無皂乳液聚合聚苯乙烯ps微球/彩色乳膠微球

苯乙烯由于共軛結(jié)構(gòu)，電子流動性好，容易誘導(dǎo)極化，所以一般可以由自由基聚合、離子聚合、配位聚合等機理進行制備。其聚合方法也比較多樣，可以本體聚合、懸浮聚合、乳液聚合……本文主要對無皂乳液聚合制備聚苯乙烯的實驗進行介紹和簡單評析。

實驗部分

取一定量的苯乙烯（使用前經(jīng)減壓蒸餾）單體，用K2S2O8 （AR，使用前經(jīng)重結(jié)晶）作引發(fā)劑，以NaCl（AR，使用前經(jīng)重結(jié)晶）調(diào)節(jié)乳液離子濃度，在一定的攪拌速度下，通氮氣回流，聚合反應(yīng)24h。

確定一定量的苯乙烯單體及離子強度，在一定的攪拌速度下，通氮氣回流，聚合溫度取70°C。分別取不同反應(yīng)時間的聚合物乳膠，研究反應(yīng)時間對粒徑的影響。

結(jié)果分析

離子強度對聚合物微球粒徑的影響

控制其他參數(shù)固定（單體濃度為0.87mol /L、引發(fā)劑濃度為4.3×10-3 mol /L、聚合溫度為70°），單獨改變離子濃度，微球粒直徑隨著離子強度的增大而變大，結(jié)果如下圖。

由于所用的引發(fā)劑為離子型引發(fā)劑( K2S2O8 )，引發(fā)劑分裂碎片附在高聚物周圍，由于靜電排斥作用保持體系的穩(wěn)定。當(dāng)加入氯化鈉電解質(zhì)時，隨著離子強度增大，乳膠粒雙電層變薄，靜電排斥力逐漸下降，體系變得越來越不穩(wěn)定，使得初始離子失去穩(wěn)定性而彼此凝結(jié)，膠乳粒徑變大，形成粒徑較大的聚合物微球。

反應(yīng)時間對聚合物粒徑的影響

在其他影響參數(shù)固定的情況下，單獨改變反應(yīng)時間，不同時間下聚合物微球的TEM照片和影響曲線如下圖所示。

一階段，在較短的時間內(nèi)，形成聚合物晶核；**階段，微球粒徑迅速增大，在短短的時間內(nèi)增大到0.72μm；第三階段，在很長的時間內(nèi)微球粒徑幾乎不變。

在苯乙烯無皂聚合體系中，單體被K2S2O8 引發(fā)劑引發(fā)后，生成一端具有水溶性的離子對引發(fā)劑殘基，另一端為增長的短鏈油性自由基，每一個活性自由基都是表面活性劑分子。起初這些膠束比較穩(wěn)定，但當(dāng)單體或新生成的鏈增長自由基擴散到膠束，并進行反應(yīng)時，顆粒體積變大，表面離子對密度變小，體系變得極不穩(wěn)定，彼此發(fā)生纏結(jié)生成穩(wěn)定粒子。當(dāng)成核完畢后，液相中還存在大量單體液滴，由于熱動力學(xué)作用，單體向乳膠粒子中擴散，將其溶脹并進行增長反應(yīng)，粒徑繼續(xù)變大。在反應(yīng)后期，單體液滴越來越少，直到幾乎完全消失，這時聚合物粒徑幾乎不再繼續(xù)增長。

放置時間對體系穩(wěn)定性的影響

將所得聚合物乳液在常溫下靜置一個月，用激光粒度儀測定其粒徑變化。結(jié)果如下圖。

放置一月以后，聚合物微粒的粒徑大小沒有發(fā)生任何變化，且其單分散性保持不變，聚合物膠乳體系可以非常穩(wěn)定地存在。這說明粒子之間沒有發(fā)生任何團聚。在小粒徑體系中，顆粒比表面積較大，顆粒間的靜電斥力較大，顆粒很難發(fā)生碰撞。同時布朗運動的存在，又使顆粒在液相中作不規(guī)則運動，從而保證了微球的穩(wěn)定存在。

小編：wyf  06.22