单分散性聚苯乙烯微球的制备.docx
单分散性聚苯乙烯微球的制备与表征摘要： 利用无皂乳液聚合1,2，在苯乙烯的乳液聚合体系中引入适量的苯乙烯磺酸钠参与共聚合。聚合过程中分两阶段料，第一阶段中苯乙烯磺酸钠与苯乙烯的比例是打算乳胶粒粒径及单分散 性的关键因素。当反响到达较高的转化率时，参加其次阶段单体混合物，此阶段中的苯乙烯磺酸钠与苯乙烯的比例打算了最终胶粒外表电荷密度。利用上述两阶段无皂乳液聚合法制备了粒径在100 400nm，单分散性较好,外表电荷密度较高并且具有核壳构造的乳胶粒。在此根底上，争论了的第一阶段中苯乙烯和苯乙烯磺酸钠的比例对乳胶粒粒径的影响以及乳胶粒粒径对微球外表电荷密度的影 响。abstract: appropriate amount of sodium styrene sulfonate is introduced into the system of styrene emulsion polymerization in copolymerization by using emulsifier-free emulsion polymerization. the polymerization process is divided into two stages, in the first stage the ratio of sodium styrene sulfonate and styrene is the key factor which determines latex diameter and the monodispersity. when the reaction achieves high conversion rate, the second stages monomer mixture is added into the reactant. the ratio of the sodium styrene sulfonate and styrene in this stage determines theparticles final surface charge density. through the above two stages by emulsifier-free emulsion polymerization, latex particle of particle size of 100400nm, good monodispersity, high surface charge density with the core-shell structure is successfully prepared. on this foundation, the influence of the ratio of styrene and sodium styrene sulfonate in the first stage on latex particle diameter and the influence of latex particle diameter on the microspheres surface charge density are discussed.关键词： 无皂乳液聚合；单分散；高外表电荷密度；聚苯乙烯微球key words: emulsifier-free emulsion polymerization； monodispersity；high surface charge density；polystyrene spheres0 引言聚合物微球具有比外表积大，吸附性强，凝集作用大及外表反响力量强等特性，有着广泛的应用前景3,4。微米级颗粒度均匀的聚合物微球，作为功能高分子材料，在分析化学、生物化学、免疫医学、标准计量以及某些高技术领域中有着广泛的用途，因而对这类材料的争论越来越引起了重视5,6。1 试验局部1.1 试剂与仪器 苯乙烯st，分析纯，天津市风船化学试剂科技，聚合前单体先用w=0.40 的氢氧化钠水溶液洗涤三次， 除去单体中的阻聚剂，然后用蒸馏水洗涤至中性，洗涤后的单体再经过减压蒸馏，短期存放于冰箱中备用；苯乙烯磺酸钠nass， 95%，j&kchemic；碳酸氢钠，分析纯，天津市科密欧化学试剂；过硫酸钾kps，分析纯，天津市科密欧化学试剂开发中心；亚硫酸氢钠，分析纯，中国医药集团上海化学试剂公司；氢氧化钠，分析纯，天津市风船化学试剂科技。d2023w 电动搅拌机，上海司乐仪器厂；rq-250b 型超声波清洗器， 昆山市超声仪器；85-2 型恒温磁力搅拌器，上海司乐仪器；gl-21m 高速冷冻离心机，湘仪离心机仪器。1.2 苯乙烯微球的制备 聚合反响在圆底三口瓶中进展。先将水浴温度上升至 70，使其到达温度稳定，然后参加单体st与蒸馏水，调整磁力搅拌器转速至 300 转/分，然后依次参加亚硫酸氢钠与碳酸氢钠、苯乙烯磺酸钠nass，最终参加过硫酸钾kps，开头聚合，聚合时间在 8 小时以上。转变第一步苯乙烯和苯乙烯磺酸钠的比例制备一系列微球。得到如下配表：引发剂均为 0.15gk2s2o8，0.09gnahco3，0.05gnahso3 引发剂均为 0.15gk2s2o8，0.09gnahco3，0.05gnahso32 测试及表征2.1 微球的清洗 将制得的微球参加适量的蒸馏水，然后在100000rpm 的转速下离心 3 小时，倒出上层清夜，再参加适量的蒸馏水经超声使微球分散开，如此清洗三次。 最终将所得的微球分散成高浓度的乳液备用。2.2 微球的粒径和粒径分布表征 将聚苯乙烯微球乳液配制成适当浓度的乳液，并通过透射电镜观看得到其透射电镜照片，随机选取 100 个微球，统计其直径从而获得其数均粒径和粒径分布。2.3 外表电荷密度的表征 我们用的电导滴定法7测定微球外表电荷密度。电导滴定的方法如下。配制质量分数为 2%左右的合成聚苯乙烯乳液，然后用浓度为 0.01mol/l 的 naoh 溶液进展滴定，测试乳液的电导率随 naoh 体积的变化曲线，如图 1 所示，线性拟合后依据拐点处的 naoh 体积，用公式1即可计算出分析外表电荷密度。= 1式中为外表电荷密度，c、v为所用 naoh 溶液的浓度和体积， d 是粒子的直径，m、w 是配制 2%乳液时所取用的原始乳液的质量和质量分数。为了计算便利，当的单位是常用的c/cm2 时，各个量所用的单位分别是：cohmol/l，vohl，dnm，mg，w质量百分数。3 结果与分析3.1 产品的电镜照片从图 3 可以看出聚苯乙烯微球的粒径很均匀，而且微球呈现出较完善的球形。由于体系自身不能转变微球球水界面的界面张力，只能同降卑微球水界面的面积来降低体系的外表能，而在体积肯定的前提下，只有球形几何体的外表积最小，所以微球呈现球形形态。此外微球的球形形态比较完善说明聚苯乙烯微球水的界面张力 很大。3.2 聚苯乙烯微球粒径的分析表 3 说明可以在第一步中掌握苯乙烯磺酸钠的量来掌握微球的粒径，即随着第一步中苯乙烯磺酸钠与苯乙烯的比例增大，微球的粒径减小。其缘由为苯乙烯磺酸钠的水溶性好，在成核时为体系供给了大量的单体，从而形成较多的核，在总单体量固定的前提下，用于微球增长的单体就减小了。3.3 聚苯乙烯微球粒径分布的分析图 3 说明无论最终得到的微球的外表电荷密度是高还是低，承受无皂乳液聚合得到的聚苯乙烯微球都具有很好的单分散性。其缘由 有：成核期苯乙烯磺酸钠大量用于成核，而在胶核成长期，苯乙烯磺酸钠不能到达形成核所需要的浓度，而且溶解到水中的苯乙烯无法满足形成核的浓度条件而无法行成核，即图4 的掌握机理；在最终微球的清洗过程中，由于设定了离心机得转速以及离心时间，所以只有肯定大小的微球才能沉淀到底部，而较小的微球还分散在水相中，而被分别。3.4 微球外表电荷密度的测定 通过电导滴定的方法测定微球的外表电荷密度如下表 4 所示。说明在固定其次步单体用量比的状况下，第一步所得微球的粒径也影响微球外表电荷密度，粒径越大微球的总外表积越小，电荷密度越大。但是微球的粒径太大，微球的总外表积太小就会影响其次步对带电聚合中间体的吸附，从而影响其外表电荷密度，其次步中未被吸附的聚合物短链最终形成核，为降低外表能核吸附在大球上，在离心时也很难离心分别。4 试验结论通过两步法无皂乳液聚合最终制备了单分散高外表电荷密度的聚苯乙烯微球。在制备微球的过程中觉察：微球的粒径随着第一步中苯乙烯磺酸钠用量的增加而变小，可以通过掌握第一步中苯乙烯磺酸钠的用量来掌握微球的粒径。在其次步加料肯定的前提下， 微球的外表电荷密度随着微球的粒径的增大，即微球外表积的减 小，而增大。但是微球的粒径过小，会影响其次步中微球对聚合物短链的吸附，最终造成微球的外表电荷密度很大程度上的下降。 参考文献：1 曹同玉.聚合物乳液合成原理、性能及应用m.北京：化学工业出版社，1997.2 顾井丽，曹堃，黄源.无皂乳液聚合制备亚微米级单分散聚苯乙烯微球j.合成橡胶工业，2023，274：213-216.3 shen r, akiyama c, senyo t, et al emulsion and dispersion polymerization of styrene in the presence of peom acromonomers with p2vinylphenylalkylend groups j. c r chimie, 2023, 6:132921335.4 范婷，陈建定，黄广建.分散聚合法制备单分散性聚苯乙烯微球j.功能高分子学报，2023，620：1722177.5 chang feng yi, zi wei deng, zu shun xu.monodisperse thermosensitive particles prepared byemulsifier2free emulsion polymerization with microwave irradiation j. colloid and polymer science, 2023,125921266.6 曹同玉，戴兵，戴俊燕，等.单分散性大粒径聚苯乙烯微球的制备j.高分子学报，19972：1582165.7 李雄伟，严昌红，周成德，等.无乳化剂乳液聚合法合成苯乙烯-苯乙烯磺酸钠胶乳微球j.功能高分子学报，1989，24：267-274.
