【正文】 ...................10 實驗結(jié)果與討論 ...................................14 5 結(jié)論 ...............................................23 參考文獻 .............................................24 謝辭 .............................................. 25 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 1 1 前言 目前聚苯乙烯已經(jīng)成為繼聚乙烯 （ PE） 和聚氯乙烯 （ PVC） 后的第三大塑料，產(chǎn)量僅次于聚乙烯 （ PE） 和聚氯乙烯 （ PVC） 而位居第三位。結(jié)果表明 十二烷的加入會破壞反應(yīng)體系，使反應(yīng)不能正常進行；攪拌速度過大時會讓聚苯乙烯小球變形；同時，引發(fā)劑的用量不能過少，并可適當(dāng)多加，否則會使聚合成的聚苯乙烯熱的品質(zhì)下降，熱穩(wěn)定性不好；對于有機物丙酮的加入，在丙酮含量低于 10%時對體系 影響不大，所得聚苯乙烯的性能相對穩(wěn)定，但當(dāng)丙酮含量高于 10%時會使聚合所得的聚苯乙烯熱性能下降，至 20%時會破壞原本的反應(yīng)體系使苯乙烯 的聚合不能正常進行 。 相對于本體聚合法制備聚苯乙烯，懸浮聚合法有散熱容易，簡單安全的優(yōu)點，但值得注意的是它會使聚苯乙烯成品中混入少量分散劑殘留物 [2]。 三、 聚苯乙烯的 力學(xué)性能：聚苯乙烯 硬而脆、無延伸性，拉伸至屈服點附近即斷裂。 PS 的流動性十分好，是一種 易于加工的塑料。 二、 高抗沖聚苯乙烯： 耐沖擊性聚苯乙烯是通過在聚苯乙烯中添加聚丁基橡膠北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 4 顆粒的辦法生產(chǎn)的一種抗沖擊的聚苯乙烯產(chǎn)品。高體積分數(shù)下，連續(xù)相太少，就不足以填充分散的液滴之間的空間。液 — 液分散和液滴的聚并構(gòu)成動態(tài)平衡，最終達到一定的平均粒度。 粉末的尺寸愈細，分散在水相中的密度就愈大，液滴的尺寸也就愈小。這些殘余單體分子就只能在其相鄰區(qū)域形成新的大分子．使聚臺物分子鏈間完全被新生成的大分子鏈所填充，若干大分子鏈相互糾結(jié)，無規(guī)和無間隙的粘聚在一起組成統(tǒng)一的相態(tài)，完全固化后最終形成均勻堅硬透明的球珠狀粒子。在一燒杯中分別加入精制后的過氧化苯甲酰 和精制后的苯乙烯單體 20g，用玻璃棒攪拌使其溶解，形成引發(fā)劑 單體混合溶液，此溶液為透明油狀液體。我們設(shè)計了兩次 實驗，實驗⑤和⑥，與上面反應(yīng)條件正常下懸浮聚合合成聚苯乙烯的實驗形成對照，其中實驗⑤為在實驗①的基礎(chǔ)上多加引發(fā)劑過氧化苯甲酰，實驗⑥為在實驗①的基礎(chǔ)上少加引發(fā)劑過氧化苯甲酰 ，研究引發(fā)劑的量對懸浮聚合制備聚苯乙烯的影響。 分析原因可能是十二烷進入到聚苯乙烯懸浮聚合的反應(yīng)體系中，并在懸浮小珠內(nèi)破壞了原本已經(jīng)形成的懸浮小珠的反應(yīng)環(huán)境，致使引發(fā)劑 單體的反應(yīng)體系被破壞，使單體苯乙烯過于分散于反應(yīng)介質(zhì)中，單體苯乙烯不能正 常的進行聚合，形成了一系列的低聚物造成的。 圖 47 實驗②的 DSC曲線 圖 48 實驗②的 TGA曲線 由上圖 47 和圖 48的曲線，使用 DSC60 和 TGA60 的工作站進行分析，得到數(shù)據(jù)：實驗組別②的 Tg為 ℃，分解溫度為 ℃。當(dāng)丙酮的加入量超過 10%時，聚苯乙烯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度隨丙酮的量的增加而下降，分解溫度保持基本穩(wěn)定。在這里我要衷心感謝我的指導(dǎo)老師王瑩老師，感謝她對我這次論文的付出和努力，同時我要感謝鐘俊文老師和李沖老師以及實驗室的各位教師對我試驗部分的指導(dǎo)和支持，再次要感謝學(xué)校對我四年的栽培和給了我這次展示自我的機會。 （二） 致孔劑十二烷的加入會嚴重影響破壞聚苯乙烯懸浮聚合的反應(yīng)體系，致使反應(yīng)不能正常完成。分析原因是攪拌速率過于劇烈致使反應(yīng)的懸浮小珠在反應(yīng)初期和中期便開始變形，導(dǎo)致最終得到的聚苯乙烯呈橢圓形。此次實驗計算產(chǎn)率的方法是： X 100%。 實驗過程和上面 中的實驗組別① 致，裝置也一樣，但在加入引發(fā)劑過氧化苯甲酰和單體苯乙烯后，分別同時加入 3g和 6g 的十二烷， 分別對應(yīng)實驗③和④ 然后再升溫進行反應(yīng)。將沉淀在真空干燥器中干燥。此階段液滴內(nèi)放熱量增多，粘度上升較快，液 滴間粘結(jié)的傾向增大，所以自轉(zhuǎn)化率 20％以后進入液滴聚集結(jié)塊的危險期，同時液滴的體積也開始減小。目前多復(fù)合使用。單體與水未經(jīng)混合，將分成兩層。在這里，單體液滴構(gòu)成分散相，水構(gòu)成連續(xù)相?？砂l(fā)性聚苯乙烯樹脂為通用級聚苯乙烯珠粒在加溫、加壓條件 下，將 6%左右的低沸點物理發(fā)泡劑如正戊烷、石油醚或異戊烷等滲透到珠粒中，使之溶脹即為可發(fā)性 PS 珠粒。但 PS 的耐輻射性好，是最耐輻射的聚合物之一，大劑量輻射時發(fā)生交聯(lián)而變脆。能斷不能彎，斷口處呈蚌殼色銀光。聚苯乙烯懸浮聚合可在 120℃ 150℃下進行，苯乙烯具有熱聚合的特點，不加引發(fā)劑，在 120℃以上，就有較高的聚合速率，在 150℃聚合 2小時，轉(zhuǎn)化率可以達到 85%。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 懸浮聚合制備苯乙烯性能的研究 學(xué) 院： 化工與材料學(xué)院 專 業(yè)： 姓 名： 指導(dǎo)老師： 材料科學(xué)與工程 瞿祺 學(xué) 號： 職 稱： 0605111021 王瑩 講師 中國如果加入適當(dāng)?shù)囊l(fā)劑還可以進一步提高聚合速率，聚苯乙烯使用的引發(fā)劑主要是過氧化苯甲酰（ BPO） 。 聚苯乙烯 的吸水率為 %，稍大于聚乙烯（ PE） ，但對制品的強度和尺寸穩(wěn)定性影響不大。 聚苯乙烯的成型加工性能 一、聚苯乙烯的加工特性：聚苯乙烯 屬無定型樹脂，無明顯熔點，熔融溫度范圍比較寬，可在 120℃ 180℃之間成為流體。 EPS 可用蒸汽模塑法、擠出和注塑等方法生產(chǎn)泡沫塑料制品。處于分散相的單體（液滴）與最終由其形成的聚合物與分散介質(zhì)（連續(xù)相）的溶解 性通常很低。在攪拌剪切力作用下，單體液層將分散成液滴，大液滴受力還會繼續(xù)分散成小液滴，如圖 31 的攪拌階段和大液 滴因表面張力分散的過程。這類物質(zhì)的聚合機理 有 2個分別 圖 33 在單體液滴表面形成保護膜 圖 34 增大單體液滴 運動的內(nèi)阻力的模型圖 如圖 33所示，吸附在表面 , 形成很薄的保護膜；和如圖 34所示，降低表面張力和界面張力 , 使液滴變小，增加單體運動的內(nèi)阻力。轉(zhuǎn)化率達 50％以上時，聚合物的增多使液滴變得更粘稠，聚合反應(yīng)速率和放熱量達到最大，此時若散熱不良．液滴內(nèi)會有微小氣泡生成 .轉(zhuǎn)化率在 70％以后，反應(yīng)速度開始下降，單體濃度開始減小，液滴內(nèi)大分子鏈愈來愈多，大分子鏈活動愈受到限制，粘性逐漸減少而彈性相對增加。純過氧化苯甲酰放入到棕色試劑瓶中，放入干燥器中保存待用 [2]。 最終發(fā)現(xiàn) 兩組實驗都 并無聚苯乙烯小球產(chǎn)生，只是在反應(yīng)液體表面形成一層薄膜。通過計算，各次實驗的產(chǎn)率如下 一頁的 表 43。 不同條件下制得聚苯乙烯的熱性能分析 本次實驗所得的聚苯乙烯經(jīng) 過干燥，最后進行 DSC 和 TGA 的熱分析，分析結(jié)果如下： （一） 正常條件合成的聚苯乙烯： 在正常的聚合條件下，按正常的配方，控制環(huán)境條件進行懸浮聚合制備聚苯乙烯的實驗， 合成出透明的聚苯乙烯小球，并通過 DSC 和 TGA 進行熱分析， 具體數(shù)據(jù)如下圖 45正常條件下的聚苯乙烯 實驗① 的DSC 圖和圖 46正常條件下的聚苯乙烯 實驗① 的 TGA 圖 。 （三） 對于引發(fā)劑過氧化苯甲酰的用量，當(dāng)引發(fā)劑用量不足時，不利于聚合得到的聚苯乙烯的產(chǎn)率提高和它的熱穩(wěn)定性，引發(fā)劑的 過量也 會使產(chǎn)率有所下降，同時嚴重減低了聚苯乙烯的熱穩(wěn)定性能。需要指出的是，由于本人能力和知識有限，此篇論文有許多的不當(dāng)和不足之處，歡迎各位師長和各位學(xué)者們提出寶貴的意見并給予指正，謝謝。 在它對聚苯乙烯的熱穩(wěn)定性能影響方面，當(dāng)丙酮的加入量在 10%以下時，聚苯乙烯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度隨丙酮量的增加而上升，分解溫度也隨丙酮的量的增加而上升。 （二） 因反應(yīng)溫度控制不好致使結(jié)塊的聚苯乙烯：具體數(shù)據(jù)如下圖 47控溫不好致使結(jié)塊的聚苯乙烯實驗②的 DSC圖和圖 48控溫不好致使結(jié)塊的聚苯乙烯實驗②的 TGA 圖。 （一） 對照實驗一：在這組對照實驗中，我在保持其它實驗條件不變的前提下，在反應(yīng)體系中分別加入了 和 的十二烷 ， 最終結(jié)果是致使聚苯乙烯的合成失敗，形成薄膜狀絮狀物質(zhì)，干燥后為透明塊狀固體。 進行對照實驗二（改變催化劑用量） 參考張建麗，遲長龍對聚苯乙烯懸浮聚合 粒度控制的文獻中的資料 [7]， 引發(fā)劑的選擇和用量對聚合速率控制起著重要的作用，而聚合速率直接影響著聚苯乙烯的合成及 粒徑分布。 在室溫下慢慢冷卻至 30— 40℃。這時液滴粘結(jié)聚集的危險期渡過，可提高聚合溫度促使殘余單體反應(yīng)。這類分散劑的作用機理 [1]如 下 圖 35所示 ， 是細粉吸附在液滴表面，起著機械隔離的作用。過小的液滴會聚并形成大液滴。聚合反應(yīng)可以在低體積分數(shù)下施行，但是也要經(jīng)濟上劃算，太低的體積分數(shù)會導(dǎo)致產(chǎn)率太低。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。 PS 熔體屬非牛頓流體，粘度強烈地依賴剪切速率的變化，但溫度的影