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。

悬浮聚合主要组分有四种：单体，水，分散剂，油溶性引发剂：

1、单体：单体不溶于水，如：氯乙烯、苯乙烯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸酯等。

2、水：作为热传导介质。

3、分散剂：包括水溶性高分子物质和水不溶性无机盐粉末两类。水溶性高分子分散剂主要有天然高分子（如明胶、甲基纤维素、羟丙基纤维素）和合成高分子（如聚乙烯醇、聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸的盐类、顺丁烯二酸酐-苯乙烯共聚物）两类，它们的作用是吸附在液滴表面，形成一层保护膜，起着保护作用，同时可阻碍液滴间的结合。无机盐粉末主要由碳酸钙、碳酸钡、磷酸钙、滑石粉、高岭土等，它们吸附在液滴表面，起着机械隔离作用。

4、油溶性引发剂：如过氧化二苯甲酰（BPO），偶氮二异丁腈（AIBN）等。

目前悬浮聚合法主要用来生产聚氯乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚甲基丙烯酸甲酯及其共聚物、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯以及聚乙酸乙烯酯等。

聚苯乙烯用注模、压制、挤出等方法制成各种工业用品，如仪表外壳，仪器零件，高效绝缘制品，薄膜和日用品。聚苯乙烯泡沫塑料是优良的防震、防湿、保冷、隔音材料。

*

*

PVA,H 2O

三、实验药品

2、表中密度均指相对密度，以水为基准1；

3、表中熔点、沸点单位均为摄氏度。

四、实验仪器

三口瓶、球冷、玻璃棒、量筒、烧杯、培养皿、布氏漏斗、抽滤垫、温度计、机械搅拌器、水浴、不同目数的铜网筛。

五、实验步骤及现象

六、实验注意事项

（1）本实验影响粒径最关键的因素是搅拌。因此应当尤其注意搅拌的速度以及搅拌棒的位置，搅拌棒要放低一些。开始搅拌后不可改变搅拌速度，否则可能造成颗粒粘结。

（2）反应结束后，要先冷却到室温，再将混合物倒入水中。

（3）在静置时要注意不要心急。我做出的产品粒径极细小，更加容易飘浮在水面上。应当耐心地等它充分地沉淀之后再捞取上层带气泡的珠粒。

七、产率计算，

最终称量皿重77.506g，连皿总质量87.387g。

故实际得到产品质量为87.387-77.506=9.881g。

20目40目60目高于60目总计

0.052g0.622g 6.266g 2.659g9.599g

图1.聚苯乙烯产品粒径分布直方图

八、参考文献

1.《高分子化学》，唐黎明、庹新林编著，清华大学出版社

2.《高分子化学实验与技术》，杜奕编著，清华大学出版社

九、思考题

9.1试讨论影响悬浮聚合的各种因素。

（1）单体纯度

在合成、提纯、贮存和运输过程中会带入一些杂质，杂质能够影响聚合反应速率和产品质量。根据杂质的性质，将其分为机械杂质、低沸物、高沸物、还原性杂质、氧和过氧化物等。

机械杂质主要是与金属设备接触过程中带入的，它们能够延长聚合诱导期，减缓聚合反应速率，并使聚合物的电性能和光学性能下降，甚至可以促进高分子分解（如对PVC）。

低沸物和高沸物多是单体在精馏中除不尽的有机杂质，根据单体类型和合成方法不同，所含杂质也不一样。常见的杂质有低级醇、低级醚、酮类、乙醛、乙炔、乙烯基乙炔、乙苯、二氯乙烷等，当含量大于0.01﹪就有明显影响。例如醛类能够延长诱导期，降低反应速率，降低聚合物的分子量，还能促进单体对金属器壁的腐蚀，腐蚀性杂质将使聚合物的热稳定性和电性能降低。炔类有链转移作用，生成低聚物及活性低的自由基，延长反应周期。低级醇、醚、酮类和某些低级醚能是悬浮聚合体系内出现聚合物胶液乳胶滴，增大粘结倾向和使聚合物粒子内部产生气泡。

还原性杂质主要是是设备上的铜制件被腐蚀带入的铜和铜的化合物，主要是为防止单体聚合而加入的阻聚剂，它们会使聚合诱导期延长，聚合物分子量降低，是产品着色和光稳定性降低。

在单体聚合反应过程中，氧在较低温度下能与引发剂或初始形成的聚合活性链作用生成过氧化物，从而延长诱导期，降低聚合反应速率和聚合分子量。在较高的温度下，过氧化物又能起加速聚合的作用。

（2）水油比

反应体系中水的用量与单体质量之比称为水油比。当水油比小时，聚合物产率高，但是散热困难，珠滴发粘，聚合物粒径的分散性大。但是随着水的用量的增加，有利于反应热的排除，反应过程平稳和易于操作控制，单体液滴分散状态好，聚合的粒度均匀，但是水量过大会降低聚合设备的利用率。

（3）反应温度

温度越高，反应速率越快，分子量下降。悬浮聚合中反应温度应根据单体及引发剂的性质和产品的性能来确定。

聚合温度，℃聚合压力，MPa聚合时间，h转化率，%分子量

80常压1299.2181000

85常压1099.6186000

90常压8.597.2189000

1500.66~0.814

（4）分散剂

分散剂在液滴表面形成保护膜，防止聚合过程中粘结成块。本实验中PVA的用量应当依照期醇解度确定。以醇解度85%-90%较好，如果使用自制的醇解度在90%以上的PVA应当加大用量。PVA的主链以及酯基是亲油性的，而羟基是亲水性的。

PVA作为一种表面活性剂，其亲水亲油性由亲水亲油平衡值表征（Hydrophilic Lipophilic Balance缩写HLB）。物质的亲水性或亲油性可从其亲水亲油平衡值上看出来，HLB 低于9的相对是亲油的，高于9的相对亲水。根据经验，一般将表面活性剂的亲水亲油平衡值范围限定在0~40，其中非离子表面活性剂的亲水亲油平衡值范围为0~20。亲水亲油平衡值在

3~6的表面活性剂适合用作W/O型(油包水型）乳剂，亲水亲油平衡值在8~18的表面活性剂适合用作O/W（水包油相）型乳剂。亲水亲油平衡值在13~18的表面活性剂适合用作增溶剂,润湿剂，分散剂，亲水亲油平衡值在7~9的表面活性剂适合做润湿剂，乳化剂等。

对于本实验，如果PVA醇解度过高，水溶性好，亲油性的基团不足，PVA链段在溶液中舒展，不能很好地包裹苯乙烯。而如果醇解度过低，则会增强亲油性，导致HLB值降低，可能造成悬浮液从O/W型转化为W/O型，那就无所谓油滴了，实验无法进行。

（5）搅拌速度

如果只加入分散剂而不加搅拌的话，则静置状态下油水仍然是分液面的。所以本实验中必须注意搅拌，搅拌越快，一般来说粒径相对越小。实际上在悬浮聚合中，液滴内部的单体相当于一个本体聚合，也会发生自动加速现象。当转化率达到一定值时，单体液滴中溶有一定的聚合物后变得发粘，如果在发粘阶段不进行搅拌，液滴有粘结成块的危险导致聚合失败。

9.2 悬浮聚合中哪些物质可用作分散剂？为什么这些物质可起分散作用？

主要有如下几类：

（1）脂肪酸类、脂肪族酰胺类和酯类

如硬脂酰胺与高级醇并用，己烯基双硬脂酰胺（EBS），硬脂酸单甘油酯（GMS），三硬脂酸甘油酯（HTG）；

（2）石蜡类

尽管石蜡属于外润滑剂，但为非极性直链烃，不能润湿金属表面，也就是说不能阻止聚氯乙烯等树脂粘连金属壁，只有和硬脂酸、硬脂酸钙等并用时，才能发挥协同效应。

（3）无机盐粉末

如碳酸钙、碳酸钡、磷酸钙、滑石粉、高岭土等。

（4）低分子蜡类

低分子蜡是以各种聚乙烯（均聚物或共聚物）、聚丙烯、聚苯乙烯或其他高分子改性物为原料，经裂解，氧化而成的一系列性能各异的低聚物。

其中以聚乙烯蜡即聚乙二醇（PEG）最为常用。聚乙二醇200或400（分子量约190-420）是水溶性分散体系的良好分散剂。聚乙二醇200或400是亲油的，可以很好的跟有较低HLB 的分散物形成稳定的分散体系。

（5）水溶性高分子

主要有天然高分子和合成高分子。天然高分子如明胶、甲基纤维素、羟丙基纤维素，合成高分子如聚乙烯醇、聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸的盐类、顺丁烯二酸酐-苯乙烯共聚物。

分散剂吸附于固体颗粒的表面，使凝聚的固体颗粒表面易于湿润。高分子型的分散剂，在固体颗粒的表面形成吸附层,使固体颗粒表面的电荷增加，提高形成立体阻碍的颗粒间的作用力。分散剂吸附后，固体粒子表面形成双分子层结构，外层分散剂极性端与水有较强亲合力，增加了固体粒子被水润湿的程度.固体颗粒之间因静电斥力而远离。同时它们也起着机械隔离作用。

9.3 如果用聚乙烯醇作分散剂，其醇解度的不同对分散性能有何影响？

发现这题我在第1题中答过了……

本实验PVA以醇解度85%-90%较好，如果使用自制的醇解度在90%以上的PVA应当加大用量。PVA的主链以及酯基是亲油性的，而羟基是亲水性的。

PVA作为一种表面活性剂，其亲水亲油性由亲水亲油平衡值表征（Hydrophilic Lipophilic Balance缩写HLB）。物质的亲水性或亲油性可从其亲水亲油平衡值上看出来，HLB 低于9的相对是亲油的，高于9的相对亲水。根据经验，一般将表面活性剂的亲水亲油平衡值范围限定在0~40，其中非离子表面活性剂的亲水亲油平衡值范围为0~20。亲水亲油平衡值在3~6的表面活性剂适合用作W/O型(油包水型）乳剂，亲水亲油平衡值在8~18的表面活性剂适合用作O/W（水包油相）型乳剂。亲水亲油平衡值在13~18的表面活性剂适合用作增溶剂,润湿剂，分散剂，亲水亲油平衡值在7~9的表面活性剂适合做润湿剂，乳化剂等。

对于本实验，如果PVA醇解度过高，水溶性好，亲油性的基团不足，PVA链段在溶液中舒展，不能很好地包裹苯乙烯。而如果醇解度过低，则会增强亲油性，导致HLB值降低，可能造成悬浮液从O/W型转化为W/O型，那就无所谓油滴了，实验无法进行。

9.4 试讨论有机和无机分散剂的差异。

分散机理不同：有机分散剂是吸附在液滴表面，形成一层保护膜，起着保护作用，同时可阻碍液滴间的结合；无机分散剂吸附在液滴表面，起着机械隔离作用。

9.5 根据实践体会，你认为珠状聚合的操作中，应该特别注意哪些问题？

最重要的还是搅拌速度。我搅拌得很疯狂，出来的粒径普遍很小，不过这样也好，压根不可能出现什么结块。不过这样也带来一个问题，就是最后捞微粒的时候等沉淀要等很久。可能是搅拌快了会带入气泡，我有0.282g的产品浮在液面上，是废品。

别的倒真感觉没啥了，其余主要操作就是加料，反应完后捞加抽滤，这些操作都挺无脑的。

如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！

苯乙烯悬浮聚合及性能

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

高分子化学实验 苯乙烯的悬浮聚合

实验名称苯乙烯的悬浮聚合2013级高分子2班 覃秋桦 1314171027 林夏洁 1314171014

一、实验目的 1. 了解悬浮聚合的反应原理及配方中各组分的作用。 2. 了解珠状聚合实验操作及聚合工艺的特点。 3. 通过实验，了解苯乙烯单体在聚合反应上的特性。 二、实验原理 悬浮聚合是指在较强的机械搅拌下，借悬浮剂的作用，将溶有引 发剂的单体分散在另一与单体不溶的介质中(一般为水)所进行的聚合。根据聚合物在单体中溶解与否，可得透明状聚合物或不透明不 规整的颗粒状聚合物。像苯乙烯、甲基丙烯酸酯，其悬浮聚合物多 是透明珠状物，故又称珠状聚合；而聚氯乙烯因不溶于其单体中， 故为不透明、不规整的乳白色小颗粒(称为颗粒状聚合)。 悬浮聚合实质上是单体小液滴内的本体聚合，在每一个单体小液 滴内单体的聚合过程与本体聚合是相类似的，但由于单体在体系中 被分散成细小的液滴，因此，悬浮聚合又具有它自己的特点。由于 单体以小液滴形式分散在水中，散热表面积大，水的比热大，因而 解决了散热问题，保证了反应温度的均一性，有利于反应的控制。 悬浮聚合的另一优点是由于采用悬浮稳定剂，所以最后得到易分离、易清洗、纯度高的颗粒状聚合产物，便于直接成型加工。 可作为悬浮剂的有两类物质:一类是可以溶于水的高分子化合物， 如聚乙烯醇、明胶、聚甲基丙烯酸钠等。另一类是不溶于水的无机 盐粉末，如硅藻土、钙镁的碳酸盐、硫酸盐和磷酸盐等。悬浮剂的 性能和用量对聚合物颗粒大小和分布有很大影响。一般来讲，悬浮 剂用量越大，所得聚合物颗粒越细，如果悬浮剂为水溶性高分子化 合物，悬浮剂相对分子质量越小，所得的树脂颗粒就越大，因此悬 浮剂相对分子质量的不均一会造成树脂颗粒分布变宽。如果是固体 悬浮剂，用量一定时，悬浮剂粒度越细，所得树脂的粒度也越小， 因此，悬浮剂粒度的不均匀也会导致树脂颗粒大小的不均匀。 为了得到颗粒度合格的珠状聚合物，除加入悬浮剂外，严格控制 搅拌速度是一个相当关键的问题。随着聚合转化率的增加，小液滴 变得很粘，如果搅拌速度太慢，则珠状不规则，且颗粒易发生粘结 现象。但搅拌太快时，又易使颗粒太细，因此，悬浮聚合产品的粒 度分布的控制是悬浮聚合中的一个很重要的问题。掌握悬浮聚合的

实验02 苯乙烯的悬浮聚合

实验二 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 悬浮聚合是通过强力搅拌并在分散剂的作用下，把单体分散成无数的小液珠悬浮于水中由油溶性引发剂引发而进行的聚合反应。 在悬浮聚合体系中，单体不溶或微溶于水，引发剂只溶于单体，水是连续相，单体为分散相，是非均相聚合反应。 但聚合反应发生在各个单体液珠内，对每个液珠而言，从动力学的观点看，其聚合反应机理与本体聚合一样，每一个微珠相当于一个小的本体，因此悬浮聚合也称小珠本体聚合。单体液珠在聚合反应完成后成为珠状的聚合产物。 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。 苯乙烯（St ）通过聚合反应生成如下聚合物。反应式如下： 在悬浮聚合过程不溶于水的单体依靠强力搅拌的剪切力作用形成小液滴分散于水中，单体液滴与水之间的界面张力使液滴呈圆珠状，但它们相互碰撞又可以重新凝聚，即分散和凝聚是一个可逆过程。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。 为了阻止单体液珠在碰撞时不再凝聚，必须加入分散剂，选择适当的搅拌器与搅拌速度。分散剂在单体液珠周围形成一层保护膜或吸附在单体液珠表面，在单体液珠碰撞时，起隔离作用，从而阻止或延缓单体液珠的凝聚。 悬浮聚合分散剂主要有两大类： (i)水溶性的高分子：如聚乙烯醇、明胶、羟基纤维素等； (ii) 难溶于水的无机物：如碳酸钙、滑石粉、硅藻土等。 水溶性高分子 难溶于水的无机物 图1 悬浮聚合分散剂作用机理示意图 n C H C H 2H 2C H n 引发剂加热

苯乙烯自由基悬浮聚合

高分子化学实验 苯乙烯自由基悬浮聚合 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 悬浮聚合实质上是借助于较强烈的搅拌和悬浮剂的作用，通常是将不溶于水的单体分散在介质水中，利用机械搅拌，将单体打散成直径为0.01～5mm的小液滴的形式进行本体聚合，在每个小液滴内，单体的聚合过程和机理与本体聚合相似。悬浮聚合解决了本体聚合中不易散热的问题，产物容易分离，清洗可以得到纯度较高的颗粒状聚合物。 其主要组分有四种；单体、分散介质（水）、悬浮剂、引发剂。 1.单体 单体不溶于水，如：苯乙烯（styrene）、醋酸乙烯酯（vinyl acetate）、甲基丙烯酸酯（methyl methacrylate）等。 2.分散介质 分散介质大多为水，作为热传导介质。 3.悬浮剂 调节聚合体系的表面张力、粘度、避免单体液滴在水相中粘结。

（1）水溶性高分子，如天然物：明胶（gelatin），淀粉（starch）；合成物：聚乙烯醇(PVA)等。 (2)难溶性无机物，如：BaSO4, BaSO3，CaCO3，滑石粉，粘士等。 （3）可溶液性电介质：NaCl,KCl,Na2SO4等。 4.引发剂 主要为油溶性引发剂，如：过氧化二苯甲酰（BPO），偶氮二异丁腈（AIBN）等。 三、主要仪器和试剂 1.实验仪器名称及数量： 三口瓶（250ml）×1，球形冷凝管×1，电热锅×1，搅拌马达与搅拌棒各×1，温度计（100℃）×1，量筒（100ml）×1，布氏漏斗×1，抽滤瓶×1。 2.实验试剂 苯乙烯单体，过氧化二苯甲酰（BPO），聚乙烯醇（PVA），去离子水。 四、实验步骤 （1）架好带有冷凝管、温度计、三口烧瓶的搅拌装置，如下图所示； （2）分别将0.3gBPO和16ml苯乙烯加入100ml锥形瓶中，轻轻摇动至溶解后加入250ml三口烧瓶中； （3）再将7～8ml，0.3%PVA溶液加入250ml三口烧瓶中； （4）130ml去离子水冲洗锥形瓶及量简后，加入250ml三口烧

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： 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。 3、聚合通冷凝水，启动搅拌并控制在一恒定转速，在20～30min内将温度升至85～90oC，开始聚合反应。在反应一个小时以后，体系中分散的颗粒变得发黏，此时一定要注意控制好搅拌速度。在反应后期可将温度升至反应温度上限，以加快反应，提高转化率。当反应1.5～2h后，可用吸管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。 4、出料及后处理停止加热，一边搅拌一边用冷水将三口烧瓶冷却至室温，然后停止搅拌，

苯乙烯悬浮聚合

苯乙烯悬浮聚合 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；制成的成品呈均匀的颗粒状，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： 厂〒CH=CH2 ________________ +厂〒CH-CH2七 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、仪器及试剂 1.仪器：聚合装置如图1表面皿、吸管、移液管、搅拌马达、水浴、 布氏漏斗。

打 图聚合装置图（1.搅拌器2.四氟密封塞3.温度计4.温度计套管5.冷凝管） 四、实验步骤 按图1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。尤其是搅拌器安装后，用手转动，阻力小转动轻松自如。 用分析天平准确称取0.3gBPO（用分析天平）放于100ml锥形瓶中。再用移液管按配方量取苯乙烯，加入锥形瓶中。轻轻振动，待BPO完全溶解于苯乙烯后将溶液加入三口瓶中。再加入20ml1.5%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。 通过冷凝水。启动搅拌器并控制在一恒定转速，在20-30分钟内将温度升至85-90C，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度。尤其是反应一个多小时以后，体系中分散的颗粒变得发粘，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。

实验二 苯乙烯悬浮聚合

实验二苯乙烯悬浮聚合 一、实验目的 1、了解悬浮聚合反应原理、特点及配方中各组分作用。 2、掌握苯乙烯悬浮聚合的实验室实施方法，搅拌、温度等各种条件对产品的颗粒度合性能的影响。 二、实验原理 虽然实验一所介绍的本体聚合是烯类单体聚合制备高分子聚合物的最简单的方法。但这种方法不是在全体情况下都适用的。特别是大型工业生产中。因为本体聚合开始除加的很少引发剂外，体系中只有单体一个组分。在聚合过程中，随着单体不断转变为聚合物大分子，体系的粘度急剧增高，聚合热的传递越来越困难，引起自动加速效应和不规则的过热点，导致产物有较宽的分子量分布和过热点的缺陷。 为了克服本体加聚过程中粘度增高和传热受阻产生的不良后果，一种办法是加入一种惰性的、可溶的、低分子量的稀释剂来减轻，这种方法就是溶液聚合。虽然溶液聚合提供了较好的热控制，减缓了自动加速效应，但溶剂很少对自由基是真正惰性的。由于溶剂常常发生链转移反应使得产物的分子量大大降低，而且聚合溶剂的除去和回收也是相当复杂和浪费的，所以在自由基加聚反应中用的较少。另一种方法是加入一种不相混溶的液体，通过强烈的搅拌使单体变成不连续的小颗粒或微珠分散在作为连续相的液体中。采用能溶解于单体相的引发剂（油溶性引发剂），使得引发、增长、终止过程均在单体微珠中进行。这样实际上每个单体微珠均成为一个独立的、微型的本体聚合反应体系，但是却把传热距离缩短到了0.2~0.5mm，从而解决了传热问题，这就是悬浮聚合。因此悬浮聚合就本质而言仍然是本体聚合。符合本体聚合的动力学规律。 悬浮聚合通常采用的连续相是水，水是最廉价易得的。而且热容高、粘度小、表面张力大，有利于形成悬浮体系。由于悬浮聚合反应热易于排除，保证了反应温度的均一性，减少了爆聚反应的可能。因此可以使用催化剂等来提高反应速率。而且制成的产品呈均匀的颗粒状，不经造粒就可以直接用于成型加工。同时解决了本体聚合难以大型化的问题，现代工业生产中采用的大型悬浮聚合釜可达200M2以上。 但是，藉强烈搅拌分散开的悬浮体系是亚稳状态的，特别是在聚合物量增加，颗粒发粘时容易凝结成团，加入少量亲水的聚合物如明胶、羟乙基纤维素、聚丙烯酰胺或聚乙烯醇，可以在单体微珠外形成一层保护胶体。加入表面活性剂和无机化合物的细粉如粘土或钙、镁的磷酸盐也能帮助稳定悬浮体系。无机化合物粉末在小珠变得发粘并倾向于粘在一起时是特别有效的，但是，当分散的颗粒过小，接近于胶体粒子大小时，聚合历程实际上就可能改变，所以必须精心选择表面活性剂避免形成乳液（参见实验三）。 采用悬浮聚合法制备的聚苯乙烯是一种透明的无定型热塑性高分子材料，其分子量分布窄。加工流动性好而适用于模压注射制品的加工，其制品有较高的透明度良好的耐热性和电绝缘性。 苯乙烯单体在引发剂过氧化二苯甲酰（可溶于苯乙烯单体而不溶于水）的作用下，以水为分散介质，聚乙烯醇为悬浮剂，按自由基型反应历程进行悬浮聚合。聚合反应历程如下：

苯乙烯的悬浮聚合Word版

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。 悬浮聚合主要组分有四种：单体，水，分散剂，油溶性引发剂： 1、单体：单体不溶于水，如：氯乙烯、苯乙烯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸酯等。 2、水：作为热传导介质。 3、分散剂：包括水溶性高分子物质和水不溶性无机盐粉末两类。水溶性高分子分散剂主要有天然高分子（如明胶、甲基纤维素、羟丙基纤维素）和合成高分子（如聚乙烯醇、聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸的盐类、顺丁烯二酸酐-苯乙烯共聚物）两类，它们的作用是吸附在液滴表面，形成一层保护膜，起着保护作用，同时可阻碍液滴间的结合。无机盐粉末主要由碳酸钙、碳酸钡、磷酸钙、滑石粉、高岭土等，它们吸附在液滴表面，起着机械隔离作用。 4、油溶性引发剂：如过氧化二苯甲酰（BPO），偶氮二异丁腈（AIBN）等。 目前悬浮聚合法主要用来生产聚氯乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚甲基丙烯酸甲酯及其共聚物、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯以及聚乙酸乙烯酯等。 聚苯乙烯用注模、压制、挤出等方法制成各种工业用品，如仪表外壳，仪器零件，高效绝缘制品，薄膜和日用品。聚苯乙烯泡沫塑料是优良的防震、防湿、保冷、隔音材料。

苯乙烯悬浮聚合制备聚苯乙烯的合成工艺

目录 第一章概述 1.1聚苯乙烯、可发性聚苯乙烯介绍 (1) 1.2 EPS储存条件 (1) 1.3 EPS生产技术的进展 (2) 1.4 EPS 存在的问题及解决方法 (2) 第二章可发性苯乙烯工艺的设计原理和流程 2.1可发性聚苯乙烯合成的原料 (3) 2.2可发性苯乙烯珠粒制造 (4) 2.3可发性聚苯乙烯塑料成型 (6) 2.4熟化 (7) 2.5成型 (7) 第三章聚苯乙烯珠粒制备的影响因素 1 悬浮分散体系的选择及影响 (7) 2 悬浮分散剂的用量对粒径大小的影响 (8) 3助分散剂的选择与作用 (8) 4.搅拌桨的形式对悬浮聚合的影响 (8) 5 聚合操作因素对产品质量的影响 (8) 6 浸渍条件的影响 (9) 7 后处理的影响 (9) 第四章EPS的性能及用途 4.1 力学性能 (9) 4.2 绝热性能.................... .. (9) 4.3化学性能 (10) 4.4 EPS的用途 (10) 五．总结 (11) 六．参考文献

第一章概述 1.1聚苯乙烯、可发性聚苯乙烯介绍 聚苯乙烯（PS）包括普通聚苯乙烯（GPPS）.可发性聚苯乙烯（EPS).高抗冲聚苯乙烯（HIPS）及间规聚苯乙烯（SPS）。 聚苯乙烯(Polystyrene，简称PS)是一种无色透明的热塑性塑料，质地硬而脆，无色透明，可以和多种染料混合产生不同的颜色。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。其玻璃化温度80～90℃，非晶态密度1.04～1.06克/厘米3，晶体密度1.11～1.12克/厘米3，熔融温度240℃，电阻率为1020～1022欧·厘米。导热系数30℃时0.116瓦/(米·开)。 普通聚苯乙烯的不足之处在于性脆，冲击强度低，易出现应力开裂，耐热性差及不耐沸水等。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具有高于100摄氏度的玻璃转化温度，因此经常被用来制作各种需要承受开水的温度的一次性容器，以及一次性泡沫饭盒等。 发泡聚苯乙烯又称可发性聚苯乙烯，是由苯乙烯悬浮聚合，再加入发泡剂而制得。白色珠状颗粒，相对密度1．05。热导率低，吸水性小。耐冲击振动、隔热、隔音、防潮、减振。介电性能优良。溶于丙酮、醋酸乙酯、苯、甲苯、二氯乙烷、氯仿、不溶于乙醇、正己烷、环己烷、溶剂汽油等。可发性聚苯乙烯为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。 1.2 EPS储存条件 贮存可发性聚苯乙烯树脂的设备要采取良好的接地预防措施，贮存可发性聚苯乙烯树脂的地方要有良好的通风，远离火源、热源，避免阳光直接照射，容器应密封良好，同时贮罐内应通以惰性气体；为保证最终产品质量，可发性聚苯乙烯树脂的贮存温度应保持在20℃；湿度不能太大，并

实验四 苯乙烯与二乙烯苯的悬浮共聚合

实验四苯乙烯与二乙烯苯的悬浮共聚合 一、实验目的 学习悬浮聚合原理和实验方法 二、实验原理 悬浮聚合是依靠激烈的机械搅拌使含有引发剂的单体分散到与单体互不相溶的介质中进行的。由于绝大多数单体只微溶于水或几乎不溶于水，悬浮聚合通常都以水为介质。悬浮聚合中，单体以小油珠的形式分散在介质中。每个小油珠都是一个微型聚合场所，油珠周围的介质连续相则是这些微型反应器的传热导体，因此悬浮聚合体系的温度是较容易控制的。在聚合过程中，必须维持不断的搅拌，调整好搅拌速度是制备粒度均匀的珠状聚合物的关键，同时为避免珠粒和珠粒相碰凝聚在一起，常在介质中加入分散剂（或称悬浮剂）如明胶、羟乙基纤维素、聚乙烯醇、硫酸钡、磷酸钡、钛白粉等。 本实验是在引发剂存在下，用悬浮聚合方法进行的苯乙烯和二乙烯苯的共聚合反应，得到产物为小珠粒，可用为苯乙烯阳（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，使聚合物具有网状结构。一般将二乙烯苯所占单体混合物的重量百分数称为交联度。 其反应式如下： 三、实验仪器与药品 1. 实验仪器：搅拌电机、加热套、250mL三口瓶、回流冷凝器、温度计（0~100℃）、烧杯、抽滤瓶、布氏漏斗、表面皿、吸管、100mL量筒、5mL量筒、水泵 2. 实验药品：苯乙烯（除去阻聚剂）20mL、二乙烯苯3mL、过氧化二苯甲酰（BPO）0.3g、明胶0.5g、去离子水100mL、次甲基蓝水溶液或硫代硫酸钠（0.5%）3-5滴

图4.1 实验装置 四、实验步骤 1. 按图4-1安装仪器，检查搅拌器运转是否正常。 2. 经检查后，在三口瓶中加入0.5g明胶，100mL去离子水，开动搅拌，升温至50℃左右，使明胶溶解后，加入3-5滴次甲基蓝水溶液，取20mL苯乙烯于烧杯中，加入3mL二乙烯苯和0.3g过氧化二苯甲酰引发剂，搅拌溶解后倒入反应瓶中。控制搅拌速度，使分散的单体液滴呈适当大小，稳定搅拌速度，升温至70℃左右反应1小时，之后再升温至95℃继续反应2小时左右。 3. 反应到生成的球体彼此不粘粘，而又比较硬时，停止反应，（可用吸管吸取一点球体，放入盛水的烧杯中，观察球体并用手指捏一下，手感硬了即可）。 4. 反应结束后，倒出反应产物，去掉上层液体，再用热水洗涤数次，然后过滤，干燥，称重。（50℃下烘干或晾干） 思考题 1. 分析各组分在悬浮共聚合反应中的作用，有无替代物？ 2. 与本体、溶液、乳液聚合相比，悬浮聚合有何特点？ 3. 哪些是影响聚合产物颗粒大小的主要因素？为什么？

实验_苯乙烯悬浮聚合

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。 悬浮聚合主要组分有四种：单体，分散介质（水），悬浮剂，引发剂。1．单体:单体不溶于水，如：苯乙烯（styrene），醋酸乙烯酯（vinyl acetate），甲

高分子实验——苯乙烯的悬浮聚合

高分子实验苯乙烯的悬浮聚合 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 日期：年月日 实验目的 熟悉苯乙烯悬浮聚合的原理和方法。

实验原理 不溶于水的单体以小液滴状态悬浮在水中进行的聚合反应叫悬浮聚合，又叫珠状聚合。体系主要由四个组分组成：单体、引发剂、水和分散剂。一般控制油水比即油：水=1:1-1:3。实验室中可更大一些。单体液层在搅拌的剪切力作用下分散成微小液滴，粒径的大小主要由搅拌的速度决定，悬浮聚合物一般粒径在0.01-5mm之间，常取0.05-2mm.由于油水两相同的表面张力可使液滴粘结，必须加入分散剂降低表面张力，保护液滴，使形成的小珠有一定的稳定性。分散剂可用聚乙烯醇（PVA）、明胶等高分子或不溶于水的无机盐如CaCO3、BaSO4等，用量约为单体量的0.1%左右。对孤立的小珠本身而言，实际上仍系本体聚合，所以符合本体聚合的一般规律。 悬浮聚合法温度容易控制，兼取本体聚合和溶液聚合之长，后处理简单，生产成本低，产品可直接加工，但产品纯度不如本体法高，残留的分散剂影响透明度及介电性能。 反应简式如下： 试剂和仪器 苯乙烯（精制）、过氧化苯甲酰BPO(重结晶)、聚乙烯醇水溶液（3%）、

蒸馏水、电动搅拌器、2.50ml三颈瓶、回流冷凝管、温度计、量筒、烧杯。 实验步骤 在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的250ml三颈瓶中，加入7.5-8.5ml 3%的PVA水溶液及120ml蒸馏水，搅拌均匀后，再加入预先溶有0.1-0.13g BPO的15g苯乙烯溶液，调整适当搅拌速度，使液滴在水中分散成所要求的粒径，快速升温到85℃(可用便于观察的大烧杯作水溶)，恒温反应2.5小时左右，待粒珠稍有强度时，升温到90-95℃，熟化0.5-1小时。反应结束后，倾出上层液体，用热水洗涤三次，再用冷水洗涤三次，然后抽滤，60℃下烘干，称重并观察珠粒是否透明和均匀。 实验数据 称量的BPO的质量：0.130g。 最终烘干后得到的聚苯乙烯的质量：14.35g 实验结果 产率：14.35/15*100%=95.67% 实验感想 略。

苯乙烯的自由基和阴离子聚合及聚苯乙烯的表征

苯乙烯的自由基和阴离子聚合及聚苯乙烯 的表征 摘要：本实验以苯乙烯为原料，利用悬浮聚合和阴离子聚合两种方法来合成聚苯 乙烯，并对聚合物的分子量和力学性能进行测试。 关键字：苯乙烯悬浮聚合阴离子聚合光散射力学性能 引言 聚苯乙烯是广泛应用的聚合物材料，一般由单体苯乙烯通过自由基聚合生产。要获得窄分布的聚苯乙烯，则须通过阴离子聚合反应的方法。 自由基聚合的实施方法有本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合。本体聚合和溶液聚合也适合于阴离子聚合。 不溶于水的单体以小液滴状态悬浮在水中进行的聚合反应叫悬浮聚合，又叫珠状聚合。体系主要由四个部分组成：单体、引发剂、水和分散剂。单体液层在搅拌的剪切力作用下分散成微小液滴，粒径的大小主要由搅拌的速度决定。由于油水两相间的表面张力可使液滴粘结，必须加入分散剂降低表面张力，保护液滴，使形成的小珠有一定的稳定性。分散剂可用溶于水的聚乙烯醇、明胶等高分子或不溶水的无机盐，如CaCO3、BaSO4等。对孤立的小珠本身而言，实际上仍是本体聚合。 阴离子聚合是活性聚合和化学聚合。活性聚合技术是目前合成单分散特定分子量的聚合物的一种方法。阴离子活性聚合物的分子量可通过单体浓度和引发剂的浓度来控制：Xn＝ n[单体浓度]/[引发剂浓度]（双阴离子引发n＝2，单离子引发n＝1），分子量分布指数接近1。 聚合物的分子量及其分布不但是高分子合成中的重要控制指标，也是聚合物的最基本的结构参数，它们对聚合物的力学性能和加工性能有很大影响。聚合物的分子量是一个平均值，根据统计方法的不同，可分为数均分子量、重均分子量、Z均分子量和粘均分子量。测定聚合物分子量的方法很多，不同的方法适用于测定不同的分子量范围和测出不同的平均分子量。 利用光的散射性质测定分子量和分子尺寸的方法称为光散射法，是研究高分子溶液性质的一种重要方法。 光是一种电磁波。当一束光通过介质时，组成介质的分子中的电子受到电场作用而强迫振动，成为二次光源，并向各个方向发射散射光。通常，高分子溶液的散射光强远远大于纯溶剂的散射光强。而且，散射光强与溶质分子量、溶液浓度、分子尺寸、溶剂折光指数、溶液折光指数增量等有关。在此，用瑞利因子R 来量度散射强度。

实验一 苯乙烯自由基悬浮聚合

实验一苯乙烯自由基悬浮聚合 一. 实验目的 （1）通过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）通过聚合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 悬浮聚合实质上是借助于较强烈的搅拌和悬浮剂的作用，通常是将不容于水的单体分散在介质水中，利用机械搅拌，将单体打散成直径为0.01~5mm的小液滴的形式进行本体聚合。在每一个小液滴内，单体的聚合过程和机理与本体聚合相似。悬浮聚合解决了本题聚合中不易散热的问题，产物易分离，清洗可以得到纯度较高的颗粒状聚合物。 主要组分有四种：单体、分散介质（水）、悬浮剂、引发剂。 1.单体：单体不溶于水，如苯乙烯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸酯等。 2.分散介质：分散介质大多为水，作为热传导介质。 3.悬浮剂：调节悬浮聚合的表面张力、粘度、避免单体液滴在水相中粘结。 （1）水溶性高分子，如：天然物：明胶、淀粉；合成物：聚乙烯醇等。 （2）难溶性无机物，如：BaSO4、BaCO3、CaCO3滑石粉，粘土等。 （3）可溶性电介质：NaCl、KCl、Na2SO4等。 4.引发剂：主要为油溶性引发剂：过氧化二苯甲酰(BPO)，偶氮二异丁腈(AIBN)等。 三. 主要仪器和试剂 1.实验仪器： 三口瓶(500mL)×1，球形冷凝管×1，电热锅搅拌马达与搅拌棒×1，温度计(200℃)×1，量筒(100mL, 10mL)×1，锥形瓶(100mL)×1，布氏漏斗×1，抽滤瓶×1。 2.实验试剂： 苯乙烯单体，过氧化二苯甲酰BPO，聚乙烯醇（PV A），去离子水。 四．实验步骤 1. 架好带有冷凝管、温度计、三口烧瓶的搅拌装置，如图1－1所示； 2. 分别将0.45g BPO和24mL苯乙烯加入100mL锥形瓶中，轻轻摇动至溶解后加入500ml三口烧瓶中； 3. 再将11-12 mL 0.3% PVA溶液和200mL去离子水冲洗锥形瓶与量筒后加入500mL三口烧瓶中开始搅拌和加热； 4. 在半小时内，将温度慢慢加热至85-90℃，并保持此温度聚合反应2小时后，用吸管吸少量反应液于含冷水的表面皿中观察，若聚合物变硬可结束反应；

实验三-苯乙烯悬浮聚合

实验三苯乙烯悬浮聚合 悬浮聚合是制备合成树脂的重要方法之一。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，聚合热溶液排除，聚合温度容易控制。2. 产品分子量较高，与本体聚合相似。3. 产品易分离清洗，后处理简单。其缺点是产品中含有少量的分散剂残留物，影响纯度。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。 悬浮聚合的反应机理和动力学与本体聚合基本相同，理论研究和工业应用所关心的是聚合过程中的成粒机理及分散剂和搅拌强度对成粒的影响。 一、目的要求 1.了解悬浮聚合的原理以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。 二、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。在引发剂或热的作用下，可通过自由基的连锁反应生成聚合物。因此，在储存过程中，常常加入阻聚剂以防止自聚。苯乙烯的自由基不太活泼，因此，聚合过程中的副反应较少，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，聚合过程中的凝胶化现象不十分显著。在本体聚合或悬浮聚合中，仅当转化率达到50％~70％，略有自动加速的现象发生。所以，一般来说，聚合物的聚合速度比较缓慢。苯乙烯的聚合反应如下：

苯乙烯的自由基和阴离子聚合及聚苯乙烯的表征

苯乙烯的自由基和阴离子聚合及聚苯乙烯的表征 武汉大学化学与分子科学学院，湖北武汉 周思锦2013301130125 摘要：聚苯乙烯是一种由苯乙烯单体通过自由基加聚反应合成的聚合物。本实验通过自由基聚合和阴离子聚合两种方式制得聚苯乙烯，并通过改变引发剂和单体的用量，合成了不同分子量的苯乙烯，初步探究了不同比例的引发剂对苯乙烯聚合的影响。 关键词：苯乙烯聚苯乙烯自由基聚合阴离子聚合分子量 0 引言 实验原理： 聚苯乙烯是广泛应用的聚合物材料，一般由单体苯乙烯通过自由基聚合生产。要获得窄分布的聚苯乙烯，则须通过阴离子聚合反应的方法。 不溶于水的单体以小液滴状态悬浮在水中进行的聚合反应叫悬浮聚合，又叫珠状聚合。体系主要由四个部分组成：单体、引发剂、水和分散剂。单体液层在搅拌的剪切力作用下分散成微小液滴，粒径的大小主要由搅拌的速度决定。由于油水两相间的表面张力可使液滴粘结，必须加入分散剂降低表面张力，保护液滴，使形成的小珠有一定的稳定性。分散剂可用溶于水的聚乙烯醇、明胶等高分子或不溶水的无机盐，如CaCO3、BaSO4等。对孤立的小珠本身而言，实际上仍是本体聚合。 阴离子聚合是活性聚合和化学聚合。活性聚合技术是目前合成单分散特定分子量的聚合物的一种方法。阴离子活性聚合物的分子量可通过单体浓度和引发剂的浓度来控制：Xn ＝n[单体浓度]/[引发剂浓度]（双阴离子引发n＝2，单离子引发n＝1），分子量分布指数接近1。 聚合物的分子量及其分布不但是高分子合成中的重要控制指标，也是聚合物的最基本的结构参数，它们对聚合物的力学性能和加工性能有很大影响。聚合物的分子量是一个平均值，根据统计方法的不同，可分为数均分子量、重均分子量、z均分子量和粘均分子量。 实验目的： 1. 掌握高分子化学合成实验的基本技能和物理实验方法； 2. 掌握自由基聚合、阴离子聚合的原理及特点； 3. 了解单体的纯化、引发剂的精制及阴离子引发剂RLi 的制备方法； 4. 了解苯乙烯的性能和制法及一般用途；

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%。 去离子水、分散剂、助分散剂、pH调节剂等组成水相。水相与单体之比一般在75：25～50：50范围内。

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11 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。 悬浮聚合主要组分有四种：单体，水，分散剂，油溶性引发剂： 1、单体：单体不溶于水，如：氯乙烯、苯乙烯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸酯等。 2、水：作为热传导介质。 3、分散剂：包括水溶性高分子物质和水不溶性无机盐粉末两类。水溶性高分子分散剂主要有天然高分子（如明胶、甲基纤维素、羟丙基纤维素）和合成高分子（如聚乙烯醇、聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸的盐类、顺丁烯二酸酐-苯乙烯共聚物）两类，它们的作用是吸附在液滴表面，形成一层保护膜，起着保护作用，同时可阻碍液滴间的结合。无机盐粉末主要由碳酸钙、碳酸钡、磷酸钙、滑石粉、高岭土等，它们吸附在液滴表面，起着机械隔离作用。 4、油溶性引发剂：如过氧化二苯甲酰（BPO），偶氮二异丁腈（AIBN）等。 目前悬浮聚合法主要用来生产聚氯乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚甲基丙烯酸甲酯及其共聚物、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯以及聚乙酸乙烯酯等。 聚苯乙烯用注模、压制、挤出等方法制成各种工业用品，如仪表外壳，仪器零件，高效绝缘制品，薄膜和日用品。聚苯乙烯泡沫塑料是优良的防震、防湿、保冷、隔音材料。 ** PVA,H2O

苯乙烯悬浮聚合研究

悬浮聚合 一、悬浮聚合的目的和意义： 聚苯乙烯(Polystyrene，PS)在合成树脂中有重要地位，已成为当今世界五大通用塑料之一。聚苯乙烯合成多采用悬浮聚合工艺，以水作为反应介质，温度易于控制;产品分子量比容易聚合的高，杂质含量比乳液聚合的少；生产工艺简单，后续处理工序也简单，制成的成品呈均匀的珠状颗粒，较理想的珠状树脂可以直接用来加工成型【1】。 其工业应用比较广泛，80%聚氯乙烯，全部苯乙烯型离子交换树脂和可发性聚苯乙烯，部分聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯用悬浮法生产【2】。 二、课题任务 ①了解悬浮聚合过程。 ②利用悬浮聚合法实验室合成聚苯乙烯。 ③讨论分析聚苯乙烯悬浮聚合的条件。 三、实验原理及条件选择 1.悬浮聚合原理 悬浮聚合实质上是借助于较强烈的机械搅拌和悬浮剂的作用，通常是将不溶于水的单体(苯乙烯)分散在介质水中，利用机械搅拌，将单体打散成直径为0.01~5mm的小液滴的形式进行本体聚合。在每个小液滴内，单体的聚合过程和机理与本体聚合相似。 在苯乙烯悬浮聚合过程中，引发剂和分散剂的用量、温度与搅拌速度、单体和水的比例对珠体的粒度分布影响显著，若控制不当，易引起粒料的粘结，甚至粘结成块，影响单体聚合。 2.苯乙烯悬浮聚合条件选择 2.1悬浮剂选择及用量 悬浮剂又叫分散剂。工业上常用的分散剂分为水溶性有机高分子化合物、非水溶性无机粉【3】。 图1 悬浮单体液滴分散-聚并模拟图【2】 加入分散剂可以减小或阻止③、④、⑤过程的发生，防止液滴之间粘接。

表1 悬浮聚合中常用分散剂 从分散剂用量及实验室条件考虑本实验采用聚乙烯醇为分散剂。 图2 聚乙烯醇分散保护作用模型【2】 憎水基团吸附在单体形成液滴的表面，形成一层保护膜。 随着分散剂用量的增加，聚合物微球粒子周围的分散剂浓度增大，从而对粒子的凝聚产生阻碍作用。在分散聚合中，分散剂含量过低，将使分散体系不稳定，聚合物微球容易发生粘结；分散剂用量过高，体系粘度过大，会使成核数目增多，阻碍核聚合，影响聚合物微球的生长。所以分散剂选择应适量。 有文献表明，在实验条件如：苯乙烯20 mL 、蒸馏水100 mL 、搅拌速度400 r ·min -1、BPO 0.7 g 、反应温度80℃。考察分散剂聚乙烯醇用量对聚合反应的影响，结果如下表 【1】 ：