【導(dǎo)讀】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，文使用的數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。DSC和TGA分析不同條件下制的的聚苯乙烯的熱性能。結(jié)果表明十二烷的加入會(huì)破壞反應(yīng)。量不能過少，并可適當(dāng)多加，否則會(huì)使聚合成的聚苯乙烯熱的品質(zhì)下降，熱穩(wěn)定性不好；原本的反應(yīng)體系使苯乙烯的聚合不能正常進(jìn)行。目前聚苯乙烯已經(jīng)成為繼聚乙烯和聚氯乙烯后的第三大塑料，產(chǎn)量僅次于聚乙烯和聚氯乙烯而位居第三位。

　　

【正文】 低，在反應(yīng)的升溫過程中就會(huì)大量沸騰揮發(fā)，影響并破壞原本的聚合體系，最終使反應(yīng)聚合不均，在過氧化苯甲酰 苯 乙烯的懸浮小珠中造成類似于非均相聚合的結(jié)果，甚至導(dǎo)致聚合的失敗。 （四） 對照實(shí)驗(yàn)四：這組對照實(shí)驗(yàn)在保持其它實(shí)驗(yàn)條件一致的前提下，讓整個(gè)實(shí)驗(yàn)從一開始便保持在一個(gè)劇烈的攪拌速度之下。在產(chǎn)率方面，并無多少影響，差別不大，說明攪拌速率對聚苯乙烯的產(chǎn)率影響不大。但觀察所合成的聚苯乙烯，顆粒分布不均，并有不少聚苯乙烯微球變型，成為橢圓形。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。 不同條件下制得聚苯乙烯的熱性能分析 本次實(shí)驗(yàn)所得的聚苯乙烯經(jīng) 過干燥，最后進(jìn)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(jìn)行懸浮聚合制備聚苯乙烯的實(shí)驗(yàn)， 合成出透明的聚苯乙烯小球，并通過 DSC 和 TGA 進(jìn)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(shí)驗(yàn)① 的DSC 圖和圖 46正常條件下的聚苯乙烯 實(shí)驗(yàn)① 的 TGA 圖 。 圖 45 實(shí)驗(yàn) ① 的 DSC圖 圖 46 實(shí)驗(yàn)①的 TGA圖 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 18 通過 DSC60 工作站和 TGA60 工作站軟件處理數(shù)據(jù)，由 DSC 曲線求得實(shí)驗(yàn)①的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 Tg 為 ℃；由 TGA 曲線求得實(shí)驗(yàn)①的分解溫度為 ℃，處于正常的聚苯乙烯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和分解溫度范圍，熱性能正常 [8]。 （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(shí)驗(yàn)②的 DSC圖和圖 48控溫不好致使結(jié)塊的聚苯乙烯實(shí)驗(yàn)②的 TGA 圖。 圖 47 實(shí)驗(yàn)②的 DSC曲線 圖 48 實(shí)驗(yàn)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(jìn)行分析，得到數(shù)據(jù)：實(shí)驗(yàn)組別②的 Tg為 ℃，分解溫度為 ℃。由此可知，由于溫度控制不當(dāng)，導(dǎo)致聚苯乙烯的聚合過程中發(fā)生自動(dòng)加速現(xiàn)象，所得到的聚苯乙烯熱 穩(wěn)定 性能大幅度下降。 （三）改變引發(fā)劑 BPO 的用量合成的聚苯乙烯：這一組對照實(shí)驗(yàn)共有 2個(gè)實(shí)驗(yàn)，分別為實(shí)驗(yàn)⑤和實(shí)驗(yàn)⑥，它們的曲線圖如下 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 19 圖 49 實(shí)驗(yàn)⑤的 DSC曲線圖 圖 410 實(shí)驗(yàn)⑤的 TGA曲線圖 通過工作站的軟件進(jìn)行分析得出實(shí)驗(yàn)⑤的聚苯乙烯的 Tg 為 ℃，分解溫度為 ℃。 實(shí)驗(yàn)⑥少加 BPO 的 DSC 和 TGA 曲線圖數(shù)據(jù)如下圖： 圖 411 實(shí)驗(yàn)⑥的 DSC曲線圖 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 20 圖 412 實(shí)驗(yàn)⑥的 TGA曲線圖 通過軟件分析得實(shí)驗(yàn)⑥的 Tg為 ℃，分解溫度為 ℃。 通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對比，少加 引發(fā)劑 過氧化苯甲酰的實(shí)驗(yàn)組別⑥的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度比正常反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)①和多加引發(fā)劑過氧化苯甲酰的實(shí)驗(yàn)⑤的要低很多，分析可能是因?yàn)橐l(fā)劑的減少，導(dǎo)致分配到每個(gè)懸浮小珠中的引發(fā)劑量減少，進(jìn)而使得單體苯乙烯的聚合 速度和程度受影響，最終獲得的產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性也比較差。 （ 四 ） 加入丙酮聚合而成的聚苯乙烯：這一組對照實(shí)驗(yàn) 組 共有 4個(gè)實(shí)驗(yàn)，分別為實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)⑦、實(shí)驗(yàn)⑧、實(shí)驗(yàn) ⑨ 和實(shí)驗(yàn)⑩，其中實(shí) 驗(yàn) ⑩ 由于未得到聚苯乙烯成品，因此沒有熱分析的圖譜，其它三組數(shù)據(jù)如下： 圖 413 實(shí)驗(yàn) ⑦ 的 DSC 曲線圖 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 21 圖 414 實(shí)驗(yàn) ⑦ 的 TGA 曲線圖 通過工作站軟件分析得，實(shí)驗(yàn)⑦加入 5%的 Tg 為 ℃，分解溫度為 ℃。 具體分析在下面再進(jìn)行對照實(shí)驗(yàn)三的整體數(shù)據(jù)分析 見 實(shí)驗(yàn)⑧的 DSC和 TGA曲線圖如下： 圖 415 實(shí)驗(yàn)⑧的 DSC曲線圖 圖 416 實(shí)驗(yàn)⑧的 TGA曲線圖 通過工作站分析得實(shí)驗(yàn)⑧的 Tg 為 ℃，分解溫度為 ℃。 實(shí)驗(yàn) ⑨ 的 DSC 曲線和 TGA 曲線如下 圖： 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 22 圖 417 實(shí)驗(yàn) ⑨ 的 DSC圖 圖 418 實(shí)驗(yàn) ⑨ 的 TGA圖 通過工作站軟件分析出實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) ⑨ 的 Tg 為 ℃，分解溫度為 ℃。 綜合對照實(shí)驗(yàn)組三的數(shù)據(jù)，列表分析它們的熱性能，具體見下表 44： 表 44 對照實(shí)驗(yàn)組三的各小組的聚苯乙烯的熱性能 實(shí)驗(yàn)組別 實(shí)驗(yàn)⑦ 實(shí)驗(yàn)⑧ 實(shí)驗(yàn) ⑨ 實(shí)驗(yàn) ○10 Tg/℃ — 分解溫度 /℃ — 從上面的數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)丙酮的加入量在 10%以下時(shí)，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。當(dāng)丙酮的加入量超過 10%時(shí)，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。當(dāng)丙酮的加入量達(dá)到 20%時(shí)聚合反應(yīng)不能正常進(jìn)行。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 23 5 結(jié)論 通過設(shè)計(jì)改變聚苯乙烯懸浮聚合過程中的反應(yīng)條件，合成不同環(huán)境下聚合的聚苯乙烯，并對它們進(jìn)行產(chǎn)率的比較和對他們進(jìn)行熱分析，最終得出的結(jié)論是： （一） 如果反應(yīng)過稱中未能控制好反應(yīng)的溫度，不能讓溫度穩(wěn)定地維持在正常的水平，會(huì)對最終聚合 得到的聚苯乙烯的產(chǎn)率和熱穩(wěn)定性都有所下降。 （二） 致孔劑十二烷的加入會(huì)嚴(yán)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。 （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(shí)，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(huì)使產(chǎn)率有所下降，同時(shí)嚴(yán)重減低了聚苯乙烯的熱穩(wěn)定性能。 （四）對于有機(jī)物丙酮的加入，在它對聚苯乙烯產(chǎn)率的影響方面，丙酮的加入，使懸浮聚合法制得的聚苯乙烯的轉(zhuǎn)化率有所上升，且當(dāng)丙酮所占比重低于 10%時(shí)，隨著丙酮比重的加大，聚苯乙烯的轉(zhuǎn)化率也不斷增加 ，在 10%達(dá)到最多，當(dāng)丙酮所占比重超過 10%時(shí)，轉(zhuǎn)化率隨著比重的增加而下降，而且當(dāng)丙酮占比重為20%時(shí)，已經(jīng)不能正常合成聚苯乙烯，此時(shí)所得的為大量絮狀物。 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(shí)，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。當(dāng)丙酮的加入量超過 10%時(shí)，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。當(dāng)丙酮的加入量達(dá)到 20%時(shí)聚合反應(yīng)不能正常進(jìn)行。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 24 參考文獻(xiàn) [1]潘祖仁：《高分子化學(xué)》 [M]，化學(xué)工業(yè)出版社 1998 年版。 [2]何衛(wèi)東：《高分子化學(xué)》 [M]，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社 2021 年版。 [3]張留成 瞿雄偉 丁會(huì)利：《高分子材料基礎(chǔ)》 [M]，化學(xué)工業(yè)出版社 2021 年版。 [4]黃銳 曾邦祿：《塑料成型工藝學(xué)》 [M]，中國輕工業(yè)出版社 1996 年版。 [5]魯藝 馬喬：《苯乙烯的自由基和陰離子聚合及聚苯乙烯的表征》 [C]，武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院，武漢 430072。 [6] Chang Jin， Mao Jinshu， Chang Qing， Chen Yirui， Zhu Meiguang：《 聚苯乙烯免疫微球 的制備及評價(jià)》 [C]。 [7] 張建麗 遲長龍 ：《 苯乙烯懸浮聚合粒度的控制 》 [J]， 河南工程學(xué)院學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版 ) 2021 年 3月第 1 期 ，第 20 卷。 [8] 張敏華 李春華 姜浩錫 ：《 熱重質(zhì)譜法研究聚苯乙烯熱降解機(jī)理 》 [J]， 化工進(jìn)展 2021 年第 27卷第 4期 ，第 610頁。 [9]Flory P L.:《 Principles of Polymer Chemistry》 [M],Ithaca, New York: Cornell University Press,1953. [10]Blackley D C.:《 Emulsion Ploymerization》 [M]， London:Applied Science Publishers Ltd.,1957. 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 25 謝 辭 大學(xué)四年的美好時(shí)光隨著此篇論文的完成劃上了一個(gè)完美的句號，此次的論文設(shè)計(jì)，讓我充分認(rèn)識到了自己能力的不足，特別是基本專業(yè)知識功底的不扎實(shí)，但在指導(dǎo)老師王瑩老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下，通過自己的努力，終于如期完成了此次的論文。這次論文設(shè)計(jì)從選題到最后的交稿，無不凝聚了老師的心血和汗水，在我的 論文設(shè)計(jì)期間，王老師為我提供了許多的專業(yè)指導(dǎo)和富有創(chuàng)造性的建議，為我論文設(shè)計(jì)的完成鋪平了道路。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(shí)我要感謝鐘俊文老師和李沖老師以及實(shí)驗(yàn)室的各位教師對我試驗(yàn)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(jī)會(huì)。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。