【正文】 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 10 4 實(shí)驗(yàn)部分 實(shí)驗(yàn)藥品 苯乙烯（ ST）：分析純，分子量 ，天津市大茂化學(xué)試劑廠 聚乙烯醇（ PVA）：分析純，天津市大茂化學(xué)試劑廠 過氧化苯甲酰（ BPO）：化學(xué)純，分子量 ， 天津市大茂化學(xué)試劑廠 丙酮： 分析純，廣東省汕頭市西隴化工廠 液體石蠟：化學(xué)純，天津市大茂化學(xué)試劑廠 十二烷：分析純，天津市大茂化學(xué)試劑廠 實(shí)驗(yàn)器材 水浴鍋：常州澳華數(shù)顯恒溫水浴鍋 機(jī)械攪拌器：金壇富華攪拌電機(jī) 真空干燥機(jī)：上海恒科 DZF6050 型真空干燥機(jī) DSC：島津 DSC60型差式掃描量熱儀 TGA：島津 TGA50型熱重分析儀 本次實(shí)驗(yàn)我們以經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)室制聚苯乙烯的方法，先按下表 41配方嘗試制備 表 41 制備聚苯乙烯配方 試劑 性狀 用量 單體 苯乙烯 透明液體 20g 分散劑 聚乙烯醇 白色絮狀固體 引發(fā)劑 過氧化苯甲酰 白色固體 介質(zhì) 去離子水 透明液體 120ml 出懸浮聚合的小球狀聚苯乙烯顆粒，并在此基礎(chǔ)上，以正常制備條件合成的聚苯乙烯為對照，分別設(shè)計(jì)出在體系中加入十二烷、改變催化劑用量、加入不同量的有機(jī)物丙酮和改變攪拌的速率四組對照實(shí)驗(yàn)，研究聚苯乙烯的合成過程中的影響因素。這時(shí)液滴粘結(jié)聚集的危險(xiǎn)期渡過，可提高聚合溫度促使殘余單體反應(yīng)。隨聚合物增多，透明液滴的粘度增大。 (一 )均相成核成粒 苯乙烯均聚體系、甲基丙烯酸甲酯均聚體系都是典型的珠狀懸浮聚合，因聚 合物能溶于單體，具有均相聚合的特征 [1]。例如聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯要求透明，以選用無機(jī)分散劑為宜，因?yàn)榫酆辖Y(jié)束后可以用稀硫酸洗去。這類分散劑的作用機(jī)理 [1]如 下 圖 35所示 ， 是細(xì)粉吸附在液滴表面，起著機(jī)械隔離的作用。 （一） 水溶性有機(jī)高分子物 屬于這一類的有部分水解的聚乙烯醇、聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸的鹽類、馬來酸酐 苯乙烯 共聚物等合成高分子，甲基纖維酸、羥丙基纖維等纖維素衍生物，北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 7 明膠、藻酸鈉等天然高分子?？梢姺稚┖蛿嚢枋怯绊懞涂刂屏６鹊膬纱笾匾蛩?。聚合到一定的轉(zhuǎn)化率，如 15%— 30%，單體 — 聚合物體系發(fā)粘，兩液滴碰撞時(shí)，將粘接在一起，攪拌反而促進(jìn)粘結(jié)。過小的液滴會聚并形成大液滴。 圖 31懸浮單體液滴分散 聚并模型圖 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 6 苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、氯乙烯等乙烯基單體在水中的溶解度很小，只有萬分之幾到百分之幾，可以看作是不溶于水。由于單體在體系中在強(qiáng)力攪拌和懸浮劑的雙重作用下被 分散成細(xì)小的液滴，因此懸浮聚合又有其獨(dú)特之處，即散熱面積大，故防止了在本體聚合中不易散熱的問題。 懸浮聚合通常需要加入少量 分散劑 ，以阻止在聚合過程中粘度不斷增大的小液滴彼此粘合在一起，使圓形顆粒狀分散聚合體穩(wěn)定存在。聚合反應(yīng)可以在低體積分?jǐn)?shù)下施行，但是也要經(jīng)濟(jì)上劃算，太低的體積分?jǐn)?shù)會導(dǎo)致產(chǎn)率太低。在這個(gè)懸浮聚合中，引發(fā)劑溶于單體相，而單體相則是分散于分散介質(zhì) ,通常是水中。 四、包裝材料： 包裝材料主要用于電器、精密儀表、工藝品、玻璃制品、陶瓷制品等的包裝；保溫隔熱材料有隔墻板和屋頂夾芯板等。因此裂紋的擴(kuò)展受到阻礙，抗沖擊性得到了提高。采用一步法擠出工藝，直接將發(fā)泡劑與 PS混合好或在擠出熔融段將物理發(fā)泡劑注入 PS熔體內(nèi)，擠出發(fā)泡、冷卻即可。 聚苯乙烯泡沫制品為其樹脂的主要用途，具體成型方法有兩種：①采用可發(fā)性聚苯乙烯樹脂（ EPS）為原料。 聚苯乙烯的分類和改性產(chǎn)品 聚苯乙烯 一般 包括普通聚苯乙烯（ GPPS） 、 可發(fā)性聚苯乙烯（ EPS)、 高抗沖聚苯乙烯（ HIPS）及間規(guī)聚苯乙烯（ SPS）。 PS 成型受縮率比較低，一般僅為 %%。 PS 熔體屬非牛頓流體，粘度強(qiáng)烈地依賴剪切速率的變化，但溫度的影響也比較明顯。 PS 的耐候性不好，其耐光、耐氧化性都差，不適于長期戶外使用。 但聚苯乙烯的熱導(dǎo)率不隨溫度的變化而變化，因此是良好的絕熱材料。 PS 的力學(xué)性能受溫度的影響比較大。聚苯乙烯 的折射率為 ，但因苯環(huán)的存在，其二 2雙折射較大，不能用于高檔光學(xué)儀器。制品質(zhì)硬似玻璃狀，落地或敲打會發(fā)出類似金屬的聲音。 聚苯乙烯 的分子結(jié)構(gòu)不對稱， 分子鏈上具有苯環(huán)， 大分子鏈運(yùn)動(dòng)困難， 聚苯乙烯 呈現(xiàn)剛性和脆性，制品易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 2 2 聚苯乙烯 的現(xiàn)狀 概述 聚苯乙烯是指由苯乙烯單體經(jīng)自由基連鎖聚合 反應(yīng)合成的聚合物，英文簡稱PS。實(shí)驗(yàn)室用懸浮聚合法制取聚苯乙烯主要是以過氧化苯甲酰（ BPO）為引發(fā)劑，聚乙烯醇（ PVA）為分散劑。大部分的通用級聚苯乙烯 （ GPPS） 和抗沖性聚苯乙烯（ HIPS） 由本體聚合方法 生產(chǎn)制得，懸浮聚合法用于生產(chǎn)制備可發(fā)性聚苯乙烯（ EPS） 、苯乙烯型離子交換樹脂以及部分通用級 聚苯乙烯（ GPPS） 和抗沖級聚苯乙烯 （ HIPS）且為分步聚合 。 TGA 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆 本科 生畢業(yè)論文 III 目 錄 摘 要 ............................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 at the same time, the dosage of initiator cannot be too little, and may be appropriately more , as this will prevent polymerization of polystyrene thermal quality degradation, poor thermal stability。 承諾 人簽名： 日期： 年 月 日 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆 本科 生畢業(yè)論文 I 懸浮聚合制備聚苯乙烯性能的研究 摘 要 首先采用 懸浮聚合的方法以聚乙烯醇為分散劑，以過氧化苯甲酰為引發(fā)劑，制備出聚苯乙烯球狀顆粒聚合物，并 在實(shí)驗(yàn)中分別通過添加致孔劑十二烷，改變攪拌速度，改變引發(fā)劑用量和添加有機(jī)物丙酮設(shè)計(jì)出 4組對照實(shí)驗(yàn)研究聚苯乙烯懸浮聚合的影響因素，并通過DSC 和 TGA 分析不同條件下制的的聚苯乙烯的熱性能。珠海 二○一○年五月 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院畢業(yè)論文 誠信承諾書 本人鄭重承諾： 我所 呈交的畢業(yè)論文 《 懸浮聚合制備聚苯乙烯的性能研究 》 是在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立開展研究取得的成果，文中引用他人的觀點(diǎn)和材料，均在文后按順序列出其參考文獻(xiàn)，論文使用的數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。 mixing speed too large will let polystyrene beads transform to different shape。 DSC。 對于聚合機(jī)理來說，目前只有自由基聚合機(jī)理適用于工業(yè)生產(chǎn)聚苯乙烯 [1]，而聚合方法上，聚苯乙烯的聚合方法有本體聚合法、懸浮聚合法、溶液聚合法和乳液聚合法，且以本體聚合法和懸浮聚合法居多。高溫時(shí)多采用無機(jī)分散劑，如磷酸鈣、碳酸鎂等，聚合結(jié)束后，可在后處理工序中用酸洗去，低溫反應(yīng)時(shí)也可以用 聚乙烯醇（ PVA）和明膠等。正因?yàn)榫郾揭蚁τ谡麄€(gè)國民 經(jīng)濟(jì)和國家工業(yè)有著重要的作用，所以在前人的基礎(chǔ)上對其加以研究有著重要的科研及實(shí)際意義，本人希望通過自己的探討，對此起到一些作用。 聚苯乙烯的結(jié)構(gòu) 聚苯乙烯 的大分子主鏈為飽和烴類聚合物，具有良好的電絕緣性 [3]，又因吸濕性小，可用于潮濕環(huán)境中。 聚苯乙烯的性能 一、 聚苯乙烯的一般 性能：聚苯乙烯 為無色透明的顆粒，燃燒時(shí)發(fā)濃煙并帶有松節(jié)油氣味，吹熄可拉長絲。 二、 聚苯乙烯的 光學(xué)性能： 透明性好是 PS最大的特點(diǎn)，透光率可達(dá) 88%92%，同 聚碳酸酯（ PC） 和 聚甲基丙烯酸甲酯（ PMMA） 一樣屬最優(yōu)秀的透明塑料品種 [3]。 PS 的耐磨性差，耐蠕變性一般。 PS的熱導(dǎo)率低，線膨脹系數(shù)較大，與金屬相差懸殊，故制品不易帶金屬嵌件 。 六、聚苯乙烯的環(huán)境性能：聚苯乙烯 的化學(xué)穩(wěn)定性較好，可耐一般酸、堿、鹽、礦物油及低級醇等，但可受許多烴類、酮類及高級脂肪酸等侵蝕，可溶于芳 烴（如苯、甲苯、乙苯及苯乙烯等）、氯化烴（如四氯化碳、氯仿、二氯甲烷及氯苯）及酯類等。熱穩(wěn)定性較好，分解溫度在 300℃以上。 PS 在加工中易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，除要選擇適宜的工藝條件、改進(jìn)制品設(shè)計(jì)和合理的模具結(jié)構(gòu)外，還應(yīng)對制品進(jìn)行熱處理，以消除應(yīng)力。特別適用于注塑成型 ，聚苯乙烯的 注塑和擠 出加工均可在普通注塑機(jī)和擠出機(jī)上進(jìn)行。這有兩種工藝過程 :擠出或者水蒸汽模塑。②用通用級聚苯乙烯為原料。當(dāng)受到?jīng)_擊時(shí)，裂紋擴(kuò)展的 尖端應(yīng)力會被相對柔軟的橡膠顆粒釋放掉。 三、日用品：聚苯乙烯 的著色性和光澤性好，可廣泛用于日用品的制造，如兒童玩具、家具把手、裝飾板、筆桿、文具、梳子、牙刷等。 Hoffman and Delbruch在 1909 年首次引入了懸浮聚合法這一概念。單體相（或分散相）的體積分?jǐn)?shù)通常在。正常狀態(tài)下，液滴彼此間因?yàn)榉稚⑾嗟拇嬖诔浞侄舜斯铝ⅲ?聚合就在每個(gè)獨(dú)立的液滴內(nèi)部進(jìn)行，并且在大多數(shù)情況下屬自由基聚合。 懸浮聚合實(shí)質(zhì)上是借助于較強(qiáng)的攪