发布时间 : 星期五 文章无皂乳液聚合聚苯乙烯微球论文更新完毕开始阅读c37a1b0802d8ce2f0066f5335a8102d276a261ac
3.6 PS微球粒径与单体用量的关系
随着单体用量增加，反应速率随之加快，在相同时间内可生成较大的聚合物粒子。在无乳化剂的聚合条件下，乳液体系主要依靠在大分子链末端且分布于粒子表面的电解质即引发剂残基-SO42-的电荷而稳定。当单体浓度增加时，体系中聚合物含量增大，而引发剂浓度不变，使单位质量乳胶粒所能结合的电荷量下降，为了维持乳液体系的稳定，粒子只有通过增大粒径而降低比表面积，从而增加其表面电荷量，使体系趋于稳定。因此，单体浓度的增加导致PS微球的粒径增大。
3. 3.2引发剂用量対微球粒径的影响
固定单体用量为0.087mol，NaCl用量为0.85mmol，反应温度T=80℃，反应时间t=12h，搅拌速率保持恒定，过硫酸钾用量对PS微球粒径的影响如表3.2和图3.7所示：
20
表3.2微球粒径与引发剂用量的关系
引发剂/mmol 0.56 0.74 0.892
0.93 0.778
1.11 0.724
1.30 0.605
粒径/μm
1.106
粒径/μm1.11.00.90.80.70.60.50.60.70.80.91.01.11.21.31.4过硫酸钾用量/mmol
3.7 PS微球粒径与过硫酸钾用量的关系
在无皂乳液聚合反应体系中，随着过硫酸钾用量增加，PS的粒径减小。过硫酸钾作为引发剂在反应中起着双重作用，一方面随着其浓度增大，自由基的生成速率相应地增大，与单体碰撞的几率加大，聚合反应速率加快，成核与核聚结速率也加快，聚合物粒径随之减小；另一方面，在无皂乳液聚合体系中聚合物粒子的稳定性是依靠过硫酸钾分解产生的硫酸根离子分布于微球表面产生的乳胶粒子之间的静电斥力，当引发剂浓度增大时，形成的硫酸根离子也随着增多，聚合物粒子周围的硫酸根离子浓度增大，同时胶粒表面结合的硫酸根离子增加，对粒子的稳定作用增大，从而对粒子的凝聚产生阻碍作用，使粒径较小的胶乳粒能够稳定存在，结果是引发剂浓度的增大使粒子数增加，而单
21
体量一定，这样每个成核粒子得到的单体量会减少，最终导致微球粒径减少，因此改变引发剂的浓度是改变PS微球粒径的一种有效途径。
3.3.3离子强度对微球粒径的影响
固定单体用量0.087mol，引发剂用量0.56mmol，反应温度T=80℃，反应时间t=12h，搅拌速率恒定，随着离子强度增大，PS微球粒径逐渐增加，如表3.3和图3.8所示：
表3.3 微球粒径与离子强度的关系
氯化钠/mmol
0.85 0.770
1.20 0.782
1.70 0.834
2.22 0.865
2.56 0.887
粒径/μm
微球粒径/μm0.90 0.880.860.840.820.800.780.760.81.01.21.41.61.82.02.22.42.6氯化钠用量/mmol
3.8 PS微球粒径与离子强度的关系
22
对于无皂聚合反应体系来说，所用的引发剂为离子型引发剂过硫酸钾，其分裂的碎片吸附在聚合物周围，产生静电排斥力作用保持体系的稳定。当加入NaCl电解质时，根据DLVO理论，随着离子强度增大，乳胶粒双电层变薄，静电排斥力逐渐下降，体系变得越来越不稳定，使得初始粒子失去稳定性而彼此凝结，最终形成粒径较大的聚合物微球。但体系的离子强度增大到一定程度时对聚合物粒径的影响就变得很小了。
3.3.4 PS微球的粒径分布
图3.9为在苯乙烯用量为0.087mol，过硫酸钾用量为1.30mmol，NaCl用量为2.56mmol，反应温度为80℃，反应时间为12h的聚合条件下所得PS微球的粒径分布图。激光粒度仪测定的结果显示PS微球的平均粒径约为0.83μm，粒径的分布主要集中在0.6到1μm之间，粒径分布相对较好。
30 含量/%2010500.600.650.700.750.800.850.900.951.00粒径/μm 15
3.9 PS微球的粒径分布图（聚合条件：苯乙烯用量为0.087mol，过硫酸钾用量为1.30mmol，NaCl用
量为2.56mmol，反应温度为80℃，反应时间为12h）。
23