【正文】 銀光。 二、 聚苯乙烯的 光學(xué)性能： 透明性好是 PS最大的特點，透光率可達 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]。 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 的耐磨性差，耐蠕變性一般。 四、 聚苯乙烯的 熱學(xué)性能：聚苯乙烯 的耐熱性能不好，熱變形溫度 為 7090℃，只可長期在 6080℃范 圍內(nèi)使用。 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 。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 3 五、 聚苯乙烯的 電學(xué)性能： 聚苯乙烯 電絕緣性優(yōu)良，且不受溫度和濕度的影響。 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。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。熱穩(wěn)定性較好，分解溫度在 300℃以上。 PS 的流動性十分好，是一種 易于加工的塑料。 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、改進制品設(shè)計和合理的模具結(jié)構(gòu)外，還應(yīng)對制品進行熱處理，以消除應(yīng)力。 二、 聚苯乙烯的加工方法： 聚苯乙烯流動性好，加工性能好，易著色，尺寸穩(wěn)定性好。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和擠出機上進行。 一、可發(fā)性聚苯乙烯： 可發(fā)性聚苯乙烯 粒子是用懸浮法，在壓力下添加發(fā)泡劑生產(chǎn)的。這有兩種工藝過程 :擠出或者水蒸汽模塑?？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。②用通用級聚苯乙烯為原料。 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。當(dāng)受到?jīng)_擊時，裂紋擴展的 尖端應(yīng)力會被相對柔軟的橡膠顆粒釋放掉。 聚苯乙烯的應(yīng)用范圍 一、電器制品：聚苯乙烯 兼有透明性和良好的絕緣性，可用于各種電器的配件、殼體及高頻電容器等。 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。 聚苯乙烯 發(fā)泡制品的防震及保溫性能好，可用作包裝和保溫隔熱材料。 Hoffman and Delbruch在 1909 年首次引入了懸浮聚合法這一概念。在這里，單體液滴構(gòu)成分散相，水構(gòu)成連續(xù)相。單體相（或分散相）的體積分數(shù)通常在。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。正常狀態(tài)下，液滴彼此間因為分散相的存在充分而彼此孤立， 聚合就在每個獨立的液滴內(nèi)部進行，并且在大多數(shù)情況下屬自由基聚合。 最初乳化的液滴以及由此而成的聚合物顆粒兩者的尺寸分布就取決于液滴的分裂與液滴的融合這兩種狀態(tài)之間的平衡。 懸浮聚合實質(zhì)上是借助于較強的攪拌和懸浮劑的作用，將單體分散在與單體不相溶的介質(zhì)中，單體以小液滴的形式進行本體聚合，在每個小液滴內(nèi)，單體的聚合過程與本體聚合相似。另一特點是由于采用分散劑，應(yīng) 對最后產(chǎn)物分離、清洗，才能得到純度較高的顆粒狀聚合物。 懸浮聚合的單體液滴分散過程如下圖 31。單體與水未經(jīng)混合，將分成兩層。單體 — 水間的界面張力愈小，愈易分散，形成的液滴也愈小。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。 無分散劑時，攪拌停止后，液滴將聚并變大，最后仍與水分層，如圖 31的凝集過程。 保持懸浮珠滴穩(wěn)定方法： (1)加入某種物質(zhì)以形成珠滴的保護層 (膜 )； (2)增大水相介質(zhì)的粘度，使珠滴 間發(fā)生凝聚時的阻力增加； (3)調(diào)整單體 — 水相界面間的界面張力，加強單體液滴維持自身原有形狀的能力； (4)減少水和粘稠狀珠滴的密度差，即使珠滴易于分散懸浮。當(dāng)轉(zhuǎn)化率較高，如 60%— 70%時，液滴轉(zhuǎn)變成彈性和剛性固體粒子，粘結(jié)性減弱，不再聚并。此外，水 — 單體比、溫度、轉(zhuǎn)化率也有一定影響。 用于懸浮聚合的分散劑大致可以分成兩類，作用機理也有差異。目前多復(fù)合使用。 （二） 精細分布的非水溶解性的無機粉末 如碳酸鎂、碳酸鈣、磷酸鈣、滑石粉等。 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。除顆粒大小和形 狀外，尚需考慮樹脂的透明性和成膜性能等。制備聚氯乙烯時，可選用保護能力和表面張力適當(dāng)?shù)挠袡C高分子作分散劑。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 8 圖 35 無機粉末分散保護作用 懸浮聚合的成粒過程 懸浮聚合的成核成粒分為兩種：均相成核和非均相成核。 如圖 36其成粒過程基本上分為三個階段： 圖 37 均相成核成粒過程圖 (1)聚合反應(yīng)初期：單體在攪拌下分散成直徑一般為 0． 5— 5μm 的均相液滴，在分散劑的保護下， 于適當(dāng)?shù)臏囟葧r引發(fā)劑分解為自由基，單體分子開始鏈引發(fā)。在聚合反應(yīng)的中前期，單體聚合的鏈增長速率較慢，生成的聚合物因能溶于自身單體仍使反應(yīng)液滴保持均相。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。 (3)聚合反應(yīng)后期：當(dāng)轉(zhuǎn)化率達 80％時，單體顯著減北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 9 少，聚合物大分子鏈因體積收縮被緊緊粘結(jié)在一起，殘余單體在這些糾纏得很緊密的大分子鏈間進行反應(yīng)并形成新的聚合物分子鏈 ，使聚合物粒子內(nèi)大分子鏈問愈來愈充實，彈性逐漸消失，聚合物顆粒變得比較堅硬。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。不論是亞顆粒還是顆粒，無論是緊密還是疏松樹脂，在單個液滴內(nèi)亞微觀成粒階段都相同、微觀階段也相似。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 11 苯乙烯單體的精制 試劑的純化對聚合反應(yīng)而言是相當(dāng)重要的，極少量的雜質(zhì)往往會影響反應(yīng)的進程，苯乙烯單體中就含有阻聚劑等添加物和雜質(zhì)，因此使用前需要進行精制， 裝 圖 41 減壓蒸餾裝置圖 置如圖 41，需要用減壓蒸餾。干燥后的聚苯乙烯單體加入到如圖 41 的裝置中進行減壓蒸餾，收集 59℃ — 60℃， 的餾分。 過氧化苯甲酰的精制 過氧化苯甲酰一般以重結(jié)晶法，以氯仿為溶劑，甲醇做沉淀劑，進行精制。純化過程：在 100ml燒杯中加入 5g 過氧化苯 甲酰，慢慢滴加 20ml 氯仿，不斷攪拌使之溶解并過濾不溶物。將沉淀在真空干燥器中干燥。 正常條件下制備聚苯乙烯小球 [2][5] 如下圖 42 裝備好實驗裝置，稱取 的聚乙烯醇，加入至裝備好的 250ml三口瓶中，加入 100ml 去離子水，加熱至 75℃，并開動電機，慢慢攪拌 ，攪拌時要控制好攪拌速度并使攪拌頻率穩(wěn)定，防止溶液產(chǎn)生泡沫， 這時聚乙烯醇 會慢慢溶解，溶液最終變成澄清的液體。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。慢慢開動攪拌并調(diào)節(jié)至合適的攪拌速度，使苯乙烯單體在水中分散， 圖 42 聚苯乙烯懸浮聚合反應(yīng)裝置圖 形成 一定 粒徑的 球形微珠懸浮于水中。調(diào)節(jié)水浴鍋，升溫至 85℃進行反應(yīng)。 保持反應(yīng)溫度和攪拌的速度繼續(xù)反應(yīng) 2 小時，這次珠子已經(jīng)變硬，能聽到小球和反應(yīng)器的碰撞聲，表示大部分單體已經(jīng)聚合完畢，成為聚合物，再升溫至 95℃，使反應(yīng)進一步完成。用紗網(wǎng)過濾，并置于真空干燥箱中保持 60℃進行干燥，最后稱重，標(biāo)記為實驗組別①，稱重、保存在干燥器中供以后進行測試用。同時由于北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2021屆本科生畢業(yè)論文 13 開始時沒有注意這個問題 ，導(dǎo)致體系溫度過高，聚苯乙烯聚合過程中發(fā)生自加速現(xiàn)象，致使最終產(chǎn)物結(jié)塊凝結(jié)，得到乳白色的塊狀固體，將其沖洗、干燥，標(biāo)記為實驗組別②，保存在干燥箱中供以后測試用。 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)。留于結(jié)果討論和分析中分析。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。 進行對照實驗三（在反應(yīng)時加入有機物丙酮） 參考 Chang Jin、 Mao Jinshu、 Chang Qing 等人的 文獻中的資料 [6]，我 們設(shè)計對照實驗三，分別進行 4次實驗，標(biāo)記為實驗⑦、實驗⑧、實驗⑨和實驗⑩，它們分別為加入 5%丙酮、加入 10%丙酮、加入 15%丙酮和加入 20%丙酮到反應(yīng)體系中，與上面 反應(yīng)條件正常的懸浮聚合制備聚苯乙烯的實驗組別①形成對照實驗，研究有機物丙酮對懸浮聚 合制備聚苯乙烯的影響。最后進行后處理，洗滌、過濾、干燥，最后稱重，標(biāo)記好實驗組別，保存于干燥器中待用。 進行對照實驗四（加強攪拌速度） 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]，同時參考潘祖仁