g, 分散剂P VA 0. 05g。
表 4 搅拌速 度对微球粒径的影响
聚苯乙烯多孔吸附微球的制备
聚苯乙烯多孔吸附微球的制备顾玥;段成;杜中杰;张秀生;张晨【摘要】通过悬浮聚合和超交联两步法合成了具有介孔结构的改性聚苯乙烯微球用作血液净化材料.首先采用悬浮聚合法制备了亲水改性的苯乙烯-马来酸酐共聚微球(MPPS),然后将MPPS微球以二氯甲烷为溶剂、无水氯化铝为催化剂进行后交联处理,制备了含有介孔结构的、具有较高比表面积的聚苯乙烯(HCLPS)多孔微球.采用比表面积测试、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、X射线光电子能谱等仪器分析表征了微球的结构和形貌,并测试了HCLPS微球的吸水性和戊巴比妥钠吸附性能.结果表明,超交联反应可以显著提高微球的比表面积,并且随着马来酸酐(MAH)含量增加,微球的吸水性和戊巴比妥钠吸附性能提高;当MAH含量为20％(质量分数,下同)时HCLPS微球的戊巴比妥钠吸附率为91.90％.【期刊名称】《中国塑料》【年(卷),期】2019(033)002【总页数】6页(P52-56,68)【关键词】悬浮聚合;聚苯乙烯微球;多孔结构;超交联;戊巴比妥钠吸附率【作者】顾玥;段成;杜中杰;张秀生;张晨【作者单位】北京化工大学材料科学与工程学院,碳纤维及功能高分子教育部重点实验室,北京100029;北京化工大学材料科学与工程学院,碳纤维及功能高分子教育部重点实验室,北京100029;北京化工大学材料科学与工程学院,碳纤维及功能高分子教育部重点实验室,北京100029;北京化工大学常州先进材料研究院,江苏常州213164;北京中科太康科技有限公司,北京100176;北京化工大学材料科学与工程学院,碳纤维及功能高分子教育部重点实验室,北京100029;北京化工大学常州先进材料研究院,江苏常州213164【正文语种】中文【中图分类】TQ325.20 前言血液灌流技术由于疗效显著被作为新的血液净化方式并广泛应用，该技术的核心吸附材料需要满足吸附性能优异、对人体无毒无害、化学性质稳定、机械强度良好、血液相容性好等要求[1]。
苯乙烯和二乙烯苯的悬浮聚合及离子交换树脂的制备
苯乙烯和二乙烯苯的悬浮聚合及离子交换树脂的制备悬浮聚合是一种聚合反应方法，通过将单体分散在连续相中，形成微小悬浮液滴，使单体在悬浮液滴中聚合成聚合物颗粒。
苯乙烯和二乙烯苯是两种常用的单体，可以通过悬浮聚合方法制备聚苯乙烯和聚二乙烯苯。
离子交换树脂是一种具有离子交换性能的高分子材料，可以通过聚合反应和交联反应制备得到。
1.悬浮聚合制备聚苯乙烯悬浮聚合制备聚苯乙烯的反应过程如下：（1）将苯乙烯单体和溶剂加入反应釜中，并加入表面活性剂或乳化剂，使得苯乙烯形成微小悬浮液滴。
（2）加入引发剂并进行聚合反应。
引发剂可以是过硫酸铵等，需要提供足够的温度和搅拌条件来加速反应。
（3）控制聚合反应的时间，待聚合物颗粒形成后，停止反应。
（4）通过离心或过滤等方法，将聚合物颗粒分离出来并溶剂去除。
（5）对聚合物颗粒进行干燥或烘焙，最后得到聚苯乙烯产品。
2.悬浮聚合制备聚二乙烯苯悬浮聚合制备聚二乙烯苯的反应过程和制备聚苯乙烯的过程类似，具体步骤如下：（1）将二乙烯苯单体和溶剂加入反应釜中，并加入表面活性剂或乳化剂。
（2）加入引发剂并进行聚合反应，控制反应温度和时间，促使单体在悬浮液滴中进行聚合反应。
（3）停止聚合反应并分离出聚合物颗粒。
（4）溶剂的去除和聚合物的干燥，最终得到聚二乙烯苯产品。
离子交换树脂的制备方法较为多样，常用的方法包括聚合反应和交联反应。
具体过程如下：（1）选择合适的单体和交联剂。
单体可以选择含有离子交换基团的单体，如含有胺基、羧基等的单体。
交联剂可以选择双官能团的化合物，如二乙二醇二甲基丙烯酸酯等。
（2）将单体和交联剂混合，并加入引发剂进行聚合反应。
（3）调节反应条件，如温度、时间等，促使单体聚合形成高分子聚合物。
（4）通过适当的处理方法，如水解、交联等，得到具有离子交换性能的聚合物颗粒。
（5）对于固态离子交换树脂，需要将其颗粒进行干燥或烘焙。
总结：悬浮聚合方法可以用于制备聚苯乙烯和聚二乙烯苯等高分子聚合物。
苯乙烯-二乙烯基苯共聚物结构
一、概述苯乙烯-二乙烯基苯共聚物（简称SEBS）是一种重要的热塑性弹性体，具有优良的弹性、耐磨损和耐候性能，因此在医疗器械、汽车配件、建筑密封材料等领域有着广泛的应用。
SEBS的结构对其性能具有重要影响，下面将从SEBS的结构特点和相关性能展开探讨。
二、SEBS的结构特点SEBS是由苯乙烯（S）、二乙烯基苯（EB）和聚合物弹性体（如聚丁烯）三种组分组成的三嵌段共聚物。
其结构特点主要包括以下几个方面：1. 聚苯乙烯段和聚乙烯-丁烯-苯乙烯段有序排列，形成均匀的结构；2. 聚合物弹性体链上的苯乙烯段通过二乙烯基苯段与其他链相互连接，形成网络结构；3. 由于EB段的存在，SEBS具有优异的弹性和耐疲劳性，同时还具有较高的热变形温度和耐臭氧性。
三、SEBS的相关性能SEBS因其特有的结构特点，具有一系列优良的性能，主要包括：1. 良好的弹性和拉伸性能，使其在塑料改性、橡胶制品等领域有广泛应用；2. 优异的耐磨损性能，可用于汽车配件、鞋材、机械零部件等领域；3. 良好的耐候性能，使其在户外用品、建筑密封材料等领域得到应用；4. 良好的加工性能和可降解性，符合环保要求。
四、SEBS的结构与性能关系SEBS的结构对其性能有着直接的影响：1. EB段含量的增加会增加SEBS的硬度和耐拉伸强度，同时降低其弹性和延展性；2. 聚苯乙烯段的长度和分布对SEBS的热塑性和热变形温度有明显影响；3. 聚合物弹性体链的长度和含量对SEBS的耐磨损性和抗疲劳性有重要影响；4. 在SEBS中加入填料或增塑剂可以改善其性能，如增强硬度、拉伸强度、耐疲劳性等。
五、结论苯乙烯-二乙烯基苯共聚物(SEBS)作为一种重要的热塑性弹性体，其结构特点对其性能具有重要影响。
通过对SEBS的结构和性能关系进行研究，可以为材料设计和合成提供理论依据，并指导实际应用中的工程改性和配方优化。
深入了解SEBS的结构和性能，有助于拓展其在医疗器械、汽车、建筑等领域的应用，并为相关领域的产品性能提升提供技术支持。
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。
通过本次实验，我们深刻认识到了聚合反应的重要性和复杂性，也明白了科学研究需要不断的实践和探索。
希望通过今后的努力，能够取得更多的实验成果，为科学研究和工程技术的发展做出更大的贡献。
聚苯乙烯交联微球的制备
聚苯乙烯交联微球的制备【实验目的】1.了解苯乙烯自由基聚合的基本原理以及悬浮聚合的原理。
2.学习悬浮聚合的操作方法，了解配方中各组分的作用。
3.通过对聚合物颗粒均匀性和大小的控制，了解分散剂、升温速率、搅拌形式与搅拌速率对悬浮聚合的重要性。
【实验原理】悬浮聚合是在悬浮体系中进行的一种聚合方法。
以苯乙烯为例，这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。
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，最后再次与水分层，同时，聚合到一定程度以后的液滴中溶有黏性聚合物也可以使液滴相互黏结。
因此，在悬浮聚合体系中还需要加入分散剂，常用的分散剂有明胶，聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸钠、纤维素衍生物或碳酸镁、磷酸钙等。
本实验是在油溶性引发剂过氧化二苯甲酰存在下，用悬浮聚合方法进行的苯乙烯与二乙烯苯的共聚反应，在液滴中的自由基聚合机理如图3-1。
所得产物为白色小珠，可作为苯乙烯型阳(阴)离子交换树脂的母体（称为白珠）。
其中二乙烯苯起着交联作用，使聚合物其有网状结构，二乙烯苯的用量改变就会显著影响聚苯乙烯微球的交联度，从而影响微球的性能。
此外，聚合物微球的粒径主要是通过调节悬浮聚合的反应条件、分散剂种类与比例来实现。
图3-1过氧化二苯甲酰引发苯乙烯自由基聚合机理【实验仪器及试剂】1.实验仪器三口烧瓶（250mL）1只机械搅拌器1套球形冷凝管1支温度计（100℃）1支恒温水浴锅1套表面皿1个烧杯（100mL）1个量筒（25mL，10mL）各1个（公用）滴管1根布氏漏斗1个抽滤瓶1个滤纸等若干22.实验试剂苯乙烯（除去阻聚剂）20mL二乙烯苯（除去阻聚剂）3mL过氧化二苯甲酰（BPO，重结晶）0.4g明胶0.5g去离子水100mL次甲基兰水溶液(0.5%)3~5滴【实验步骤】1.如图3-2所示，将冷凝管、温度计和搅拌装置安装于三口烧瓶上，检查搅拌器运转是否正常。
苯乙烯-二乙烯基苯悬浮共聚制备聚苯乙烯白球
利用比表面测定仪测定聚苯乙烯 白球的比表面积，以研究其表面 性质对性能的影响。
化学性能表征（如耐溶剂性、热稳定性等）
耐溶剂性
将聚苯乙烯白球置于不同溶剂中， 观察其溶解、溶胀或变形情况， 以评价其耐溶剂性能。
热稳定性
通过热重分析仪测定聚苯乙烯白 球在不同温度下的热失重曲线， 以评估其热稳定性能。
化学组成
国外在悬浮共聚法制备聚苯乙烯白球 方面已取得了一定的研究成果，并实 现了工业化生产。同时，国外还在不 断探索新的制备方法和应用领域。
发展趋势
随着环保意识的提高和技术的不断进 步，悬浮共聚法制备聚苯乙烯白球将 越来越受到关注。未来，研究方向将 主要集中在优化制备工艺、提高产品 性能、拓展应用领域等方面。同时， 随着新材料、新技术的不断涌现，聚 苯乙烯白球的制备方法和应用领域也 将不断拓展和创新。
优化制备工艺
针对现有制备工艺中存在的问题，如产率、成本等 ，未来将进一步优化工艺条件，提高生产效率和经 济效益。
加强理论研究
为了更深入地理解白球的形成机理和性能特 点，未来需要加强相关理论研究，为实际应 用提供更有力的支持。
THANKS
感谢观看
04
贡献
05
丰富了高分子合成化学领域的研究内容，为高分子材料的 制备提供了新的思路和方法。
06
促进了聚苯乙烯白球在吸附、分离、催化等领域的应用研 究，推动了相关领域的发展。
未来发展趋势预测
拓展应用领域
随着对白球性能研究的深入，未来聚苯乙烯 白球有望在更多领域得到应用，如环境治理 、生物医药、新能源等。
02
实验部分
实验原料与设备
苯乙烯
无色透明液体，具有特殊芳香气味， 不溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有机 溶剂。
实验十四 阳离子交换树脂的制备
实验十四 阳离子交换树脂的制备前言离子交换树脂是一种聚合物链上含有可电离侧基的高聚物，根据其从聚合物链电离出的离子的电荷，可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。
阳离子交换树脂一般是由苯乙烯和二乙烯苯共聚而得到的交联聚合物，经侧基的苯环的磺化反应得到，一般呈体形网状结构，在溶剂中只能溶胀不能溶解，而高聚物上的可电离基团苯磺酸基能和溶液中的阳离子发生离子交换反应。
实验目的利用大学三年级高分子化学基础实验课程中苯乙烯悬浮聚合所制备的聚苯乙烯粒子进行非均相磺化反应，得到聚乙烯基苯磺酸，也即阳离子交换树脂。
掌握对芳香类聚合物进行非均相磺化反应的原理、方法与步骤；掌握阳离子交换树脂交换当量测定的原理、方法和步骤。
实验原理本实验采用悬浮聚合法先制备苯乙烯和二乙烯苯的交联聚合物，后采用高分子基团反应，在苯环上引入磺酸基团，所得交联聚乙烯基苯磺酸即为阳离子交换树脂。
利用傅立叶变换红外光谱仪测定其磺化前后的化学结构，并测定所得阳离子交换树脂的交换当量。
由两种或两种以上单体参与的聚合称为共聚合，得到的聚合物称为共聚物。
苯乙烯和二乙烯苯通过自由基引发可以形成无规共聚物，而且由于二乙烯苯含有两个乙烯基团，能够形成两个活性中心，或接纳二个其它自由基活性中心而形成交联点，从而形成交联聚合物。
如下图所示：CH2CH CH2CHCH CH2CH2CH CH2CHCH CH CH2CH CH2CHCH CH2CH2CH2CH CH2CHCH.R.2CH CH2CHCH CH2RCH2CH2CH CH2CHCHR其中R.为增长自由基。
所得聚合物为交联结构，在溶剂中不能溶解，只能溶胀。
由于形成的聚合物含有苯环。
所以可以用磺化试剂制取芳香族磺酸，一般的磺化试剂有浓硫酸、发烟硫酸、液体三氧化硫和氯磺酸等，如下图所示：CH2CH CH2CHCH CH2CH2CH2CH CH2CHCHR24CH2CH CH2CHCH CH2RCH2CH2CH CH2CHCHRSO3HSO3HSO3HSO3H所形成的芳香族磺酸有较强的酸性，可用作酸性催化剂，并能与溶液中的离子起交换反应：MSO3-H+Na +Cl -+SO 3-Na+M +HCl其中M 为树脂母体。
苯乙烯-二乙烯基苯悬浮共聚制备聚苯乙烯白球
• 液－液分散和成粒过程
搅拌强度
搅拌浆形式
影响液滴尺寸和动能 搅拌速度
小液滴内部进行本体聚合，当转化率到一定程度时，使液滴 表面发粘，易粘结成块。加入分散剂后，可以使液滴稳定。当 转化率进一步提高后，小液滴逐渐变硬，粘结危险性降低。
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
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。
CH2
H C CH2 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
苯乙烯-二乙烯苯悬浮聚合
6 反应结束后，单体残留量如何检测？
实验步骤：
1 安装仪器
注意事项：
水浴锅严禁干烧！！！
1-搅拌器 2-温度计套管 3-温度计 4-温度计套管 5-冷凝管 6-三口瓶
2 依次将称量好的明胶和去离子水加入三颈瓶，
开启搅拌器和加热电炉，升温至50-60℃使明 胶完全溶解，然后滴加次甲基蓝水溶液。
苯乙烯-二乙烯苯悬浮聚合
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
CH2=CH
+
CH2=CH
CH2-CH-CH2-CH
CH2=CH
问题： 8 悬浮聚合成败的关键何在？ 9 如何控制和检测聚合物粒度和粒度分布？ 思考题： 1 任选一问题作答(同组成员不得选择同一 道题） 2 对本次实验的感受及建议！
3 将单体、 BPO称量后加入烧杯，用玻棒搅拌 溶解后倒入三颈瓶中。
4 调节电机转速，观察液滴变化，加热温度至
85-88 ℃聚合一个小时。
5 升温至水沸腾，继续反应半小时后，用 滴管吸取反应液至装有水的烧杯，观察 液滴沉浮情况，待所有聚合物颗粒沉底， 停止反应。 6 用热水洗涤树脂，滤布过滤后观察聚合 物颗粒状态。 7 清洗仪器，整理实验台面。
CH2-CH
实验配方
苯乙烯 18 ml 二乙烯苯 2 ml BPO 0.3 g 明胶 1 g 去离子水 150 ml 次甲基蓝水溶液 3 – 5 滴
问题：
1 实验会带来什么样的 影响？产品中二乙烯苯含量和配方设计中是 否一致？怎么确定？
3 次甲基蓝涉及到的化学反应？ 4 去离子水用量增加减少有啥影响？ 5 分散剂作用是什么？
苯乙烯和二乙烯基苯共聚实验报告doc
苯乙烯和二乙烯基苯共聚实验报告篇一：苯乙烯与二乙烯基苯的悬浮共聚苯乙烯与二乙烯基苯的悬浮共聚一、实验原理悬浮聚合是制备高分子合成树脂的重要方法之一，在悬浮聚合中，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聚合。
每—个悬浮的单体小液滴实际上相当于本体聚合的小单元。
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，同时聚合速率较快，分子量也较高。
悬浮聚合的分散体系是一种不稳定体系，在液体界面张力作用下，单体液滴之间有相互凝聚的倾向，同时当转化率达20％~30％以后，在单体液滴内部巳溶胀一部分高聚物，从而使液滴变粘，这时液滴之间的碰撞会造成粘结现象(粘块、粘条)，使聚合失败。
所以为了保证悬浮聚合的成功，必须向体系中加入明胶，聚乙烯醇、羟甲基纤维素等—些有机高分子作为分散剂。
这时，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。
本实验采用悬浮聚合法制取苯乙烯和二乙烯苯的交联聚合物，该交联共聚物小球，经磺化或氯甲基化等高分子基因反应，可以制得离子交换树脂，共聚小球颗粒大小受各种反应条件的影响，尤以搅拌强度和分散剂种类、用量的影响最大，分散剂用量大，搅拌强度高都会使颗粒变小。
（2%）（后换成5%PVA），二乙烯基苯（工业级）三、实验步骤：1．装好实验装置，应注意搅拌与装置的配合，搅拌不得摩擦瓶口，碰击瓶壁，也不能太低。
搅拌的好坏是实验成败的关键之一。
2．将浓度为2％的聚苯乙烯—alt—顺丁烯二酸钠盐溶液7g(约7mL)，水ll0mL加入四口烧瓶中，搅拌并加热，当温度达70 oC时，停止加热，通N2 5分钟，再将溶有0.35~0.40g过氧化苯甲酰(分析天平称取)的苯乙烯35g及二乙烯苯7mL缓缓加入烧瓶中，调节搅拌速度，继续通N2 5分钟后，加热至90 oC。
苯乙烯装置聚合问题分析与对策
苯乙烯装置聚合问题分析与对策发布时间：2021-07-02T14:24:39.113Z 来源：《城市建设》2021年7月作者：孙梦莹[导读] 随着经济和科技水平的快速发展，苯乙烯是应用广泛的化工生产原料，在工业上是生产合成树脂、合成橡胶的重要原料。
炼油事业部投产一套年产12万吨苯乙烯装置，年开工时间为8000h，装置操作弹性60%~110%。
采用中石化自有技术（ST技术），乙苯负压脱氢制苯乙烯技术。
中国石油化工股份有限公司洛阳分公司孙梦莹 471000摘要：随着经济和科技水平的快速发展，苯乙烯是应用广泛的化工生产原料，在工业上是生产合成树脂、合成橡胶的重要原料。
炼油事业部投产一套年产12万吨苯乙烯装置，年开工时间为8000h，装置操作弹性60%~110%。
采用中石化自有技术（ST技术），乙苯负压脱氢制苯乙烯技术。
产品苯乙烯主要供分公司合成橡胶事业部自用，副产品混合芳烃供烯烃事业部进行油品调和，苯乙烯焦油汽车装车出厂，脱氢尾气经变压吸附提纯后送环己酮事业部。
为实现集中实时监控与操作，使生产过程的组态和控制达到最佳状态。
关键词:苯乙烯聚合；三联换热器；空冷器管束引言苯乙烯单体的化学性质活泼，生产储存过程中易发生聚合，造成装置运行不稳定、管线堵塞、产品质量波动等问题。
本文针对炼化公司苯乙烯装置乙苯脱氢反应生产过程中容易产生聚合物的部位，对聚合物产生的原因进行了分析，并提出了处理措施。
采取这些措施后，通过稳定操作并结合工艺流程的优化改造，有效防止了聚合物的产生，保证了装置长周期运行。
1聚合原因分析造成苯乙烯聚合的原因很多，主要受催化剂活性、反应温度、停留时间以及原料的影响，金属离子的存在也会加速苯乙烯聚合。
发生了全厂大停电，造成乙苯脱氢蒸汽中断，反应温度快速下降，反应压力快速上升，使得脱氢催化剂的活性组分钾离子等流失。
附着在催化剂表面的反应产物无法及时吹扫，造成催化剂活性受损下降，副产物增多。
同时，反应原料乙苯中的杂质二乙苯含量升高，造成反应生成的二乙烯基苯含量上升。
苯乙烯和二乙烯苯的悬浮聚合及离子交换树脂的制备
苯乙烯和二乙烯苯的悬浮聚合及离子交换树脂的制备悬浮聚合是一种常见的聚合方法，适用于制备苯乙烯和二乙烯苯等大分子量聚合物。
而离子交换树脂是一种具有交换物流动性的高分子物质，广泛应用于化工、制药、环境等领域。
1.悬浮聚合的原理和过程悬浮聚合是指在聚合反应中，将固体单体以颗粒形式悬浮在溶剂中，并通过剧烈搅拌或擦拭等方式保持分散状态，使反应过程更加均匀。
苯乙烯和二乙烯苯的悬浮聚合一般使用有机过氧化物作为引发剂，通过自由基聚合机理进行。
悬浮聚合的步骤如下：1）将苯乙烯和二乙烯苯等单体与溶剂、引发剂以及其他所需添加剂混合。
2）加入剧烈搅拌或擦拭等方式将单体悬浮在溶剂中，形成悬浮液。
3）加热悬浮液，引发剂产生自由基，引发单体的聚合反应。
4）继续保持悬浮液的搅拌或擦拭，使聚合物颗粒均匀分散。
5）过滤、洗涤和干燥聚合物颗粒，得到所需产物。
2.离子交换树脂的原理和制备过程离子交换树脂是通过将含有活性基团的聚合物材料与钠离子等交换，从而获得具有特定功能的高分子物质。
离子交换树脂的制备步骤如下：1）选择具有活性基团的单体进行聚合反应，例如苯乙烯和二乙烯苯的聚合物。
2）将所得的聚合物进行后处理，以引入带有功能基团的官能团。
3）将官能团引入的聚合物进行交联反应，形成具有孔隙结构的交联聚合物。
4）交联聚合物进行反应后，可通过饱和盐溶液浸泡和洗涤等方法，使聚合物中的交换物与前驱物交换，最终得到所需的离子交换树脂。
3.苯乙烯和二乙烯苯悬浮聚合及离子交换树脂的应用悬浮聚合制备的苯乙烯和二乙烯苯聚合物可以用于高分子材料、涂料、塑料等领域，具有良好的性能。
离子交换树脂广泛应用于化工、制药、环境等领域。
其中，强酸交换树脂用于饮用水处理、制药工业废水处理；强碱交换树脂用于工业废水处理、离子柱层析等。
此外，离子交换树脂还可用于萃取分离、纯化物质等。
总结：苯乙烯和二乙烯苯的悬浮聚合和离子交换树脂的制备是两个重要的化学过程。
悬浮聚合适用于制备聚合物，而离子交换树脂则具有吸附和交换离子的功能，在化工、制药、环境等领域具有广泛的应用。
交联聚苯乙烯粒子的中空结构及其分析
交联聚苯乙烯粒子的中空结构及其分析,第43卷第5期2007年9月南京大学(自然科学)JOURNALOFNANJINGUNIVERSITY(NA TURALSCIENCES)V o1.43,No.5Sept.,2007交联聚苯乙烯粒子的中空结构及其分析顾军,王昭群(南京大学化学工学院高分子科学与工程系,南京,210093)摘要:以含有油性添加物的苯乙烯一二乙烯基苯悬浮聚合制备交联聚苯乙烯中空粒子.通过对于燥后再溶胀的粒子的热失重分析,借助于粒子中溶胀的异辛烷的释放特性及其释放速率的变化规律,探讨了聚合中单体组成,添加物性质等因素对粒子中空结构形成及其壳层结构的影响.结果显示,易与聚苯乙烯链形成相分离的异辛烷可以产生单中空结构的粒子,并且发现,中空粒子中溶胀物的释放可分为两个具有不同速率特征的阶段,二乙烯基苯的含量会对中空粒子空腔形态与壳壁结构产生进一步的影响.关键词:粒子,中空,聚苯乙烯,悬浮聚合,释放速率中图分类号:0632.13HollowStructureandItsAnalysisofCross-linkedPolystyreneParticlesJun.WangZhao—Oun (DepartmentofPolymerScienceandEngineering,SchoolofChemistryandChemical Engineering,NanjingUniversity,Nanjing,210093,China)Abstract:Structureofstyrenen-divinylbenzenecopolymerparticlespreparedbysuspension polymerizationaddedwithoiladditiveswasstudied.Thepreparedpoly(styrenen-divinylbenzene)particleswered riedandthenswollenwithsufficientisooctane.Thepre-swollenparticleswereanalyzedbythermogravimetry.Th eultrathinsectionsof theparticleswereobservedwithanopticalmicroscopetoinvestigatethestructure.Basedonre leasespeedandbehavioroftheisooctanefromthepre-swollenparticles,theinfluencesofthepropertyandam ountoftheadditives andmonomercomponentsonholloWformationandshellstructurewerediscussed.Incompa risonwithdifferentadditivessuchasisooctaneandtoluene,itwasfoundthatperfecthollowstructureeasilyforme dintheparticlesas theadditivehadpOOrintermiscibilitytothepolymerchains.Thereleaseofisooctanefromthe particlescanbedividedintotwostageswithdifferentreleasespeeds,whichwerecorrespondingtotherelease ofisooctanefromthecavumandshellofthehollowparticles.Accordingtothefurtherdiscussions,thecavumandsh ellstructureofthe hollowparticlesareinfluencedbytheweightratioofthestyreneanddivinylbenzene. Keywor~:particle,hollow,polystyrene,suspensionpolymerization,releasespeed*基金项目:国家自然科学基金(90205015)收稿日期:2O07一O3一ll**通讯联系人,E-mail:**************.en490南京大学(自然科学)第43卷高分子中空粒子可以用于药物缓释,印染工业,光敏物质的保护,微米反应器等_1],具备广阔的应用前景_2],因此,中空粒子的制备及其结构的控制正受到越来越广泛的关注.较为常见的制备方法是以某种粒子作为模板,在其表面进行聚合而形成壳层,再经过多种不同方法移除模板物质形成中空结构的粒子l_3q].同时, 起模板作用的物质也可以是液体,如在含有惰性稀释剂的种子聚合中,液态的稀释剂的存在可使粒子形成单中空的结构l_8].与此相类似, 在水/油/水(w/o/w)的乳液体系中进行的聚合也可以得到具有中空结构的高分子粒子_1... 有文献还报道了一种利用固一液相分离的作用制备纳米级的高分子中空微球的方法l_1].此外,在含有交联型单体的悬浮聚合体系中,根据聚合时的体积收缩作用,通过对温度,引发剂等动力学的控制也能形成中空结构_1.利用亲水～亲油性,静电等物理作用力通过对具有独特结构的分子链的自组装,再经过交联而制备中空粒子的研究也有很多的报道_1.综上所述,高分子中空粒子的形成机理可以是利用聚合的收缩作用,也可以是利用非化学作用力的自组装作用,而更多的研究则皆可归类为利用各种不同物质和形态为基体的模板作用机理.以上三类方法各具特点,但又有其各自的弱点,如聚合收缩作用所形成的空腔大小较为有限,自组装方法对体系的要求比较严格, 微量的杂质就可能影响自组装行为,而且往往需要在浓度很稀的情况下进行,因而给实际应用带来了一定的困难.相对来讲,利用模板作用的相关研究比较丰富,模板的形态也多种多样, 它们可以是高分子,金属或无机的固体粒子,也可以拓展到更广的范围.虽然该方法中必需的后处理使制备过程复杂化,但相对而言较为实用,可行.本文以在理论和应用上均被广泛重视的聚苯乙烯(PS)体系[1.]为研究对象,在一个含有惰性添加物而较为简单的悬浮聚合体系中,研究该添加物对粒子中空结构形成的影响,并根据产物粒子中溶胀物的释放过程及其释放速率特征,对粒子的中空及壳层结构及其特征进行了一定的分析与讨论.1实验1.1原料苯乙烯(S)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(PV A)(中国医药集团上海化学试剂公司)等未经进一步处理而被直接使用.1.2交联聚苯乙烯粒子的制备及其处理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S,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PV A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,得到苯乙烯一二乙烯基苯共聚物[P(S～DVB)]粒子.所得样品经抽滤后,用水和乙醇进行多次淋洗,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.1.3样品的分析用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1d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(TGA).2结果与讨论2.1添加物对粒子结构的影响将制备得到的P(DVB)粒子经过充分干燥,并再次用异辛烷溶胀后,于40℃恒温下进行热失重分析.它们的热失重曲线如Fig.1所示.显然,该温度下的样品失重基本是由粒子中溶胀的异辛烷所第5期顾军,王昭群:交联聚苯乙烯粒子的中空结构?491? 贡献.从聚合时不含有任何添加物的粒子(PSb)与含有添加物异辛烷的粒子(PSo)所对应的热失重曲线A和B来看,稳定失重分别为10%和70,二者的溶胀能力具有非常大的差别,充分显示了制备过程中异辛烷对粒子内部结构的影响.图1预溶胀有异辛烷的PSb(A)和PSo(B)粒子在40℃下的TGA曲线Fig.1TGAcurvesofthePSbandPs0particlespre-swollenwithisooctaneat40oC,whichwere preparedwithoutanyadditives(A)andwith additiveisooctane(B),respectively在所采用的悬浮聚合体系中,由于单体相中同时溶有一定量与之相溶的添加物,因此,在稳定剂的帮助下被连续相分割成的各个微小的单体液滴可被视为一系列溶液聚合的小单元. 显然,在聚合过程中,这一不参与聚合的添加物会在粒子中留下一定形式的空腔结构,从而可用于带孑L粒子的合成.但是,作为添加物,粒子的空腔结构与形态将可能与其特性,如它和聚合物之间的溶解性,它和聚合物,水三相之间的界面张力等等因素有非常大的关系,因此,在P (S-DVB)粒子的合成中如果改变添加物的性质,实际上具有形成不同内部结构的可能. Fig.2所示为经异辛烷再溶胀后的P(S- DVB)粒子的热失重微分曲线,显示了粒子中异辛烷的释放速率随时间的变化.曲线A和B 分别对应于聚合时以异辛烷(PSo)和甲苯(PSt)作为添加物的粒子.可以看出,二者的曲线中均有一个拐点,分别为g和g.但是,从拐图2预溶胀有异辛烷的PSo(A)和PSt(B)粒子在20℃下的失重速率随时间的变化Fig.2Changeonweight-losespeedoftheparticles withtimeat20℃derivedfromdifferentiatingTGA dataofPSo(A)andPSt(B)particlespre-swollen withisooctane～点前后的变化规律来看,二者却有着明显的不同.在PSt粒子对应的曲线B上,拐点g后的释放速率几乎垂直下降,快速地衰减到零,因此,该粒子中的溶胀小分子在出现拐点前已基本释放完成,换言之,PSt粒子中溶胀的所有小分子是以同一种模式和速率释放.与其相对应,当采用异辛烷作为添加物时,样品PSo所对应的曲线A在出现拐点g后,释放速度呈现缓慢下降的状态,逐渐地衰减到零,说明在拐点g前后,溶胀的小分子具有不一样的释放速率特征.这些现象说明,PSo粒子中的异辛烷以两种状态存在,因而具有明显不同的释放速率特征.而PSt粒子中小分子的存在状态极为相似,因此其释放速率没有明显的变化.显然,释放特性的不同来自于他们释放途径的不同,因而反映了粒子结构上的差别.可以推断,PSo粒子为单一的中空结构,粒子中的小分子分别储存于封闭性的空腔里和溶胀在壳层中,空腔中异辛烷的释放会受到一定的限制,而PSt粒子为整体含有大量开放式微孑L的结构,溶胀在粒子中的小分子不必像PSo中那样需途经较为完整,致密的壳层后再释放这样的复杂过程.Fig.3为PSo粒子超薄切片的光学显微镜照片.可以清晰地观察到,用异辛烷作添加物时聚合得到的P(DvB)粒子具有明显的单中空结构.492南京大学(自然科学)第43卷图3PSo粒子超薄切片的光学显微镜照片.插入部分为其宽视野的图像Fig.3Opticalmicrogramoftheultra-thinsectionof PSoparticlespreparedinsupensionpolymerization system,vithadditiveisooctane;theimagefor'vide legionshownintheinsert如前所述,粒子的内部结构源自于添加物与聚苯乙烯分子链之间的相互作用.异辛烷与聚苯乙烯(PS)之间有较大的溶度参数差(==:4.3),因此,在含有异辛烷的聚合单元中,当PS分子链增长到一定的程度之后,会出现链的沉析.在各种因素的作用下,形成的分子链或初级粒子倾向于沉淀在水一油界面上.同时,DVB的存在又使界面上形成一个P(DlⅦ)的网状外壳.由于PS 链与异辛烷之间较强的固一液分离作用力,异辛烷容易在粒子内部形成一个完整的液滴,最终造成P(DvB)粒子的单中空结构.与其相对应,甲苯与PS分子之间的较小(O.4),对其有较好的相溶性,难以在粒子中形成较大而完整的液滴,最终形成被甲苯溶胀的凝胶粒子.2.2DVB含量对结构的影响溶胀在中空粒子中的有机小分子具有两种存在状态,关于它们的释放过程,可以作如下的定性分析:溶胀在壳层中的异辛烷将会首先释放,但随着壳层中异辛烷的减少,热力学作用会使存在于空腔中的异辛烷不断地补充到壳层中,以至于不断释放,不断补充.因此,从宏观效果来看,一开始的失重实际上是空腔中异辛烷途经壳壁的连续释放所造成,这一过程可能持续到空腔中的异辛烷几乎消失为止.最后的失重理应是壳层中剩余异辛烷的释放,因此,此时的释放速率特征可能不同于前一阶段.图4预溶胀有异辛烷的PSdl【A),PSd2【B)和PSd3(C)粒子在2O℃下的失重速率随时间的变化Fig,4Changeonweight-losespeedofthepartides withtimeat20℃gotbydifferentiatingTGAdataof samplesPSdlparticles(A).PSd2particles(B)and PSd3particles(C)pre-swollenwithisooctaneFig.4所示为以异辛烷为添加物且DVB含量分别为单体总质量的5.09/6,10.09/6和3O9/6时所得PSdl,PSd2和PSd3粒子的释放速率曲线.与Fig.2的结果相似,各样品均明显地具有一个拐点以及两个相应的释放阶段,而且,在释放过程的早期,各曲线均表现为一个较为平缓的台阶.根据上述对释放过程的分析,这一平缓的台阶对应着空腔中异辛烷的释放过程.从图中可以看出,虽然3种粒子的壳层交联度不同,但其速率平台的高度却很相似.这是因为,它们属于同一种"储存区域",释放时具有相似的热力学推动力,壳层仅仅是它们释放的路径而已,因此,空腔中异辛烷的释放速度没有明显的差别.但是,它们的平台持续时间却具有显着的不同,而且,持续时间和DVB用量之间并没有对应的规律.这一现象应该和粒子复杂的壳层结构有关.当交联度足够大时,壳壁的密度和强度明显增加,使聚合收缩产生的空腔作用变得显着,从而一定程度地增大了空腔体积,因此曲线C出现了较长的平台期,但是,当交联度足够小时,壳层致密性差,接近内腔的部分尤为松散,溶胀在这一区域的异辛烷与腔体中异辛烷的释放特性已经极为相似,因此,宏观上表现得同样使平台期较长(如曲线A所示).而对于介于PSd1和PSd3之间,交联度适中的PSd2粒子,其平台期(曲线B)反而比曲线A更短.【IIl暑/嚣11)】p/≥第5期顾军,王昭群:交联聚苯乙烯粒子的中空结构?493? 在第二阶段,即壳层剩余异辛烷的释放过程中,释放速率将会表现出明显不同的特征.首先,由于缺少了来自空腔储液的液压和补充,壳层中位于不同厚度上的异辛烷的释放将具有不同的释放速率,其次,异辛烷的不断减少也会造成释放速率的逐步减小.显然,释放速率的变化还会明显地受到壳层交联度的影响.在交联度较高的PSd3所对应的释放曲线C上,其速率递减过程具有更长的持续时间,显然也说明了这一点.3结论通过对制备所得P(S-DVB)粒子经异辛烷溶胀后的热失重行为及所溶胀的异辛烷的释放速率特征的分析,说明聚合时所采用的添加物的性质对粒子的内部空腔结构有着显着的影响,其中与分子链有显着的相分离作用的异辛烷可以使粒子形成单中空结构.通过对释放速率的分析显示,中空粒子中小分子的释放可分为两个具有不同速率特征的阶段,并且,DVB的含量会对中空粒子空腔形态与壳壁结构产生进一步的影响.EliDingY,HuY,JiangX,eta1.Polymer-mono-merpairsasareactionsystemforthesynthesisof magneticFe304一polymerhybridhollownanosph- eres.AngewandteChemieInternationalEdition. 2004,43:6369～6372.[2]McDonaldCJ,DevonMJ,Hollowlatexparticles: Synthesisandapplications.AdvancesinColloidand InterfaceScience,2002,99:181～213.[3]ZhangK,ZhangX,ChenH,eta1.Hollowti—taniasphereswithmovablesilicaspheresinside. Langmuir,2004,20:ll312～ll314.E4]CarusoF.Nanoengineeringofparticlesurfaces. AdvancedMaterials,2001,13(1):l1～21.E5]wdZ,wl肌MHollowmicmspheresofpolyaniline synthesizedwithananilineemulsiontemplat~Ad—vancedMaterials,2002,14(18):1314～1317.E63wangY,LiaoQ,LeiH,eta1.Interfacialreac—tiongrowth:Morphology,composition,and structurecontrolsinpreparationofcrystalline ZnzAl0nanonets.AdvancedMaterials,2006,18:943～947.E7]WangY,CarusoF.Nanoporousproteinparticles throughtemplatingmesoporoussilicaspheres. AdvancedMaterials,2006,l8:795～8OO.E8]OkuboM,KonishiY,~narniHProductionofhol—lowpolymerparticlesbysuspensionpolymerization. ColloidPolymerScience,1998,276:638~642.E9]OkuboM,KonishiY,InoharaT,eta1.Produc—tionofhollowpolymerparticlesbysuspension polymerizationsforethyleneglycoldimethacry- late/toluenedropletsdissolvingstyrene-methylmethacrylatecopolymers.JournalofApplied PolymerScience,2002,86:1O87～1091.El0]KimJW,JoeYG,SuhKnPoly(methylmeth- acrylate)hollowparticlesbywater-in-oil-in-water emulsionpolymerization.ColloidPolymerScience, 1999,277:252~256.El1]JangJ,HaH.Fabricationofhollowpolysty—renenanospheresinmicroemulsionpolymeriza—ngmuir,2002,18:5613~5618.El2]JangJ,LeeKFacilefabricationofhollowpol—ystyrenenanocapsulesbymicroemulsionpoly- merization.ChemicalCommunications,2002,1O:1O98～1099.E13]JoY,ParkK,AhnJ,eta1.Hollowgelularbeads ofstyrene-divinylbenzeneeopolymerpreparedby suspensionpolymerization.EuropeanPolymer Journal,1996,32:967~972.[14]DingJ,LiuG,Water-solublehollownanospheres a8potentialdrugcarrier&TheJoumalofPhysical ChemistryB,1998,102:6107~6113.E15]HuY,JiangX,Dil1gY,eta1.Synthesisand characterizationofchitosan-poly(acrylicacid)nalq_- oparticles.Biomaterials,2002,23:3193~3201.E163LiuK,WangZ,Anovelmethodforpreparing monodispersedpolystyrenenanoparticles.Jour—nalofNanjingUniversity(NaturalSciences), 2006,42(2):170~175.(刘恺逸,王昭群,制备单分散PS纳米粒子的新方法.南京大学(自然科学),2006,42(2):17O～175).。
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• 液－液分散和成粒过程
搅拌浆形式 搅拌强度 搅拌速度 小液滴内部进行本体聚合，当转化率到一定程度时，使液滴 表面发粘，易粘结成块。加入分散剂后，可以使液滴稳定。当 转化率进一步提高后，小液滴逐渐变硬，粘结危险性降低。 影响液滴尺寸和动能
本实验采用悬浮聚合法制取苯乙烯和二乙烯苯的交联聚合物， 该交联共聚物小球，经磺化或氯甲基化等高分子基因反应，可以 制得离子交换树脂，共聚小球颗粒大小受各种反应条件的影响， 尤以搅拌强度和分散剂种类、用量的影响最大，分散剂用量大， 搅拌强度高都会使颗粒变小。
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。
CH2
CH
+
CH2
CH
Random copolymerization
CH2
H C
CH2
CH
CH2
CH
CH 2 H C
CH
CH2
CH 2
CH
CH 2
H C
CH 2
CH
R
CH2
H C
CH2
CH
CH2
CH
CH2
CH
R CH2 CH
CH2
H C
CH2
CH
R
CH2
H C
CH2
CH
R CH 2 CH CH2 CH
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
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。
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?