苯乙烯的分散聚合
高分子化学实验 苯乙烯的悬浮聚合
实验名称苯乙烯的悬浮聚合2013级高分子2班覃秋桦 1314171027林夏洁 1314171014一、实验目的1. 了解悬浮聚合的反应原理及配方中各组分的作用。
2. 了解珠状聚合实验操作及聚合工艺的特点。
3. 通过实验，了解苯乙烯单体在聚合反应上的特性。
二、实验原理悬浮聚合是指在较强的机械搅拌下，借悬浮剂的作用，将溶有引发剂的单体分散在另一与单体不溶的介质中(一般为水)所进行的聚合。
根据聚合物在单体中溶解与否，可得透明状聚合物或不透明不规整的颗粒状聚合物。
像苯乙烯、甲基丙烯酸酯，其悬浮聚合物多是透明珠状物，故又称珠状聚合；而聚氯乙烯因不溶于其单体中，故为不透明、不规整的乳白色小颗粒(称为颗粒状聚合)。
悬浮聚合实质上是单体小液滴内的本体聚合，在每一个单体小液滴内单体的聚合过程与本体聚合是相类似的，但由于单体在体系中被分散成细小的液滴，因此，悬浮聚合又具有它自己的特点。
由于单体以小液滴形式分散在水中，散热表面积大，水的比热大，因而解决了散热问题，保证了反应温度的均一性，有利于反应的控制。
悬浮聚合的另一优点是由于采用悬浮稳定剂，所以最后得到易分离、易清洗、纯度高的颗粒状聚合产物，便于直接成型加工。
可作为悬浮剂的有两类物质:一类是可以溶于水的高分子化合物，如聚乙烯醇、明胶、聚甲基丙烯酸钠等。
另一类是不溶于水的无机盐粉末，如硅藻土、钙镁的碳酸盐、硫酸盐和磷酸盐等。
悬浮剂的性能和用量对聚合物颗粒大小和分布有很大影响。
一般来讲，悬浮剂用量越大，所得聚合物颗粒越细，如果悬浮剂为水溶性高分子化合物，悬浮剂相对分子质量越小，所得的树脂颗粒就越大，因此悬浮剂相对分子质量的不均一会造成树脂颗粒分布变宽。
如果是固体悬浮剂，用量一定时，悬浮剂粒度越细，所得树脂的粒度也越小，因此，悬浮剂粒度的不均匀也会导致树脂颗粒大小的不均匀。
为了得到颗粒度合格的珠状聚合物，除加入悬浮剂外，严格控制搅拌速度是一个相当关键的问题。
随着聚合转化率的增加，小液滴变得很粘，如果搅拌速度太慢，则珠状不规则，且颗粒易发生粘结现象。
实验三-苯乙烯悬浮聚合
实验三-苯⼄烯悬浮聚合1、悬浮聚合的简介：悬浮聚合是以⼩液滴状悬浮在⽔中的聚合⽅法，单体溶有引发剂，⼀个⼩液滴就相当于⼀个⼩本体聚合单元，它是在较强烈的机械搅拌⼒作⽤下，借着分散剂的帮助，将溶有引发剂的单体分散在与单体不相溶的介质中（通常为⽔）所进⾏的悬浮聚合。
因此，悬浮聚合体系⼀般由单体、引发剂、⽔、分散剂四种基本成分组成。
悬浮聚合产物的颗粒粒径⼀般在0.05～0.2mm，其形状、⼤⼩随搅拌强度和分散剂的性质⽽定。
悬浮聚合实际上是单体⼩液滴内的本体聚合，聚合机理和本体聚合相似。
它的优点是：1 .体系粘度低，传热和温度易控制，产品分⼦量及其分布⽐较稳定。
2. 产品分⼦量较溶液聚合⾼，杂质含量⽐乳液聚合少。
3. 产品易分离清洗，后处理⼯序⽐乳液聚合和溶液聚合简单简单。
其缺点是产品中含有少量的分散剂残留物，影响纯度。
因此⽐较悬浮聚合的优缺点可知，这是⼀种极有实⽤价值的⾼分⼦合成⼯艺。
根据聚合物在单体中的溶解与否，悬浮聚合的产物可以分为透明和不透明两类。
氯⼄稀的聚合物不溶于其单体，产品是不透明的。
苯⼄烯、甲基丙烯酸甲酯的聚合物溶于其单体，产品都是透明的，这类聚合⼜叫珠状聚合。
⽬前的悬浮聚合多采⽤间歇法，连续法尚在研究之中。
2、悬浮聚合的⼯艺：悬浮聚合法的典型⽣产⼯艺过程是将单体、⽔、引发剂、分散剂等加⼊反应釜中，加热，并采取适当的⼿段使之保持在⼀定温度下进⾏聚合反应，反应结束后回收未反应单体，离⼼脱⽔、⼲燥得产品。
悬浮聚合所使⽤的单体或单体混合物应为液体，要求单体纯度＞99.98%。
在⼯业⽣产中，引发剂、分⼦量调节剂分别加⼊到反应釜中。
引发剂⽤量为单体量的0.1% ～ 1%。
去离⼦⽔、分散剂、助分散剂、pH调节剂等组成⽔相。
⽔相与单体之⽐⼀般在75：25～50：50范围内。
3、实验⽅案的设计：⼀、⽬的要求1.了解悬浮聚合的原理以及配⽅中各组分的作⽤。
2.了解悬浮聚合的⼯艺特点，掌握悬浮聚合的操作⽅法。
苯乙烯的悬浮聚合实验报告
苯乙烯的悬浮聚合实验报告一、实验目的1、了解悬浮聚合的基本原理和特点。
2、掌握苯乙烯悬浮聚合的实验操作方法。
3、学会通过实验观察和分析，探讨影响聚合反应的因素。
二、实验原理悬浮聚合是将单体以小液滴状悬浮在水中进行的聚合反应。
在悬浮聚合中，单体不溶于水，借助搅拌的作用，在分散剂的存在下，分散成小液滴，并在油溶性引发剂的作用下进行聚合反应。
反应结束后，经过分离、干燥等处理，得到粉状或粒状的聚合物产品。
苯乙烯在过氧化二苯甲酰（BPO）引发剂的作用下，发生自由基聚合反应。
反应式如下：｀｀｀nCH2=CH(C6H5) → CH2-CH(C6H5)n｀｀｀三、实验药品与仪器1、实验药品苯乙烯：化学纯过氧化二苯甲酰（BPO）：分析纯聚乙烯醇（PVA）：化学纯去离子水2、实验仪器电动搅拌器恒温水浴锅三口烧瓶回流冷凝管温度计布氏漏斗抽滤瓶表面皿四、实验步骤1、安装实验装置在三口烧瓶上分别安装电动搅拌器、回流冷凝管和温度计。
2、配制水相在烧杯中加入 100ml 去离子水和 05g 聚乙烯醇（PVA），加热搅拌使其完全溶解，冷却至室温备用。
3、配制油相在小烧杯中称取 20g 苯乙烯和 02g BPO，搅拌均匀。
4、聚合反应将配制好的水相加入三口烧瓶中，开动搅拌器，转速控制在 200-300r/min。
然后将油相用滴管逐滴加入三口烧瓶中，形成小液滴。
调节搅拌速度，使液滴分散均匀。
将三口烧瓶放入恒温水浴锅中，升温至80-85℃，反应 2-3 小时。
5、产物处理反应结束后，将产物冷却至室温，用布氏漏斗过滤，并用去离子水洗涤产物多次，以除去未反应的单体和分散剂。
将过滤得到的产物放在表面皿中，放入烘箱中，在 50℃下干燥至恒重。
五、实验现象及分析在实验过程中，观察到以下现象：1、油相滴入水相后，形成了乳白色的悬浮液，液滴大小较为均匀。
这是由于搅拌作用和分散剂的存在，使苯乙烯单体能够较好地分散在水相中。
2、随着反应的进行，悬浮液的颜色逐渐变深，由乳白色变为浅黄色。
苯乙烯的悬浮聚合
实验三苯乙烯的悬浮聚合化工系毕啸天 2010011811一、实验目的1. 了解悬浮聚合的特点和反应机理2. 掌握悬浮聚合的工艺特点及配方中每个组分的作用二、实验原理悬浮聚合是指油溶性单体在溶有分散剂（或称悬浮剂）的水中，借助于搅拌作用分散成细小液滴进行的聚合反应。
悬浮聚合在工业上的应用还有比较多的，根据聚合物在水中的溶解情况，可合成不同形态的悬浮聚合物，若聚合物不溶于单体，则产物呈不透明、不规整的颗粒状，如氯乙烯等单体的聚合；若聚合物溶于单体，则可得到透明的珠状产品，因此又可称为珠状聚合，如苯乙烯等单体的聚合。
苯乙烯是一种比较活泼的单体，容易进行聚合反应。
苯乙烯在水中的溶解度很小，将其倒入水中，体系分成两层，进行搅拌时，在剪切力作用下单体层分散成液滴，界面张力使液滴保持球形，而且界面张力越大形成的液滴越大，因此在作用方向相反的搅拌剪切力和界面张力作用下液滴达到一定的大小和分布。
而这种液滴在热力学上是不稳定的，当搅拌停止后，液滴将凝聚变大，最后与水分层，同时聚合到一定程度以后的液滴中溶有的发粘聚合物亦可使液滴相粘结。
因此，悬浮聚合体系还需加入分散剂。
悬浮聚合中，在每一个被分散的小液滴中，恰似一个本体聚合的微反应器，其聚合速度和平均相对分子质量以及产物的性质，都与在相同条件下本体聚合所得到的相仿。
不过其毕竟是在非均相的体系中进行，它的全部反应过程是处于亚稳态的。
因此据合众搅拌速度和分散剂的种类及用量是控制所得聚合物颗粒形态和大小的主要因素。
悬浮聚合的主要优点有：以水为介质，体系粘度低，易传热和控温；产物分子质量比溶液聚合高，分子质量分布均匀；杂质含量比乳液聚合的低；后处理工序比溶液聚合和乳液聚合简单，生产成本低，固体颗粒可直接使用。
悬浮聚合主要组分有四种：单体，水，分散剂，油溶性引发剂：1、单体：单体不溶于水，如：氯乙烯、苯乙烯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸酯等。
2、水：作为热传导介质。
3、分散剂：包括水溶性高分子物质和水不溶性无机盐粉末两类。
实验_苯乙烯悬浮聚合
实验二:苯乙烯的悬浮聚合一、实验目的1．通过对苯乙烯单体的悬浮聚合实验，了解自由基悬浮聚合的方法和配方中各组分的作用；2．学习悬浮聚合的操作方法；3．通过对聚合物颗粒均匀性和大小的控制，了解分散剂、升温速度、搅拌形式与搅拌速度对悬浮聚合的重要性。
二、实验原理悬浮聚合是由烯类单体制备高聚物的重要方法，由于水为分散介质，聚合热可以迅速排除，因而反应温度容易控制，生产工艺简单，制成的成品呈均匀的颗粒状，故又称珠状聚合，产品不经造粒可直接加工成型。
悬浮聚合得到珠状的聚合物颗粒，常常作为离子交换树脂和高分子试剂、高分子催化剂的载体。
苯乙烯是一种比较活泼的单体，容易进行聚合反应。
苯乙烯在水中的溶解度很小，将其倒入水中，体系分成两层，进行搅拌时，在剪切力作用下单体层分散成液滴，界面张力使液滴保持球形，而且界面张力越大形成的液滴越大，因此在作用方向相反的搅拌剪切力和界面张力作用下液滴达到一定的大小和分布。
而这种液滴在热力学上是不稳定的，当搅拌停止后，液滴将凝聚变大，最后与水分层，同时聚合到一定程度以后的液滴中溶有的发粘聚合物亦可使液滴相粘结。
因此，悬浮聚合体系还需加入分散剂。
悬浮聚合实质上是借助于较强烈的搅拌和悬浮剂的作用，将单体分散在单体不溶的介质（通常为水）中，单体以小液滴的形式进行本体聚合，在每一个小液滴内，单体的聚合过程与本体聚合相似，遵循自由基聚合一般机理，具有与本体聚合相同的动力学过程。
由于单体在体系中被搅拌和悬浮剂作用，被分散成细小液滴，因此悬浮聚合又有其独到之处，即散热面积大，防止了在本体聚合中出现的不易散热的问题。
由于分散剂的采用，最后的产物经分离纯化后可得到纯度较高的颗粒状聚合物。
悬浮聚合主要组分有四种：单体，分散介质（水），悬浮剂，引发剂。
1．单体:单体不溶于水，如：苯乙烯（styrene），醋酸乙烯酯（vinyl acetate），甲基丙烯酸酯（methyl methacrylate ）等。
超声波引发苯乙烯分散聚合反应制备Ag／PS复合粒子
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ
Ｉ ｈｓｐ ｐ ｒ ｈ ｎｔ ｉ ａ ｅ ，ｔ ｅＡ ＰＳ ｃ ｍｐ ｓｔ ａｔ ｌｓ ａｅｐ ｅ ａｅ ｎ ｈ ｒｃｅｉｅ ｃ ｏｄｎ ｏｔ ｅｆ ｌ ｏ ｏ ｉ ｐ ｒｉ ｅ ｒ ｒｐ ｒｄ ａ ｄ ｃ ａａ ｔｒ ｄ ａ ｃ ｒ ｉｇ ｔ ｈ ｏ ｅ ｃ ｚ
ｉｇ，ａ ｔ ’ ｉ ｎ ｎ ｎ ｔ ｔｏ ． ｎ ｌ ｎ ｃ ｉａ ｏ ，ａ ｄ ｉ ｉ ａ ｉ ｎ Ｆｉａ ｌ ＼ｔ ｉ ｙ．ｔ ｅ ｄ ｎ ｍｉｓ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓ ｉｓ ｏ ｈ ｉｐ ｒ ｉ ｎ ｐ ｌｍｅ ｉ ｔ ｎ ａ ｅ ｉ ｖ ｓ ｉａ ｅ ， ｈ ｙ ａ ｃ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔ ｆ ｔ ｅ ｄ ｓ ｅ ｓｏ ｏ ｙ ｒｚ ｉ ｒ ｎ ｅ ｔ ｔ ｄ ｃ ａｏ ｇ
超 声波 引发 苯 乙烯分散 聚合 反应制备 Ａ Ｐ ｓ复合 粒子 ／ 张 凯等
超声 波 引发苯 乙烯 分散 聚合 反应 制备 Ａ ／ Ｓ复合粒 子 ｇＰ
苯乙烯聚合——精选推荐
实验2-10 苯乙烯乳液聚合一、实验目的1. 通过实验对比不同量乳化剂对聚合反应速度和产物的相对分子质量的影响，从而了解乳液聚合的特点，了解乳液聚合中各组分的作用，尤其是乳化剂的作用。
2. 掌握制备聚苯乙烯胶乳的方法，以及用电解质凝聚胶乳和净化聚合物的方法。
二、实验原理乳液聚合是指单体在乳化剂的作用下，分散在介质中加入水溶性引发剂，在机械搅拌或振荡情况下进行非均相聚合的反应过程。
它不同于溶液聚合，又不同于悬浮聚合，它是在乳液的胶束中进行的聚合反应，产品为具有胶体溶液特征的聚合物胶乳。
乳液聚合体系主要包括:单体、分散介质(水)、乳化剂、引发剂，还有调节剂、pH缓冲剂及电解质等其他辅助试剂，它们的比例大致如下:水(分散介质)：60%~80% (占乳液总质量) 单体：20%~40% (占乳液总质量)乳化剂：0.1%~5%\ (占单体质量) 引发剂：0.1%~0.5%(占单体质量)调节剂：0.1%~1%\ (占单体质量) 其他：少量乳化剂是乳液聚合中的主要组分，当乳化剂水溶液超过临界胶束浓度时，开始形成胶束。
在一般乳液配方条件下，由于胶束数量极大，胶束内有增溶的单体，所以在聚合早期链引发与链增长绝大部分在胶束中发生，以胶束转变为单体 聚合物颗粒，乳液聚合的反应速度和产物相对分子质量与反应温度、反应地点、单体浓度、引发剂浓度和单位体积内单体-聚合物颗粒数目等有关。
而体系中最终有多少单体-聚合物颗粒主要取决于乳化剂和引发剂的种类和用量。
当温度、单体浓度、引发剂浓度、乳化剂种类一定时，在一定范围内，乳化剂用量越多、反应速度越快，产物相对分子质量越大。
乳化剂的另一作用是减少分散相与分散介质间的界面张力，使单体与单体-聚合物颗粒分散在介质中形成稳定的乳浊液。
乳液聚合的优点是：①聚合速度快、产物相对分子质量高。
②由于使用水作介质，易于散热、温度容易控制、费用也低。
③由于聚合形成稳定的乳液体系粘度不大，故可直接用于涂料、粘合剂、织物浸渍等。
苯乙烯悬浮聚合
Hoffman and Delbruch在1909年首次引入了悬浮聚合法这一概念。在这个悬 浮聚合中，引发剂溶于单体相，而单体相则是分散于分散介质,通常是水中。在这 里，单体液滴构成分散相，水构成连续相。处于分散相的单体（液滴）与最终由 其形成的聚合物与分散介质（连续相）的溶解性通常很低。单体相（或分散相） 的体积分数通常在0.1-0.5。聚合反应可以在低体积分数下施行，但是也要经济 上划算，太低的体积分数会导致产率太低。高体积分数下，连续相太少，就不足 以填充分散的液滴之间的空间。这样，由于单体液滴没有得到充分的分离，最终 我们也得不到颗粒状的聚合产物。正常状态下，液滴彼此间因为分散相的存在充 分而彼此孤立，聚合就在每个独立的液滴内部进行，并且在大多数情况下属自由 基聚合。
（2）分散剂的作用原理是什么？其用量大小对产物粒子有何影响？ （3）悬浮聚合对单体有何要求？聚合前单体应如何处理？ （4）根据实验体会，结合聚合反应机理，您认为在悬浮聚合的操作中，应特别注意哪些
问题？
（5）写出反应历程 （引发、增长、终止）
酮或芳香酯），热稳定剂（乙烯氧衍生物，无机金属盐），模润滑剂以及泡沫剂。
总而言之，悬浮聚合实质上是借助于较强的搅拌和悬浮剂的作用，将单体分散在 与单体不相溶的介质中，单体以小液滴的形式进行本体聚合，在每个小液滴内， 单体的聚合过程与本体聚合相似。由于单体在体系中在强力搅拌和悬浮剂的双重 作用下被 分散成细小的液滴，因此悬浮聚合又有其独特之处，即散热面积大，故 防止了在本体聚合中不易散热的问题。另一特点是由于采用分散剂，应对最后产 物分离、清洗，才能得到纯度较高的颗粒状聚合物。
烷酮，聚丙烯酸盐类，纤维素醚与天然胶。
如果所形成的聚合物溶于单体中，在低转化率下，液滴中会产生凝胶，高转化率 下就会变硬（单体转化为聚合物）。如果聚合物不溶于单体溶液里，液滴中就会 形成沉淀，这样就会形成不透明且通常为非规则形状的颗粒。而如果形成的聚合 物部分溶于单体溶液中，那最终产物的组成就很难预测了。聚合产生的颗粒可以 应用于很多技术中，比如模塑。然而它们的最大应用还是在色谱分离领域中作为 分离材料（比如离子交换树脂，酶固载支撑材料）得以应用。这种应用通常需要 大的比表面积，即在珠状颗粒内部结构中产生所需要尺寸大小的孔洞。聚合物珠 子怎样才可以做到内部有孔呢？可以在单体相中引入一种惰性稀释剂，也可以叫 它做致孔剂。聚合结束后将它提取出来。其它添加剂可以包括紫外稳定剂（芳香
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要的是存在苯乙烯已经部分聚合等情况，实际上聚
合得到的产品数均聚合度应该要大得多。
测定固含量：测得固含量为 16%（代璐同学友
情提供的数据）。可见得到的混合体系固含量比较
这样，因为苯乙烯已经大量聚合，进入乙醇和 水的混合溶液之后变为白色浑浊。随后这些聚合物 颗粒来不及受到稳定剂或者助稳定剂的稳定作用， 或者稳定剂和助稳定剂无法将这些比较大的颗粒 稳定下来而团聚成絮状的聚苯乙烯。
讲义上说在 60℃下约 10min 之后应该可以观 察到体系变白，但是所有 8 个实验者的反应体系在 60min 之后都没有变浑浊，仍然是澄清的液体中含 有一些絮状的聚苯乙烯。由于长时间没有反应出现， 除本人之外的其他同学均把反应体系温度升高到 70℃。温度升高之后的 1-2min 之内，体系立即变为 白色浑浊，很明显是生成了聚苯乙烯小颗粒。本人 的反应体系一直维持在 60℃，保持时间为 7h，体 系始终没有变为白色浑浊，但絮状物在此过程中絮 状物有所增多。
引言 高分子微小颗粒具有多方面的应用价值，比如 涂料、墨水、干调色剂、标准计量、色谱、生物医 学治疗、生物医学分析和微电子学等等。[1] 相比其它制备高分子微小颗粒常见的方法如 连续播种聚合和特殊溶胀法，分散聚合容易实施而 且效率高。[2]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纳 米到几微米。[3] 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 相体系图,但所生成的聚合物不溶于介质,聚合物链 达到临界链长后,从介质中沉淀出来, 并形成稳定 的核。成核之后，聚合反应通过聚合物粒子吸收单 体而继续进行。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酞和偶氮二异丁睛。分散聚合 可以在乙醇、甲醇、乙醇水介质中进行。一般来说， 分散聚合形成的例子尺寸在乳液聚合和悬浮聚合 形成的粒子尺寸之间。形成较大尺寸的颗粒时，反 应特征与悬浮聚合类似，而形成较小的颗粒时反应 特征和乳液聚合类似。[4], [5]。 本实验在水和乙醇混合溶液中用偶氮二异丁 腈（AIBN）进行苯乙烯的分散聚合。使用聚乙烯吡 咯烷酮（PVP K-30）为稳定剂，正十二醇为助稳定 剂。化学反应方程式为
粒径分布加宽。
聚苯乙烯分散聚合中机械搅拌器的转速对于
反应过程比较重要，一般调节为200r/min较好。转
速太快使得体系受到的剪切力过大，成核以及核的
生长受阻；而转速过慢使得体系混合不均匀，降低
反应速率并减小形成颗粒的均一性。
产品处理：抽滤不是一个合适的处理产品的方
法。因为形成的颗粒很小，相当一部分能够通过滤
苯乙烯的分散聚合
龚智良 230026，中国科技大学，高分子科学与工程系
摘要 采用分散聚合的方法，用一个经典的配方，使用乙醇/水混合液为溶剂，聚乙烯吡咯烷酮为稳定剂，正 十二醇为助稳定剂，AIBN 为引发剂，制备了聚苯乙烯微球。得到一个优化的制备聚苯乙烯微球的实验配方和 实验条件。对苯乙烯的分散聚合机制有了进一步的了解。讨论了单体浓度、引发剂浓度、反应温度、转化率 等因素对微球粒径及粒径分布的影响，并就实验过程中出现的絮状物进行了详细的讨论。 关键词 分散聚合，聚苯乙烯，微球，絮状物
ଵସ.ଵହ
散聚合既有乳液聚合的特征又有悬浮聚合的特征，
两种聚合的终止方式都是双基终止（但又有不同），
于是每个分子两个链端各有一个引发基团。这样，
理论数均聚合度为
DതതതPത୬ത=
.ହଷ .ଽ×ଵషయ
=94
可见理论数均聚合度并不很大。但是考虑到体系总
存在氧气等阻聚剂，且引发效率不可能为 1，更重
纸的孔隙，所以滤液呈乳白色而滤纸上产品较少。
可能是因为使用的苯乙烯部分聚合，所以后面形成
的聚苯乙烯颗粒粒径不够大的缘故。这从一个侧面
说明了所得到的样品含有较多粒径很小的颗粒。离
心并倾去上层清液的方法应该比较适合处理该样
品。
理论数均聚合度：所使用的 AIBN 为 0.609mmol，而苯乙烯为.×.ଽହ = 0.0573mol。分
测定固含量和样品处理：取约 2g 所得到的乳 液状产品放入事先干燥并称重的培养皿中，培养皿 放入烘箱中烘过夜。随后称重所得产品质量，计算 固含量。然后将所得到的产品用布氏漏斗抽滤，抽 滤所得产品用蒸馏水洗涤数次。抽滤所得产物大部 分转移到培养皿中放入抽屉使其自然干燥。得到的 粉末状物质干燥后称重，计算产率。
实验现象、结果及讨论 苯乙烯为无色透明液体，易挥发，有特殊的刺 激性气味。AIBN 为无色片状晶体，质轻。正十二醇 为无色油状液体。聚乙烯吡咯烷酮为白色粉末状物 质，密度较小。 试剂添加和加热的顺序直接影响到是否能成 功加入反应试剂。本人为节省时间，首先用水浴加 热三口瓶，然后往三口瓶中加入乙醇和水之后用称 量纸折叠的漏斗加入聚乙烯吡咯烷酮。发现聚乙烯 吡咯烷酮变成糊状，很多粘在三口瓶壁上，很难转 移入乙醇和水的混合溶剂中。于是只能倒掉三口瓶 中已经加入的乙醇和水，将三口瓶洗干净后重新加 料。考虑到聚乙烯吡咯烷酮很容易受热变成糊状而 粘在壁上，第二次加料时本人首先通过称量纸折成 的漏斗加入聚乙烯吡咯烷酮粉末，然后再一次加入 乙醇、水、正十二醇。升温至 60℃并且聚乙烯吡咯 烷酮溶解后，加入 AIBN 的苯乙烯溶液。 聚合反应：AIBN 的苯乙烯溶液加入三口瓶后， 体系立即变为白色浑浊。8min 后白色浑浊消失，液 体变得澄清，但发现澄清液体中含有一些白色的絮 状物。考虑体系的组成，本人认为絮状物之可能是 聚苯乙烯。事实上，苯乙烯能够溶解在乙醇中，也 能够在本实验所用的乙醇/水=8:1（体积比）的溶剂 中溶解。而聚苯乙烯在乙醇和水中均不溶。 考虑聚苯乙烯的来源，首先想到的是苯乙烯加 入体系后很快聚合生成了聚苯乙烯，产生白色浑浊， 随后聚苯乙烯小颗粒聚集成为白色絮状物。但是仔 细思考之后发现这个设想是不成立的。首先，聚合 的速率达不到这么快。AIBN 的苯乙烯溶液一加入三
聚乙烯吡咯烷酮
正十二醇
可见聚乙烯吡咯烷酮具有非极性的主链和极性的 侧基，而正十二醇具有极性的头和非极性的尾巴。 两种物质都是两亲性的物质，在极性溶剂中能够起 到稳定聚苯乙烯核的作用。AIBN 引发产生链引发自 由基的反应如下
AIBN
产生的自由基即可进一步引发聚合反应。
实验部分 化学试剂：苯乙烯（精制），偶氮二异丁腈， 聚乙烯吡咯烷酮（PVP K-30），正十二醇，乙醇，蒸 馏水。 仪器设备：机械搅拌器，回流冷凝管，温度计， 三口瓶。 仪器的洗涤和干燥：将三口瓶和回流冷凝管用 自来水和去污粉清洗干净后用蒸馏水冲洗几遍，将 残留的水用力甩干或者在烘箱中烘干。 分散聚合：分散聚合所使用的实验装置如图 1 所示。取 80mL 乙醇和 10mL 蒸馏水加入到 250mL
稳定剂和助稳定剂的结构式如下
图 1：分散聚合反应装置图
三口瓶中，反应瓶配上回流冷凝管、机械搅拌器和 温度计。
往三口瓶中加入 0.6g 分散剂 PVP K-30 和 0.3mL 正十二醇，再加入 48mL 乙醇和 6mL 水，搅拌使其 溶解，升温至 60℃。取 100mg AIBN 溶解于 6.6mL 苯乙烯中，加入体系。保持温度为 60℃，反应 6-8h。
口瓶，体系立即变为白色浑浊，不可能立即生成这 么多聚苯乙烯。因为所用的反应条件是经典的苯乙 烯分散聚合的反应条件，这时在刚开始反应的 1-2h 内苯乙烯的浓度变化比较低，特别是在刚开始的 1-2min 内，根本不会生成肉眼可见的颗粒。[6]排除 掉这一种可能之后，只可能有另外一种可能，就是 聚苯乙烯是在反应前在存在了的，即所使用的苯乙 烯已经部分聚合了。基于这点考虑，本人在乙醇中 加入所使用的苯乙烯后，发现液体变为白色浑浊， 振摇之后液体底部出现一个较大的白色松散的球。 苯乙烯在乙醇中溶解，而聚苯乙烯在乙醇中不溶解， 由此证明了苯乙烯已经部分聚合了。并且因为聚苯 乙烯球较大，本人认为苯乙烯转化成聚苯乙烯的比 例应该很高。
综合考虑，本人认为是下面的原因导致了 60℃
下反应不产生白色浑浊，而 70℃下产生白色浑浊。 首先，因为苯乙烯已经部分聚合，产生的聚苯乙烯 在体系中变为颗粒之后，大量吸收稳定剂和助稳定 剂以降低体系的自由能。但是由于这些聚苯乙烯颗 粒过大，它们吸收的稳定剂和助稳定剂不足以维持 其稳定存在，于是发生聚集。聚苯乙烯小颗粒聚集 成絮状的聚苯乙烯之后，絮状物之表面吸收了大量 的稳定剂和助稳定剂。虽然絮状物在稳定剂作用下 变成很小的颗粒分散在体系中是热力学可行的，但 这个过程却是动力学不可行的，于是絮状物稳定的 存在于体系中。这时，体系中仍然存在着苯乙烯单 体和引发剂，在 60℃温度下，苯乙烯能够发生聚合 反应。苯乙烯单体聚合产生的聚苯乙烯有两种可能 的去向，一种是吸附在絮状的聚苯乙烯上，另外一 种去向是一些齐聚物均相成核并在稳定剂和助稳 定剂的作用下成为微小的聚苯乙烯颗粒。这两个过 程是竞争的过程。由于已有的聚苯乙烯絮状物表面 积大，而且稳定剂在被絮状物吸收一部分之后浓度 变小，本人认为在 60℃下，生成的聚苯乙烯主要由 絮状物吸收，从而观察到絮状物有所增多。随着温 度上升到 70℃，分子热运动的加剧和反应速率的增 加都导致聚苯乙烯的吸附相对变少而均相成核的 速率大大增加，这样使得在 70℃下很快就能观察到 体系变为乳白。
粒径分布变窄。
引发剂浓度对粒径和粒径分布的影响:提高引
发剂浓度,微球粒径增大。引发剂浓度增大,自由基
浓度必然增大,导致沉淀低聚物浓度的提高,加上低
的稳定剂吸附速度,使得聚集过程加强,产生较大的
粒子。由于表面积和粒子密度的降低,较大的粒子不
易捕捉核和自由基,所以粒子继续增大,聚合阶段延
长,但当引发剂浓度过大时,粒径分散系数变大,说明
下面讨论影响粒径和粒径分布的因素。 温度对粒径和粒径分布的影响：由于连续相的 溶解能力提高,使成核临界链长增大。温度提高,引 发剂分解速度提高,同时齐聚物自由基的增长速度 增加,使得沉淀齐聚物浓度增大。温度升高会使聚乙 烯基吡咯烷酮在介质中溶解性增大,导致聚乙烯基 吡咯烷酮吸附速度下降。温度升高,连续相粘度降低。 上述变化都会引起聚苯乙烯微球粒径的增大。[6]这 些因素都使得70℃下得到的产品粒径较大，粒径分 布变宽。 单体浓度对粒径和粒径分布的影响：单体浓 度增加,微球粒径增大,因为单体浓度增大,反应介质 对初始生成的微球核的溶解性增加,从而使形成的 聚合物核颗粒数变少,使颗粒粒径增大。另一方面, 苯乙烯浓度增加,反应速度加快,在相同时间内生成 较大粒子。同时,苯乙烯浓度增加会导致粒径分布变 宽,说明微球粒径分布加宽。 混合介质组成与单体转化率对粒径和粒径分 布的影响:分散聚合反应开始前反应体系应为均匀 连续相,但聚合反应后形成的聚合物却不溶于反应