实验7 苯乙烯的悬浮聚合

一、实验目的

（1）加深对悬浮聚合原理的理解。

（2）掌握通过悬浮聚合工艺制备聚苯乙烯的实验技术。

二、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水或几乎不溶于水，悬浮聚合通常都以水为介质。在进行水溶性单体如丙烯酰胺的悬浮聚合时，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的。

悬浮体系是不稳定的。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，搅拌速度越高则产品颗粒越小。

用于不同场合的树脂颗粒应当有不同的粒度，例如用作离子交换树脂和泡沫塑料的聚合物颗粒应当大于1mm，而用作牙科材料的树脂颗粒的直径则应小于0.1mm。

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，颗粒的黏度增大，颗粒间的粘连便越容易。

本实验以苯乙烯为单体、过氧化苯甲酰为引发剂、聚乙烯醇为分散剂、二乙烯基苯为交联剂、亚甲基蓝或硫代硫酸钠显示稳定剂、磷酸钙粉末为分散稳定剂，通过悬浮聚合合成聚苯乙烯。产物用甲醇洗涤。

三、实验材料和仪器

1.主要实验材料

聚乙烯醇、苯乙烯、二乙烯基苯、过氧化苯甲酰、亚甲基蓝或硫代硫酸钠、磷酸钙粉末、甲醇。

2.主要实验仪器

三口烧瓶、回流冷凝管、水浴、搅拌器。

四、实验步骤

（1）向装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的500mL三口烧瓶中加入150mL蒸馏水、3mL4%聚乙烯醇水溶液、200mg磷酸钙粉和数滴1%亚甲基蓝水溶液，开始升温并使搅拌器以250r/min左右的速度稳定搅拌。待瓶内溶液温度升至90℃时，取已在室温下溶解有50mg过氧化苯甲酰引发剂的4g苯乙烯和1.8g二乙烯基苯倒入反应瓶中。加热并在95℃下恒温聚合，注意搅拌速度的稳定。

（2）反应1.5～2h后，用滴管取样检查珠子是否已发硬，珠子发硬后再继续聚合0.5h。产物过滤后用甲醇洗三次（每次用10mL），抽干后放入60℃烘箱中烘干。

五、实验结果分析与讨论

（1）将产物称重，计算收率。

（2）加入水相阻聚剂的目的是什么?

（3）举出工业上悬浮聚合的例子，并指出各实例中所用单体、引发剂和悬浮稳定剂等。

（4）如何控制悬浮聚合产物颗粒的大小?

（李青山 张海全）