【導讀】凝集作用大及表面反應能力強等特性。它在許多領域有著重要的作用，例。本文采用乳液聚合法制備出了粒度在20~50nm的聚苯乙烯。微球的粒度及單分散性的影響。研究發(fā)現(xiàn)，微球平均粒徑隨單體濃度升高。而增大，隨乳化劑用量的增加先增大后減小，隨溫度的升高而減小。同時嘗試超聲乳液聚合法制備PS微。隨超聲時間延長而增大。

　　

【正文】 same to which in the table 21. 河南理工大學本科畢業(yè)論文 21 圖 33 溫度對平均粒徑的影響 Figure 33The impact of temperature on the average particle size(與圖放在一頁！ ) 從圖 33 可以看出在三種溫度下制備的微球平均粒徑均在 50nm 以上，但溫度是 80℃ 時微球平均粒徑最小，因此在隨后的實驗條件中反應溫度設置為 80℃ 。同時可得出溫度的高低對 PS 微球平均粒徑的影響，即微球的平均粒徑隨溫度的升高而降低。由表 33 中實驗數(shù)據(jù)可知微球單分散性先增大后減小。 在乳液聚合反應過程中，按照 Harkins 的理論，苯乙烯乳液聚合的主要場所在增溶膠束內。對乳液聚合的成核階段而言，隨著反應體系溫度的升高，自由基生成速率增加，使水相中自由基濃度增大，導致自由基從水相向乳膠粒中擴散速率增加，即成核速率增大，可生成更多的乳膠粒，導致粒徑減??；而且當溫度升高時，水相中自由基濃度增大，在水相中成核和聚合幾率增大，水相中的聚合反應加速，生成更多的齊聚物鏈。另外，在實驗中還發(fā)現(xiàn)，如果反應前預先攪拌一段時間，乳化劑能充分分散，膠束直徑均勻，增溶單體量一致，所得微球的粒徑會更加均勻。此外，溫度為 70℃ 時，最后所得微球懸浮液出現(xiàn)分 層，及部分單體未反應。 乳化劑用量對粒徑大小的影響及結果分析 表 34 乳化劑對平均粒徑的影響 Table 34 The impact of emulsifier on the average particle size 編號 T∕℃ mm/g me/g mi/g mw/g d/nm PDI 4 80 56 5 80 56 6 80 56 7 80 56 8 80 56 河南理工大學本科畢業(yè)論文 22 圖 34 乳化劑對平均粒徑的影響 Figure 34 The impact of emulsifier on the average particle size 從圖 34 可以看出乳化劑的用量為 、 時制備出粒徑為 PS微球。同時可得出乳 化劑用量對 PS微球平均粒徑的影響。微球粒徑先是隨乳化劑濃度提高而減小，粒徑分布變寬。但其后微球粒徑隨乳化劑濃度的提高卻增大。 乳液聚合法制備 PS 微球的粒徑能否在納米粒子范圍內，關鍵取決于乳化劑的用量。這是因為在一定范圍內乳化劑用量越多，在水中形成膠束越多，反應時就能形成更多的乳膠粒，同時乳化劑用量多，可使聚合期間乳膠粒的增長得到充足的乳化劑補充，最終形成更多的乳膠粒。這樣，一定量的單體在更多的乳膠粒內聚合，因此產物的粒徑隨著乳化劑濃度的增加而減小。但是苯乙烯磺酸鈉是反應性乳化劑，除了乳化作用外，還參與聚合反 應，因而乳膠粒粒徑及其分布的變化趨勢與理想乳化劑有很大不同。由于反應性乳化劑參與反應，其濃度有不斷減小趨勢，最終乳液中的乳化劑起理想乳化劑的量可能趨近恒值，所以當反應性乳化劑濃度增大時，其粒徑仍可能減小、分布變窄。即當反應性乳化劑用量較小時，乳化劑對粒徑及其分布的作用趨勢與理想乳化劑相似；但隨著反應性乳化劑用量增加，其在聚合前期手自由基碰撞的幾率增加，反應趨勢加大，導致到反應后期附著在聚合物表面的乳化劑濃度減小，這種減小趨勢必導致粒徑有限增加和粒徑分布有限變窄。所以會出現(xiàn)上述結論。 河南理工大學本科畢業(yè)論文 23 單體用量對粒 徑大小的影響及結果分析 表 35 單體對平均粒徑的影響 Table 35 The impact of monomer on the average particle size 編號 T∕℃ mm/g me/g mi/g mw/g d/nm PDI 9 80 56 10 80 56 11 80 56 12 80 56 圖 35 初始單體濃度對平均粒徑的影響 Figure 35 The impact of the initial monomer concentration on the average particle size 從圖 35 可以看出在單體用量為 的條件下制備出平均粒徑為 PS微球，并得出單體的用量對 PS微球平均粒徑的影響。微球粒徑隨單體用量增加而增大，粒徑分布變寬。 乳膠粒在很短暫的成核階段生成，成核階 段終點處的單體轉化率很?。s 2％ ~5％）。在此階段絕大部分單體貯存于單體珠滴中，固單體加入量對成核影響不大，乳膠粒數(shù)目幾乎不發(fā)生變化。而在乳膠粒數(shù)目不變的前提下，單體加入量增加時，乳膠粒的體積就會增大，固在乳化劑用量一定時乳膠粒的平均粒徑隨單體增加而增大，反應最終所得聚苯乙烯微球粒徑增大。 河南理工大學本科畢業(yè)論文 24 超聲時間對粒徑大小的影響 表 36 超聲時間對平均粒徑的影響 Table 36 The ultrasonic time on the average particle size 編號 T∕℃ mm/g me/g mi/g mw/g t/min PDI 13 80 56 5 14 80 56 10 從表 36 可以看出乳化劑和單體的超聲時間對 PS 微球平均粒徑的影響。微球粒徑隨超聲時間的延長而增大，粒徑分布變寬。 小結 根據(jù)上述 PS微球制備工藝條件的調控，制備出了粒徑大小在 2050nm的單分散 PS微球，同時得出各種因素對 PS微球粒徑的影響?？梢钥闯鲭S溫度的升高， PS膠 體微球的粒徑逐漸減小；乳化劑用量的增加， PS膠體微球的粒徑先減小后增大；初始單體濃度越高， PS膠體微球的粒徑越趨于增大；隨超聲時間延長， PS膠體微球的粒徑增大。 河南理工大學本科畢業(yè)論文 25 第 4章 結論與展望 為實現(xiàn)粒度在 2050nm范圍內小粒度 PS 微球的制備，本論文在對乳液聚合法工藝過程研究的基礎上，對影響 PS 微球粒度的主要因素乳化劑濃度、單體濃度、溫度等因素進行了系統(tǒng)研究，同時引入超聲分散的手段來降低成核前增溶膠束的尺度的方法，考察了超聲時間的影響。研究表明： 1. 乳化劑用量增加，微球的粒徑先減小后增大，粒徑分 布先增大后減小。 2. 單體濃度增加，微球的粒徑增大，粒徑分布增大。 3. 反應溫度升高時，微球的粒徑逐漸減小，粒徑分布先增大后減小。 4. 超聲時間延長，微球的粒徑增大，粒徑分布增大。 通過研究，當苯乙烯的質量為 ，水的質量為 56g，苯乙烯磺酸鈉的質量為 ，過硫酸鉀的質量為 ，溫度為 80℃ 的實驗條件下成功制備出平均粒徑為 的單分散聚苯乙烯微球。 展望 納米級單分散聚合物微球已應用到許多科學技術領域，如在掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、激光散射粒度儀等儀器 的精確測量中可以作為粒度標準物質，在光子晶體制備中作為膠粒晶體自組裝的原料，并且在合成大孔分子篩以及作為微膠囊制備中的模板等方面有重要作用。鑒于單分散性聚合物微球的廣泛應用，制備單分散性更好的高聚物微球有待于今后的進一步研究。本論文沒給出的 2050nm 的單分散聚苯乙烯微球的最佳聚合條件，所以這方面有待于進一步研究，具體為單體的濃度，乳化劑的用量，引發(fā)劑的用量。另外，聚苯乙烯微球的分子量、規(guī)整度及膠體顆粒的穩(wěn)定性未作研究，今后應該在這方面進行深入的研究。同時未對超聲分散的方法所得結果深入分析，這也是今后重要 的研究方向。河南理工大學本科畢業(yè)論文 26 參 考 文 獻 1 馬光輝，蘇國志 . 高分子微球材料 [M]，北京：化學工業(yè)出版社， 20xx， 6 2 陳勝利，董鵬，劉麗霞等 . 單分散膠體顆粒的應用研究進展，過程工程學報，(2):188196 3 曹同玉 ,戴兵 ,戴俊燕．單分散大粒徑聚合物微球的合成及應用，高分子通報 4 曹同玉 . 聚合物乳液合成原理、性能及應用 [M]， 北京 :化學工業(yè)出版社， 1997年第 1 版 5 K. Li, H. D. H. Stover. Highly Crosslinked Micronrange Polymer Mic rospheres by Dispersion Polymerization of Divinylbenzene, J Polym Sc i, Part A: Polym Chem., 1993, 31: 24732479 6 張凱，傅強，黃渝鴻等 . 聚苯乙烯單分散微球粒徑可控性探討，離子交換與吸附，20xx, 22(2): 140145 7 胡杰，袁新華 . 分散聚合制備聚苯乙烯微球 [J]， 江蘇大學學報（自然科學版）， 萬方數(shù)據(jù) 8 張光華，周曉英，劉 靜 . 分散聚合法制備 單分散交聯(lián)聚苯乙烯微球 [J]， 功能高分子學報， 20xx, 21(4): 401~404, 416 9 程艷玲，邱俊英 . 超聲輻照分散聚合制備聚苯乙烯納米微球 [J]， 應用化學， （ 10）： 1217~1220 10 , R. KaHraman, E. Piskin. Monosize Polystyrene Mic robeads by Dispersion Polymerization [J], . Polym. Sci., 1993, 50: 303? 11 王東波，馮玉杰，韓俐偉等 . 乳液聚合制備聚苯乙烯納米微球 [J]， 化工新型材料， 20xx， 35（ 8）： 48~49 12 弭勇，趙彥生，劉永梅，等 . 乳液法聚苯乙烯納米微球的制備 [J]，化學與生物工程， 20xx， 23（ 1）： 10~12 13 邱桂花，夏和生，王琪 . 超聲輻照乳液聚合研究進展 [J]，高分子材料科學與工程，.(2):3942. 14 巫輝，明三軍，郭麗萍等 . 種子乳液聚合制備單分散聚苯乙烯乳膠粒 [J]，武漢理工大學學報， 20xx， 28（ 10）： 24~27 河南理工大學本科畢業(yè)論文 27 15 顧井麗，曹堃，黃源 . 無皂乳液聚合制備亞微米級單分散聚苯乙烯微球 [J]， 合成橡膠工業(yè)， 20xx， 27（ 4） :213~216 16 儲鴻，王志英 . VPE 引發(fā)的苯乙烯無皂乳液聚合研究 [J]， 20xx， 35（ 1）： 31~34 17 石巖，王小妹 . 微乳液聚合及其影響因素 [J]，中國涂料， 20xx,21(2):4143 18 金鳳友，王可答，樊鐵波 . 微乳液聚合的原理及應用 [J]， 綏化學院學報， 20xx,28(3):16817 19 馮?？拢?. 通過可控微乳液聚合制備聚苯乙烯超微粒子 [J]，高分子材料科學與工程， 20xx， 21(4):117~120 20 潘祖仁 .高分子化學（第四版） [M]，北京：化學工業(yè)出版社， 21 趙俊穎，袁桂梅，董鵬，等 . 聚苯乙烯微球粒度標準物質的研制和定值，塑料工業(yè)， 20xx,36(6):4144 22 , , , , Largescale Synthesis of a Silicon Photonic Crystal with a Complete Threedimensional Bandgap Near Micrometres, Nature, 20xx, 405: 437400 23 張則斌 ,倪柳美，沈啟舜等 . 有機聚合物全光開關的實驗研究， 上海交通大學學報 ， 1997(10): 3133 河南理工大學本科畢業(yè)論文 28 致 謝 在這里我要特別感謝我的導師 ***老師對我的指導和幫助。在我的畢業(yè)設計實驗中，他在各個方面都給予了我無微不至的關懷，導師淵博的知識，開闊的學術思維，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，寬以待人的胸襟，忘我的敬業(yè)精神，勤勉的工作作風，所有這些都將使我終生受益。 在整個論文完成過程中，遇到過很多難題，王老師 耐心的指導我，鼓勵我，給我很大的支持和幫助，同時教給我很多知識和掌握學習的方法。在論文即將完成之際，謹向王老師致以崇高的敬意和深深地感謝！ 感謝小組同學 ***、 **、 ***等同學還有 **師兄在實驗中給予的協(xié)助和生活上的幫助！ 感謝四年來所有教導和幫助過我的老師，感謝所有與我一起度過四年大學生活的同學們，因為他們使我的大學生活留下了許多美好的回憶，為我的大學畫上了一個完滿的句號！ 最后，還要感謝我的父母，感謝他們一直以來對我生活的關懷和疼愛、求學途中的理解和支持，他們寄予我的殷切期望，成為我勤奮學習、刻苦努力 的精神動力源泉。