高低溫引發劑及反應時間對苯乙烯懸浮聚合工藝條件的探討

李微微

新疆藍山屯河新材料有限公司，新疆奎屯 833200

1 實驗

1.1 試劑與儀器

苯乙烯、十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）、磷酸鈣、無水硫酸鈉、聚乙烯蠟、過氧化苯甲酰（BPO）、過氧化二異丙苯（DCP）、戊烷，以上均化學純。

1.2 實驗步驟

在1L 不銹鋼反應釜中，加入稱好的去離子水、磷酸鈣、SDBS，調節攪拌速度，混合均勻，加入溶有引發劑和聚乙烯蠟的苯乙烯。開啟升溫，溫度達到90℃時，計時，每隔15min從反應釜中取少量物料放入燒杯中觀察粒子形態及硬度。當珠粒變硬時，加入戊烷，升溫至120℃，速率控制在1℃/min，高溫恒溫一定時間。將得到的聚合物珠粒經過洗滌、烘干、篩分稱重，測定收率。

1.3 測試與表征

將合成的EPS 用四氫呋喃溶解，采用美國Viscotek 公司生產的TDA 302 型凝膠滲透色譜分析儀測定聚合物的相對分子質量及分布，測試溫度為35℃，流動相為四氫呋喃，流速為1.0 mL/min。

2 結果與討論

2.1 低溫引發劑及低溫反應時間

考察低溫引發劑BPO 質量分數及低溫反應時間的長短對聚合物分子量及殘粒苯乙烯的影響。

2.1.1 BPO 含量對聚合物分子量及收率的影響

在保證其他試劑、低溫反應時間、攪拌速度一致情況下，考察低溫引發劑BPO 對聚合物分子量及收率的影響，如表1。

表1 BPO 含量對聚合物分子量及收率的影響

從表1 可以看出，在低溫反應時間一定情況下，添加BPO量越高，聚合物數均和重均分子量相對偏低，產品收率相對較高。說明隨著BPO 含量的增加，參與引發反應的自由基數目增加，使聚合反應速率加快，聚合中心增長迅速[1]。

2.1.2 低溫反應時間對聚合物分子量的影響

表2 低溫反應時間對聚合物分子量及收率的影響

懸浮聚合通常采用的BPO 為過氧化物，引發劑使用量、反應時間及在不同單體中使用時，對反應速率、聚合轉化率、反應系統發熱過程、聚合物分子量及其他性能均有一定程度的影響[2]。通過本次實驗，可以驗證BPO 添加量一致的條件下，低溫反應時間越長聚合物的數均和重均分子量相對越高，同時收率也相對較高。

2.1.3 高溫引發劑對聚合物殘留苯乙烯的影響

在其他相關因素一致的情況下，考察高溫引發劑DCP 投加量對EPS 樣品殘留苯乙烯量的考察，如下表：

表3 DCP 含量對聚合物殘留苯乙烯及收率的影響

在高溫反應時間一定情況下，添加DCP 與殘留苯乙烯沒有明顯的比例關系，這也證明殘留苯乙烯的量不僅與高溫引發劑的量有關，也與高溫反應時間有一定的關系。

2.1.4 高溫反應時間對聚合物殘留苯乙烯的影響

DCP 加入量為0.33 份時，考察高溫反應時間對殘留苯乙烯及收率的影響，如下表4。

表4 高溫反應時間對聚合物殘留苯乙烯及收率的影響

從表4 可以看出，隨著高溫反應時間的遞減，殘留苯乙烯量逐漸升高，收率逐漸降低，驗證了苯乙烯懸浮聚合反應時間越長，轉化率越高的特點[3]。

3 結論

BPO 量越高，聚合物數均和重均分子量相對偏低，產品收率相對較高；BPO 添加量一定，低溫反應時間越長聚合物的數均和重均分子量相對越高，收率相對較高；殘留苯乙烯的量不僅與DCP 的量有關，同時也于高溫反應時間有關，高溫引發劑量適當的情況下，高溫反應時間越長殘留苯乙烯的量越低，收率越高。

[1]竇家林，李楊，張春慶，韓冰，王玉榮.復合分散體系苯乙烯懸浮聚合的研究.合成樹脂基塑料，2011，28(6):17.

[2]陳文生，丁健萍，施彥斌.懸浮聚合主、輔料對可發性聚苯乙烯聚合的宏觀成粒過程探討[J].山東化工，2012，41(10):25-27，30.

[3]張欽文.聚苯乙烯聚合機理.廣東化工，2008，35(12):71-73.