高低温引发剂及反应时间对苯乙烯悬浮聚合工艺条件的探讨

李微微

新疆蓝山屯河新材料有限公司，新疆奎屯 833200

1 实验

1.1 试剂与仪器

苯乙烯、十二烷基苯磺酸钠（SDBS）、磷酸钙、无水硫酸钠、聚乙烯蜡、过氧化苯甲酰（BPO）、过氧化二异丙苯（DCP）、戊烷，以上均化学纯。

1.2 实验步骤

在1L 不锈钢反应釜中，加入称好的去离子水、磷酸钙、SDBS，调节搅拌速度，混合均匀，加入溶有引发剂和聚乙烯蜡的苯乙烯。开启升温，温度达到90℃时，计时，每隔15min从反应釜中取少量物料放入烧杯中观察粒子形态及硬度。当珠粒变硬时，加入戊烷，升温至120℃，速率控制在1℃/min，高温恒温一定时间。将得到的聚合物珠粒经过洗涤、烘干、筛分称重，测定收率。

1.3 测试与表征

将合成的EPS 用四氢呋喃溶解，采用美国Viscotek 公司生产的TDA 302 型凝胶渗透色谱分析仪测定聚合物的相对分子质量及分布，测试温度为35℃，流动相为四氢呋喃，流速为1.0 mL/min。

2 结果与讨论

2.1 低温引发剂及低温反应时间

考察低温引发剂BPO 质量分数及低温反应时间的长短对聚合物分子量及残粒苯乙烯的影响。

2.1.1 BPO 含量对聚合物分子量及收率的影响

在保证其他试剂、低温反应时间、搅拌速度一致情况下，考察低温引发剂BPO 对聚合物分子量及收率的影响，如表1。

表1 BPO 含量对聚合物分子量及收率的影响

从表1 可以看出，在低温反应时间一定情况下，添加BPO量越高，聚合物数均和重均分子量相对偏低，产品收率相对较高。说明随着BPO 含量的增加，参与引发反应的自由基数目增加，使聚合反应速率加快，聚合中心增长迅速[1]。

2.1.2 低温反应时间对聚合物分子量的影响

表2 低温反应时间对聚合物分子量及收率的影响

悬浮聚合通常采用的BPO 为过氧化物，引发剂使用量、反应时间及在不同单体中使用时，对反应速率、聚合转化率、反应系统发热过程、聚合物分子量及其他性能均有一定程度的影响[2]。通过本次实验，可以验证BPO 添加量一致的条件下，低温反应时间越长聚合物的数均和重均分子量相对越高，同时收率也相对较高。

2.1.3 高温引发剂对聚合物残留苯乙烯的影响

在其他相关因素一致的情况下，考察高温引发剂DCP 投加量对EPS 样品残留苯乙烯量的考察，如下表：

表3 DCP 含量对聚合物残留苯乙烯及收率的影响

在高温反应时间一定情况下，添加DCP 与残留苯乙烯没有明显的比例关系，这也证明残留苯乙烯的量不仅与高温引发剂的量有关，也与高温反应时间有一定的关系。

2.1.4 高温反应时间对聚合物残留苯乙烯的影响

DCP 加入量为0.33 份时，考察高温反应时间对残留苯乙烯及收率的影响，如下表4。

表4 高温反应时间对聚合物残留苯乙烯及收率的影响

从表4 可以看出，随着高温反应时间的递减，残留苯乙烯量逐渐升高，收率逐渐降低，验证了苯乙烯悬浮聚合反应时间越长，转化率越高的特点[3]。

3 结论

BPO 量越高，聚合物数均和重均分子量相对偏低，产品收率相对较高；BPO 添加量一定，低温反应时间越长聚合物的数均和重均分子量相对越高，收率相对较高；残留苯乙烯的量不仅与DCP 的量有关，同时也于高温反应时间有关，高温引发剂量适当的情况下，高温反应时间越长残留苯乙烯的量越低，收率越高。

[1]窦家林，李杨，张春庆，韩冰，王玉荣.复合分散体系苯乙烯悬浮聚合的研究.合成树脂基塑料，2011，28(6):17.

[2]陈文生，丁健萍，施彦斌.悬浮聚合主、辅料对可发性聚苯乙烯聚合的宏观成粒过程探讨[J].山东化工，2012，41(10):25-27，30.

[3]张钦文.聚苯乙烯聚合机理.广东化工，2008，35(12):71-73.