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苯乙烯的分散聚合 左祖奇P 生命科学学院，中国科学技术大学，230026 摘要 苯乙烯在乙醇/水混合溶液介质中．在偶氮二异丁腈引发作用下，以聚乙烯基毗咯烷酮为 稳定剂，正十二醇为助稳定剂，进行分散聚合反应，并在光学显微镜下观察聚苯乙烯微球的 形态。 关键词 聚苯乙烯微球，分散聚合，分散剂，聚乙烯吡咯烷酮 引言 分散聚合是指溶解于溶剂的单体进行聚合而生成不溶于溶剂的聚合物，通过吸附亲溶剂 的聚合物或与之形成接枝聚合物形成稳定的乳胶态分散体系的聚合方式。分散聚合是一种特 殊类型的沉淀聚合，单体、稳定剂和引发剂都溶于反应介质，反应开始前为均相体系，但所 生成的聚合物不溶解在介质中，随着分散聚合的进行，不溶于反应介质的聚合物链达到临界 链长后，从介质中沉淀析出，并为分散剂所稳定，形成稳定的核。分散聚合的典型配方是： 40%-60% 的溶剂，30%-50%的单体，3%- 10%的分散剂，单体 1%左右的引发剂以及助分散 剂等添加剂。分散剂通常含有溶于反应介质的链段和能与聚合物溶混的链段，稳定链段伸展 于反应介质中，锚定链段吸附于乳胶料的表面或缠结于离子内部。在分散聚合中稳定剂作用 非常重要，常见的稳定剂有聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇、纤维素及其衍生物等。分散聚合 多采用油溶性引发剂，常用的有过氧化苯甲酰和偶氮二异丁腈。分散聚合可以在乙醇、甲醇、 乙醇/水介质中进行。分散聚合是制备微粒材料的重要方法，由此得到的微球具有很好的单 一分散性，这是分散聚合的一大特点，分散聚合所得微球粒径在几百个纳米到几个微米。 初级乳胶粒是通过均相成核形成的，随后单体被吸入其中，聚合反应主要在乳胶粒中进 行，动力学行为与本体聚合相似。聚合速率与乳胶粒总体积成正比，聚合的动力学行为与单 体在乳胶粒相和分散介质相的分布系数有关系。分散聚合的乳胶粒粒径和分布受溶剂的溶度 参数、分散剂种类和用量、引发剂种类和用量以及助分散剂的使用有关，在适当条件下可获 得尺寸在几个微米、粒径分布很窄的聚合物粒子。 本实验以聚乙烯吡咯烷酮为分散剂，正十二醇作为助稳定剂，进行苯乙烯的聚合，从而 制备出粒径1 μm 左右的聚苯乙烯单分散粒子。 材料方法 仪器设备： 机械搅拌器，回流冷凝管，温度计，三口瓶，通氮系统，烧杯，玻璃棒，油浴 实验试剂： 苯乙烯（精制），偶氮二异丁氰（AIBN ），聚乙烯吡咯烷酮（PVPK-30 ），正十二醇，乙 醇，去离子水 实验装置： 实验中要求在三口瓶上装上回流冷凝管、机械搅拌器、通氮装置和温度计，只有三个口， 因此将温度计略去，将加热的油浴温度设定之后测油浴温度。反应过程中要求通氮除氧，在 加入试剂时将通氮气的导管取出，试剂加完后再继续通氮除氧。 实验方法： 在250mL 三口瓶中加入50mL 乙醇，6mL 水，装好回流冷凝管、机械搅拌器和通氮导 管，加入0.6gPVPK-30，0.3mL 正十二醇，75℃下通氮搅拌溶解，通氮气除氧；取100mgAIBN 溶解在6.6mL 苯乙烯中，加入三口瓶。反应6h 后停止，取出少量用5 倍体积的乙醇溶解， 取一滴稀释液滴在载玻片上，用盖玻片盖上，干燥后在光学显微镜下观察样品的制备情况。 结果与讨论 反应开始时单体与反应介质互溶形成均相体系，加入苯乙烯的AIBN 溶液后出现少量白 色浑浊，20min 左右体系变为白色浑浊，继续通氮搅拌反应变略有澄清后颜色变为灰色，反 应继续进行后体系变为蓝色，最终得到白色乳液。说明加入单体和引发剂后，体系发生聚合 反应，随着反应的进行粒径不断增大，不溶物体积增大，因此得到纯白色乳液。 实验结束后取1.2g 液体于表面皿，烘干后得固体0.5g，固含量为41.67% 。 将反应得到的乳液取少量用5 倍体积的乙醇稀释后，取一滴滴在载玻片上，用盖玻片盖 好，不能出现气泡，干燥后把盖玻片边缘擦干净后，在640 倍光学显微镜下观察样品的制备 情况，由于条件限制，未拍照。 参考文献 [1] 曹同玉，戴兵，戴俊燕，王艳君，袁才登，单分散、大粒径聚苯乙烯微球的制备，高 分子学报，1997,04 [2] 范婷，陈建定，黄广建，分散聚合法制备单分散聚苯乙烯微球，功能高分子学报，2007,06 [3] 张凯，雷毅，王宇光，江璐霞，单分散聚苯乙烯微球的制备及影响因素研究，功能高