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实验三 苯乙烯的悬浮聚合
1.1 实验类型
验证性实验 1.2 实验目的与任务
（1）通过是实验掌握悬浮聚合的实施方法，了解配方中各组分的作用。
（2）通过对聚合颗粒均匀性和大小的控制，了解分散剂，升温速度、搅拌浆型、搅拌速度等对悬浮聚合的影响。
1.3 预习要求
复习悬浮聚合的原理，聚合过程以及悬浮聚合的影响因素。 1.4 实验原理
悬浮聚合是依靠激烈的机械搅拌使含有引发剂的单体分散到与单体互不相溶的介质中实现的，由于大多数烯类单体只微溶于或几乎不溶于水，悬浮聚合通常都以水为介质。在进行水溶性单体如丙烯酰族的悬浮聚合时，则应当以憎水性的有机溶剂如烷烃等作分散介质，这种悬浮聚合过程被称为反相悬浮聚合。
在悬浮聚合中，单体以小油珠的形式分散在介质中，每个小油珠都是一个微型聚合场所，油珠周围的介质连续相则是这些微型反应器的热传导体。因此，尽管每个油珠中单体的聚合与本体聚合无异，但整个聚合体系的温度控制还是比较容易实现的。
悬浮体系是不稳定的，尽管加入悬浮稳定剂可以帮助稳定单体颗粒在介质中的分散，稳定的高速搅拌与悬浮聚合的成功关系极大。搅拌速度还决定着产品聚合物颗粒的大小，一般说来，搅速越高则产品颗粒越细。产品的最终用途决定着搅拌速度的大小，因为用于不同场合的树脂颗粒应当有不同的颗粒度，用作离子交换树脂和泡沫塑料的聚合物颗颗应当比1mm还大一些，而用作牙科材料的树脂颗粒的粒径则应小于0.1mm，直径为0.2一0.5mm的树脂颗粒则比较适于模塑工艺。悬浮聚合体系中的单体颗粒存在着相互结合形成较大颗粒的倾向，特别是随着单体向聚合物的转化，颗粒的粘度增大，颗粒间的粘连便越容易，这个问题的解决在大规模工业生产中有决定性的意义，因为分散颗粒的粘连结块不仅可以导致散热困难和爆聚，还可能因使管道堵塞而造成反应体系的高压力，只有当分散颗粒中单体转化率足够高、颗粒硬度足够大时，粘连结块的危险才消失。因此，悬浮聚合条件的选择和控制是十分重要的。
工业上常用的悬浮聚合稳定剂有明胶、羟乙基纤维素、聚丙烯酰胺和聚乙烯醇等，这类亲水性的聚合物又都被称为保护胶体。另一大类常用的悬浮稳定剂是不溶于水的无机物粉末，如硫酸钡、磷酸钙、氢氧化铝、钛白粉、氧化锌等等，其中工业生产聚苯乙烯时采用的一个重要的无机稳定剂是二羟基六磷酸十钙(Ca10(PO4)6(OH)2)。
本实验进行苯乙烯的悬浮聚合，若在体系中加入部分二乙烯基苯，产物具有交联结构
并有较高的强度和耐溶剂性等，对用作制备离子交换树脂的原料。
1.5 仪器及药品
三口烧瓶、回流冷凝管、搅拌器、固定夹及铁架、加热器、温度计、量筒、烧杯。 苯乙烯单体45g、聚乙烯醇1.0g、过氧化二苯甲酰(BPO)0.45g、蒸馏水。
1.6 实验装置
1.7 实验内容与步骤
(1) 取250m1三口烧瓶置于铁架上，装上搅拌设备、温度计、回流冷凝管及加热器。如图
1.1所示。
(2) 取105ml蒸馏水，加入1.08聚乙烯醇，开动搅拌并升温至900C，保温2小时，使聚乙
烯醇完全溶解。
(3) 称取45g苯乙烯单体，加入0.45g过氧化二苯甲酰，室温完全溶解后，倒入三口瓶内并
缓慢加热升温至90℃。
(4) 保持此温度并以适当的搅拌速度搅拌4—5小时，待无回流现象时，停止反应。 (5) 反应完毕后，冷印至室温。将粒状物用砂芯滤斗过滤，用水洗涤3—4次，抽干后．放
入60℃烘箱中烘干。可得直径0.5—1.0mm的珍珠粒状物，称重，并计算产率。
1.8 注意事项
[1] 由于苯乙烯单体中常加有阻聚剂和含有杂质，使用之前需先蒸馏除去阻聚剂及杂质。 [2] 是否得到珠状聚合物与搅拌速度关系密切，产品的最终用途决定着搅拌速度的快慢。
1.9 实验报告要求
实验报告及预习报告要书写工整，应包括实验目的与任务，实验原理，仪器设备与试剂，实验内容与步骤，实验原始记录，数据分析与结果讨论，思考问题解答等内容。
1.10实验成绩评定
本实验考核学生的基本操作；实验态度；观察、思考及分析问题解决问题的能力；评分主要以下五项内容作依据：
（1）. 预习及预习报告情况，占10％。 （2）. 实验态度和操作规范情况，占40％。 （3）. 结果的准确度与精密度，占30％。 （4）. 实验报告的书写情况，25％。
(5）. 实验台面的卫生，仪器及所用试剂的复位情况，占5％。 (6）．有下列情况之一的本次成绩不及格： ａ．未经老师允许擅自通电启动机器；
ｂ．末能制备出填充试样的试片而采用其它试片取得结果而弄虚作假修改试验结果者； ｃ．仪器设备安装使用有多处错误，实验操作不规范指正后重犯； d.由于个人原因损坏设备、仪器；使实验无法完成
1.11 思考题
[1] 影响粒径大小的因素有哪些？如何控制悬浮聚合产物粒径大小？ [2] 添加食盐后，对粒径大小有何影响？其作用如何？ [3] 搅拌速度大小，对粒径有何影响？ [4] 用悬浮聚合法聚合单体的缺点是什么？
1.12 参考资料
[1] 张举贤主编.高分子科学实验.河南大学出版社，1997年2月
[2] 北京大学化学系高分子教研室编.高分子实验与专论.北京大学出版社，1990年7月