文献综述
聚苯乙烯的概况:
聚苯乙烯指的是通过苯乙烯单体经过自由基加聚反应合成的一种聚合物,它是一种无色透明的热塑性塑料。随着时代的进步,科学技术的发展,全球人口增加,各行各业对塑料的需求正在不断增加。塑料材料已经广泛应用于人类生活和工业的各个方面如包装、建筑、家具、家庭用品、电器、电子、运输和农业,全球塑料产量约为每年3.22亿吨[1]。像其他塑料一样,由于聚苯乙烯具有低成本,重量轻,易于制造,通用性,热效率,耐用性和耐湿性好等特点,因此在人类生活和工业中被广泛使用。
聚苯乙烯微球的制备:
目前合成聚苯乙烯微球的方法主要包括乳液聚合法、悬浮聚合法、种子溶胀法、分散聚合法等[2][3]。采用乳液聚合法所制备出的聚苯乙烯微球粒径小,反应中的乳化剂较难除去,影响产率,而且实验成本很高[4],其中无皂乳液聚合是指完全不含乳化剂或仅含少量乳化剂的乳液聚合;悬浮聚合法制备的微球粒径可达100mu;m,但其分散性能差且常伴有粗粉料产生[5];种子溶胀法制备的单分散大粒径的聚苯乙烯球形貌规格往往不统一,实验步骤繁琐,过程难以控制[6][7];分散聚合法往往能制备1-100mu;m单分散的聚苯乙烯微球,实验过程简单易控制[8]。由传统乳液聚合制成的PS胶体球的成分主要包括一个单体(苯乙烯),色散介质(大多为水),乳化剂(表面活性剂)和引发剂(通常水溶性)。在水分散介质中,PS胶体球的大小通常小于1 mu;m,若要制备直径大于1mu;m的单分散的PS胶体球,则需改变分散介质。为此,我们在水醇体系中制备了单分散聚苯乙烯纳米微球,期望使PS微球的大小、球形、单分散性都得到改善。
由于分散聚合法制成的粒径受到很多因素的影响,如分散介质浓度、单体浓度、引发剂浓度、分散剂浓度、反应温度、反应时间等因素[9]。改变分散介质浓度、单体浓度、引发剂浓度、分散剂浓度、反应温度、反应时间等可以改变微球粒径的大小与分散性。
因此寻找最佳的合成条件尤为重要,本课题中采用分散聚合法来合成单分散大粒径聚苯乙烯微球。苯乙烯为单体,聚乙烯基吡咯烷酮(PVP K-30)为分散剂,乙醇 水为分散剂,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,通过控制变量的方法研究单体、分散剂、引发剂及反应时长对合成聚苯乙烯微球及微球粒径大小和分布的影响,通过扫描电镜对微球的形貌进行表征,并应用寻找出的最佳反应条件合成1-2mu;m单分散的聚苯乙烯微球[10]。
聚苯乙烯微球的应用及发展现状
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