苯乙烯的悬浮聚合:实验原理

悬浮聚合是指通过强力搅拌并在分散剂的作用下,把不溶于水的单体分散成无数小液滴悬浮于水中,由油溶性引发剂引发而进行的聚合反应。悬浮聚合的优点表现在大量的聚合热被非溶剂吸收,能确保聚合反应均匀顺利进行,产物为珠状,减少了由于产物的硬、黏弹等性质所产生的不易粉碎的困难。缺点是黏附于产物表面的添加剂难以除净,产物不够纯净。悬浮聚合是由烯类单体制备高聚物的重要方法之一,在工业中被广泛用于生产聚苯乙烯。聚苯乙烯是一种透明的无定型热塑性高分子材料,其分子量分布较宽,由于流动性能好,可用于模压注射制品,所加工的制品有较高的透明度和良好的耐热性、电绝缘性。

本实验以水为分散介质,聚乙烯醇为悬浮剂,油溶性过氧化二苯甲酰为引发剂,苯乙烯按自由基反应机理进行悬浮聚合。聚合反应如下:

在聚合过程中,苯乙烯借助机械搅拌作用,单体以细小的液滴悬浮于介质中,每个小液滴相当于一个独立的小本体聚合体系。为了防止单体聚合后的珠粒凝结成团,在水中加入适量的悬浮剂聚乙烯醇(PVA)。由于苯乙烯悬浮聚合以水为分散介质,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,制成的成品呈透明均匀的颗粒状,产品不经过造粒可直接成型加工。悬浮聚合产率的大小、成品颗粒大小是否均匀与悬浮剂的种类、用量及搅拌速度有关,因此严格控制搅拌速度和聚合温度是实验成功的关键。

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