高低溫引發(fā)劑及反應(yīng)時間對苯乙烯懸浮聚合工藝條件的探討

李微微

新疆藍山屯河新材料有限公司，新疆奎屯 833200

1 實驗

1.1 試劑與儀器

苯乙烯、十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）、磷酸鈣、無水硫酸鈉、聚乙烯蠟、過氧化苯甲酰（BPO）、過氧化二異丙苯（DCP）、戊烷，以上均化學(xué)純。

1.2 實驗步驟

在1L 不銹鋼反應(yīng)釜中，加入稱好的去離子水、磷酸鈣、SDBS，調(diào)節(jié)攪拌速度，混合均勻，加入溶有引發(fā)劑和聚乙烯蠟的苯乙烯。開啟升溫，溫度達到90℃時，計時，每隔15min從反應(yīng)釜中取少量物料放入燒杯中觀察粒子形態(tài)及硬度。當(dāng)珠粒變硬時，加入戊烷，升溫至120℃，速率控制在1℃/min，高溫恒溫一定時間。將得到的聚合物珠粒經(jīng)過洗滌、烘干、篩分稱重，測定收率。

1.3 測試與表征

將合成的EPS 用四氫呋喃溶解，采用美國Viscotek 公司生產(chǎn)的TDA 302 型凝膠滲透色譜分析儀測定聚合物的相對分子質(zhì)量及分布，測試溫度為35℃，流動相為四氫呋喃，流速為1.0 mL/min。

2 結(jié)果與討論

2.1 低溫引發(fā)劑及低溫反應(yīng)時間

考察低溫引發(fā)劑BPO 質(zhì)量分數(shù)及低溫反應(yīng)時間的長短對聚合物分子量及殘粒苯乙烯的影響。

2.1.1 BPO 含量對聚合物分子量及收率的影響

在保證其他試劑、低溫反應(yīng)時間、攪拌速度一致情況下，考察低溫引發(fā)劑BPO 對聚合物分子量及收率的影響，如表1。

表1 BPO 含量對聚合物分子量及收率的影響

從表1 可以看出，在低溫反應(yīng)時間一定情況下，添加BPO量越高，聚合物數(shù)均和重均分子量相對偏低，產(chǎn)品收率相對較高。說明隨著BPO 含量的增加，參與引發(fā)反應(yīng)的自由基數(shù)目增加，使聚合反應(yīng)速率加快，聚合中心增長迅速[1]。

2.1.2 低溫反應(yīng)時間對聚合物分子量的影響

表2 低溫反應(yīng)時間對聚合物分子量及收率的影響

懸浮聚合通常采用的BPO 為過氧化物，引發(fā)劑使用量、反應(yīng)時間及在不同單體中使用時，對反應(yīng)速率、聚合轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)系統(tǒng)發(fā)熱過程、聚合物分子量及其他性能均有一定程度的影響[2]。通過本次實驗，可以驗證BPO 添加量一致的條件下，低溫反應(yīng)時間越長聚合物的數(shù)均和重均分子量相對越高，同時收率也相對較高。

2.1.3 高溫引發(fā)劑對聚合物殘留苯乙烯的影響

在其他相關(guān)因素一致的情況下，考察高溫引發(fā)劑DCP 投加量對EPS 樣品殘留苯乙烯量的考察，如下表：

表3 DCP 含量對聚合物殘留苯乙烯及收率的影響

在高溫反應(yīng)時間一定情況下，添加DCP 與殘留苯乙烯沒有明顯的比例關(guān)系，這也證明殘留苯乙烯的量不僅與高溫引發(fā)劑的量有關(guān)，也與高溫反應(yīng)時間有一定的關(guān)系。

2.1.4 高溫反應(yīng)時間對聚合物殘留苯乙烯的影響

DCP 加入量為0.33 份時，考察高溫反應(yīng)時間對殘留苯乙烯及收率的影響，如下表4。

表4 高溫反應(yīng)時間對聚合物殘留苯乙烯及收率的影響

從表4 可以看出，隨著高溫反應(yīng)時間的遞減，殘留苯乙烯量逐漸升高，收率逐漸降低，驗證了苯乙烯懸浮聚合反應(yīng)時間越長，轉(zhuǎn)化率越高的特點[3]。

3 結(jié)論

BPO 量越高，聚合物數(shù)均和重均分子量相對偏低，產(chǎn)品收率相對較高；BPO 添加量一定，低溫反應(yīng)時間越長聚合物的數(shù)均和重均分子量相對越高，收率相對較高；殘留苯乙烯的量不僅與DCP 的量有關(guān)，同時也于高溫反應(yīng)時間有關(guān)，高溫引發(fā)劑量適當(dāng)?shù)那闆r下，高溫反應(yīng)時間越長殘留苯乙烯的量越低，收率越高。

[1]竇家林，李楊，張春慶，韓冰，王玉榮.復(fù)合分散體系苯乙烯懸浮聚合的研究.合成樹脂基塑料，2011，28(6):17.

[2]陳文生，丁健萍，施彥斌.懸浮聚合主、輔料對可發(fā)性聚苯乙烯聚合的宏觀成粒過程探討[J].山東化工，2012，41(10):25-27，30.

[3]張欽文.聚苯乙烯聚合機理.廣東化工，2008，35(12):71-73.