專利名稱：一種水發(fā)泡聚苯乙烯的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種水發(fā)泡聚苯こ烯的制備方法。更具體地，涉及ー種用水作為物理發(fā)泡劑取代有機(jī)戊烷發(fā)泡劑制備水發(fā)泡聚苯こ烯的新方法。
背景技術(shù)：
中國(guó)的發(fā)泡聚苯こ烯的消費(fèi)主要集中在包裝和建筑領(lǐng)域，分別占50%和45%，其它占5%，而發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)泡聚苯こ烯的消費(fèi)在建筑行業(yè)占比高達(dá)70%，因此，發(fā)泡聚苯こ烯在中國(guó)具有十分廣闊的市場(chǎng)前景。中國(guó)發(fā)泡聚苯こ烯產(chǎn)業(yè)在全球市場(chǎng)占據(jù)著越來越重要的地位。2008年全球發(fā)泡聚 苯こ烯總產(chǎn)能為691萬(wàn)噸，中國(guó)為310萬(wàn)噸，產(chǎn)能占世界總產(chǎn)能的45%，截至2010年底我國(guó)發(fā)泡聚苯こ烯總產(chǎn)能超更是驚人的超過了 450萬(wàn)噸。毫無(wú)疑問，中國(guó)已成為世界發(fā)泡聚苯こ烯行業(yè)最大的生產(chǎn)基地。傳統(tǒng)型的發(fā)泡聚苯こ烯是以戊烷為發(fā)泡劑，采用這種有機(jī)發(fā)泡劑的主要缺點(diǎn)是在聚合物材料的加工及使用過程中，低沸點(diǎn)的戊烷非常容易揮發(fā)到大氣中，從而對(duì)我們?nèi)祟愘囈陨娴沫h(huán)境造成污染。因此，近年來，許多學(xué)者提出用水作物理發(fā)泡劑來取代戊烷的設(shè)想，并且作了ー些探索。制備對(duì)環(huán)境友好的水發(fā)泡聚苯こ烯主要有兩種途徑，一是通過直接將水相引入油相形成水/油/水型(W/0/W)的結(jié)構(gòu)，ニ是通過在聚合過程中加入吸水材料，將水通過吸水材料的吸水作用弓I入聚苯こ烯顆粒內(nèi)部。L. Nelissen等人對(duì)制備水發(fā)泡聚苯こ烯的實(shí)驗(yàn)方案和エ藝進(jìn)行了深入的研究，他們采用兩種方法成功制備了水發(fā)泡的聚苯こ烯顆粒。ー種是直接在苯こ烯單體中加入乳化水進(jìn)行本體預(yù)聚合，當(dāng)轉(zhuǎn)換率達(dá)到50%左右時(shí)，此時(shí)體系已經(jīng)有一定的粘度，乳化水分散在了苯こ烯相中，此時(shí)加入水相進(jìn)行懸浮聚合制備出水發(fā)泡聚苯こ烯顆粒；另ー種是先合成一種兩親性的聚苯こ烯-苯こ烯磺酸鈉高分子表面活性剤，聚合時(shí)，表面活性劑的聚苯こ烯段伸入到苯こ烯単體相中，聚苯こ烯磺酸鈉段伸入到水相中，通過磺酸基團(tuán)的親水作用將水分散到聚苯こ烯顆粒內(nèi)部來制備水發(fā)泡聚苯こ烯。Hugo Berghmans等人將淀粉,馬來酸酐,苯こ烯進(jìn)行共聚,主鏈上為馬來酸酐和苯こ烯，淀粉通過兩種途徑接枝到主鏈上，一是通過淀粉中羥基與酸酐鍵的氫鍵作用；ニ是通過羥基與酸酐鍵的酯化反應(yīng)接枝到主鏈上，同時(shí)主鏈上還多了ー個(gè)羧基。通過這兩種途徑使得苯こ烯主鏈上含有了羥基和羧基兩種吸水基團(tuán)，在聚合過程中就可以把水分散到聚苯こ烯顆粒內(nèi)部。L. James Lee等人通過一系列研究,成功制備出了水發(fā)泡的聚苯こ烯-粘土納米復(fù)合材料。天然粘土因其具有親水性而均勻的分?jǐn)?shù)在水相中，通過反相乳液的方法，粘土可以進(jìn)一歩被引入到苯こ烯単體相中形成油包水(W/0)的反相乳液。最后，通過懸浮聚合，就制備出了包含著水/粘土的聚苯こ烯顆粒。Jintao Yang等人制備了ー種水發(fā)泡的聚苯こ烯-活性炭復(fù)合材料,首先，把吸附了水的活性炭加入苯こ烯単體相制備油包水(W/0)的反相乳液，然后通過懸浮聚合制備出了包含著活性炭/水的聚苯こ烯顆粒。總結(jié)以上制備水發(fā)泡聚苯こ烯的方法，主要存在以下需要改進(jìn)的地方，直接加入乳化水的方法不利于水的分散，聚合過程相分離現(xiàn)象比較嚴(yán)重，容易造成發(fā)泡劑水在聚合物基體中的分散不夠均勻。苯こ烯與納米粘土或者活性炭共混的方法也存在相分離的問題，原因是納米粘土和活性炭都是無(wú)機(jī)相，而苯こ烯是有機(jī)相，兩者相分離嚴(yán)重，也容易造成水的分散不均勻。綜述所述，設(shè)計(jì)ー種有利于水在聚苯こ烯基體中分散的制備方法是非常必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種制備水發(fā)泡聚苯こ烯顆粒的新方法，具體地講，主要是通過納米聚丙烯酸鈉吸水樹脂微球與苯こ烯自由基原位共聚以及自由基懸浮聚合相結(jié)合的方法來制備的水發(fā)泡聚苯こ烯顆粒。具體步驟如下 (I)采用反相乳液聚合法制備納米聚丙烯酸鈉吸水樹脂微球。在冰浴條件下，用NaOH溶液中和丙烯酸，控制中和度在60-75%，然后加入相對(duì)丙烯酸質(zhì)量3%的水溶性氧化還原引發(fā)劑過硫酸鉀，加入相對(duì)丙烯酸質(zhì)量500%的環(huán)己烷作為連續(xù)相，加入相對(duì)環(huán)己烷質(zhì)量8%的乳化劑司盤-80，相對(duì)丙烯酸質(zhì)量0. 015%的交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺，反應(yīng)溫度為75°C，攪拌速率600-800rpm，N2條件保護(hù)下聚合4_6小時(shí)，然后通過共沸除去水及連續(xù)相環(huán)己烷，真空干燥后得到淡黃色的產(chǎn)物即為聚丙烯酸吸水樹脂微球。(2)采用自由基原位共聚以及自由基懸浮聚合相結(jié)合的方法制備水發(fā)泡聚苯こ烯。首先，在苯こ烯單體中溶解(I)中得到的相對(duì)苯こ烯質(zhì)量0. I %_ I %的納米聚丙烯酸鈉吸水樹脂微球，將混合溶液置于反應(yīng)釜中，向其中加入相對(duì)苯こ烯質(zhì)量0. 3%-1%的自由基原位共聚階段引發(fā)劑過氧化苯甲酰，設(shè)置溫度95°C，攪拌速率800rpm，自由基原位共聚0. 5-2小時(shí)，然后向其中滴加相對(duì)苯こ烯單體質(zhì)量10%的去離子水，攪拌0. 5小時(shí)后，攪拌速率調(diào)至350rpm，加入自由基懸浮聚合階段引發(fā)劑過氧化苯甲酰量0. 3%_3%，相對(duì)苯こ烯單體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，加入溶有0. 12%懸浮穩(wěn)定劑羥こ基纖維素和0. 3%磷酸三鈣的混合水溶液作為連續(xù)相進(jìn)行自由基懸浮聚合，聚合8小吋。聚合結(jié)束后，過濾洗滌產(chǎn)物即得水發(fā)泡聚苯こ烯。在該發(fā)明中，分別加入了相對(duì)苯こ烯單體質(zhì)量0. 1%,0. 3%,0. 5%,0. 7%，1%的納米聚丙烯酸鈉吸水樹脂微球來制備水發(fā)泡聚苯こ烯顆粒，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著納米吸水樹脂含量的増加，聚苯こ烯顆粒的吸水量在逐漸增加，這說明吸水微球在起作用，然而聚苯こ烯顆粒在有效粒徑范圍內(nèi)的產(chǎn)率卻呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)，這主要是因?yàn)殡S著吸水微球量的增カロ，吸水膨脹作用越來越明顯，導(dǎo)致懸浮聚合時(shí)的水/油/水(W/0/W)體系的不穩(wěn)定性増加，容易導(dǎo)致部分顆粒破碎。綜合這兩方面因素，同時(shí)考慮發(fā)泡效果，我們優(yōu)先選擇納米聚丙烯酸鈉吸水樹脂微球加入量0. 3%。本發(fā)明改變了自由基原位共聚階段的引發(fā)劑用量，分別是0. 3%，0. 67%, 1% (相對(duì)苯こ烯單體的質(zhì)量分?jǐn)?shù))，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選擇該階段引發(fā)劑用量0. 67%。本發(fā)明改變了自由基原位共聚的時(shí)間，分別是0. 5h, lh, I. 5h, 2h,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選擇該階段聚合時(shí)間為lh。該方法緑色無(wú)污染，實(shí)驗(yàn)過程簡(jiǎn)單，發(fā)泡效果理想，有很好的應(yīng)用前景，適合エ業(yè)化生產(chǎn)。


圖I是水發(fā)泡聚苯こ烯的制備過程示意圖。圖2是納米聚丙烯酸鈉吸水樹脂微球在苯こ烯單體中的分散效果示意圖。圖3是不同納米聚丙烯酸鈉吸水樹脂微球(PAAS)添加量的水發(fā)泡聚苯こ烯發(fā)泡前的微觀相結(jié)構(gòu)掃描電鏡圖，其中a, b, c, d的添加量分別為0,0. 1%，0. 3%，1%。圖4是不同納米聚丙烯酸鈉吸水樹脂微球(PAAS)添加量的水發(fā)泡聚苯こ烯發(fā)泡后的微觀相結(jié)構(gòu)掃描電鏡圖，其中a, b, c, d的添加量分別為0,0. 1%，0. 3%，0. 5%。圖5是不同納米聚丙烯酸鈉吸水樹脂微球(PAAS)添加量的水發(fā)泡聚苯こ烯的差不掃描量熱分析第一遍掃描的曲線，添加量分別為0,0. 1%,0. 3%,0. 5%。
圖6是不同納米聚丙烯酸鈉吸水樹脂微球(PAAS)添加量的水發(fā)泡聚苯こ烯的差不掃描量熱分析第二遍掃描的曲線，添加量分別為0,0. 1%,0. 3%,0. 5%。圖7是不同納米聚丙烯酸鈉吸水樹脂微球(PAAS)添加量的水發(fā)泡聚苯こ烯的熱失重分析曲線，添加量分別為0,0. 1%,0. 3%,0. 5%。
具體實(shí)施例方式實(shí)例ー采用反相乳液聚合法制備納米聚丙烯酸鈉吸水樹脂微球。在冰浴條件下，用NaOH溶液中和丙烯酸，控制中和度在60%，然后加入相對(duì)丙烯酸質(zhì)量3%的水溶性氧化還原引發(fā)劑過硫酸鉀，加入相對(duì)丙烯酸質(zhì)量500%的環(huán)己烷作為連續(xù)相，加入相對(duì)環(huán)己烷質(zhì)量8%的乳化劑司盤-80，相對(duì)丙烯酸質(zhì)量0. 015%的交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺，反應(yīng)溫度為75°C，攪拌速率800rpm，N2條件保護(hù)下聚合5小時(shí)，然后通過共沸除去水及連續(xù)相環(huán)己烷，真空干燥后得到淡黃色的產(chǎn)物即為聚丙烯酸吸水樹脂微球。電子顯微鏡下，粒徑約為60nmo實(shí)例ニ采用反相乳液聚合法制備納米聚丙烯酸鈉吸水樹脂微球。在冰浴條件下，用NaOH溶液中和丙烯酸，控制中和度在75%，然后加入相對(duì)丙烯酸質(zhì)量3%的水溶性氧化還原引發(fā)劑過硫酸鉀，加入相對(duì)丙烯酸質(zhì)量500%的環(huán)己烷作為連續(xù)相，加入相對(duì)環(huán)己烷質(zhì)量8%的乳化劑司盤-80，相對(duì)丙烯酸質(zhì)量0. 015%的交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺，反應(yīng)溫度為75°C，攪拌速率800rpm，N2條件保護(hù)下聚合5小時(shí)，然后通過共沸除去水及連續(xù)相環(huán)己烷，真空干燥后得到淡黃色的產(chǎn)物即為聚丙烯酸吸水樹脂微球。電子顯微鏡下，粒徑約為70nmo實(shí)例三采用反相乳液聚合法制備納米聚丙烯酸鈉吸水樹脂微球。在冰浴條件下，用NaOH溶液中和丙烯酸，控制中和度在65%，然后加入相對(duì)丙烯酸質(zhì)量3%的水溶性氧化還原引發(fā)劑過硫酸鉀，加入相對(duì)丙烯酸質(zhì)量500%的環(huán)己烷作為連續(xù)相，加入相對(duì)環(huán)己烷質(zhì)量8%的乳化劑司盤-80，相對(duì)丙烯酸質(zhì)量0. 015%的交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺，反應(yīng)溫度為75°C，攪拌速率600rpm，N2條件保護(hù)下聚合5小時(shí)，然后通過共沸除去水及連續(xù)相環(huán)己烷，真空干燥后得到淡黃色的產(chǎn)物即為聚丙烯酸吸水樹脂微球。電子顯微鏡下，粒徑約為75nm。實(shí)例四采用反相乳液聚合法制備納米聚丙烯酸鈉吸水樹脂微球。在冰浴條件下，用NaOH溶液中和丙烯酸，控制中和度在65%，然后加入相對(duì)丙烯酸質(zhì)量3%的水溶性氧化還原引發(fā)劑過硫酸鉀，加入相對(duì)丙烯酸質(zhì)量500%的環(huán)己烷作為連續(xù)相，加入相對(duì)環(huán)己烷質(zhì)量8%的乳化劑司盤-80，相對(duì)丙烯酸質(zhì)量0. 015%的交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺，反應(yīng)溫度為75°C，攪拌速率800rpm，N2條件保護(hù)下聚合4小時(shí)，然后通過共沸除去水及連續(xù)相環(huán)己烷，真空干燥后得到淡黃色的產(chǎn)物即為聚丙烯酸吸水樹脂微球。電子顯微鏡下，粒徑約為40nmo實(shí)例五采用反相乳液聚合法制備納米聚丙烯酸鈉吸水樹脂微球。在冰浴條件下，用NaOH溶液中和丙烯酸，控制中和度在65%，然后加入相對(duì)丙烯酸質(zhì)量3%的水溶性氧化還原引發(fā)劑過硫酸鉀，加入相對(duì)丙烯酸質(zhì)量500%的環(huán)己烷作為連續(xù)相，加入相對(duì)環(huán)己烷質(zhì)量8%的乳化劑司盤-80，相對(duì)丙烯酸質(zhì)量0. 015%的交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺，反應(yīng)溫度為75V，攪拌速率800rpm，N2條件保護(hù)下聚合6小時(shí)，然后通過共沸除去水及連續(xù)相環(huán)己烷，真空干燥后得到淡黃色的產(chǎn)物即為聚丙烯酸吸水樹脂微球。電子顯微鏡下，粒徑約為50nmo
下面我們使用實(shí)例五中制備的聚丙烯酸鈉吸水樹脂微球制備水基發(fā)泡聚苯こ烯樹脂顆粒。實(shí)例六首先，將相對(duì)苯こ烯質(zhì)量0. 1%的納米聚丙烯酸鈉吸水樹脂微球溶解在苯こ烯單體中，將混合溶液置于反應(yīng)釜中，向其中加入相對(duì)苯こ烯質(zhì)量0. 67%的自由基原位共聚階段引發(fā)劑過氧化苯甲酰，設(shè)置溫度95°C，攪拌速率SOOrpm，聚合I小時(shí)，然后向其中滴加相對(duì)苯こ烯質(zhì)量10%的去離子水作為發(fā)泡劑，攪拌0. 5小時(shí)后，攪拌速率調(diào)至350rpm，加入相對(duì)苯こ烯質(zhì)量1%的自由基懸浮聚合階段引發(fā)劑過氧化苯甲酰量，加入溶有0. 12%懸浮穩(wěn)定劑羥こ基纖維素和0. 3%磷酸三鈣的混合水溶液作為連續(xù)相進(jìn)行自由基懸浮聚合，聚合8小吋。聚合結(jié)束后，過濾洗滌產(chǎn)物即得水發(fā)泡聚苯こ烯。得到水基發(fā)泡聚苯こ烯，吸水樹脂微球在基體中的分散性很好，含水量為3. 54%，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為102. TC，油浴發(fā)泡倍率為4. 28。實(shí)例七首先，將相對(duì)苯こ烯質(zhì)量1%的納米聚丙烯酸鈉吸水樹脂微球溶解在苯こ烯單體中，將混合溶液置于反應(yīng)釜中，向其中加入相對(duì)苯こ烯質(zhì)量0. 67%的自由基原位共聚階段引發(fā)劑過氧化苯甲酰，設(shè)置溫度95°C，攪拌速率SOOrpm，聚合I小時(shí)，然后向其中滴加相對(duì)苯こ烯質(zhì)量10%的去離子水作為發(fā)泡劑，攪拌0. 5小時(shí)后，攪拌速率調(diào)至350rpm，カロ入相對(duì)苯こ烯質(zhì)量1%的自由基懸浮聚合階段引發(fā)劑過氧化苯甲酰量，加入溶有0. 12%懸浮穩(wěn)定劑羥こ基纖維素和0. 3%磷酸三鈣的混合水溶液作為連續(xù)相進(jìn)行自由基懸浮聚合，聚合8小吋。聚合結(jié)束后，過濾洗滌產(chǎn)物即得水發(fā)泡聚苯こ烯。得到水基發(fā)泡聚苯こ烯，吸水樹脂微球在基體中的分散性一般，含水量為6. 54%，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為104. 6°C，油浴發(fā)泡倍率為3. 29。實(shí)例八首先，將相對(duì)苯こ烯質(zhì)量0. 3%的納米聚丙烯酸鈉吸水樹脂微球溶解在苯こ烯單體中，將混合溶液置于反應(yīng)釜中，向其中加入相對(duì)苯こ烯質(zhì)量0. 3%的自由基原位共聚階段引發(fā)劑過氧化苯甲酰，設(shè)置溫度95°C，攪拌速率SOOrpm，聚合I小時(shí)，然后向其中滴加相對(duì)苯こ烯質(zhì)量10%的去離子水作為發(fā)泡劑，攪拌0. 5小時(shí)后，攪拌速率調(diào)至350rpm，カロ入相對(duì)苯こ烯質(zhì)量1%的自由基懸浮聚合階段引發(fā)劑過氧化苯甲酰量，加入溶有0. 12%懸浮穩(wěn)定劑羥こ基纖維素和0. 3%磷酸三鈣的混合水溶液作為連續(xù)相進(jìn)行自由基懸浮聚合，聚合8小吋。聚合結(jié)束后，過濾洗滌產(chǎn)物即得水發(fā)泡聚苯こ烯。得到水基發(fā)泡聚苯こ烯，吸水樹脂微球在基體中的分散性好，含水量為4. 94%，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為103. 2°C，油浴發(fā)泡倍率為6. 37。實(shí)例九首先，將相對(duì)苯こ烯質(zhì)量0. 5%的納米聚丙烯酸鈉吸水樹脂微球溶解在苯こ烯單體中，將混合溶液置于反應(yīng)釜中，向其中加入相對(duì)苯こ烯質(zhì)量1%的自由基原位共聚階段引發(fā)劑過氧化苯甲酰，設(shè)置溫度95°C，攪拌速率SOOrpm，聚合I小時(shí)，然后向其中滴加相對(duì)苯こ烯質(zhì)量10%的去離子水作為發(fā)泡劑，攪拌0. 5小時(shí)后，攪拌速率調(diào)至350rpm，加入相對(duì)苯こ烯質(zhì)量1%的自由基懸浮聚合階段引發(fā)劑過氧化苯甲酰量，加入溶有0. 12%懸浮穩(wěn)定劑羥こ基纖維素和0. 3%磷酸三鈣的混合水溶液作為連續(xù)相進(jìn)行自由基懸浮聚合，聚合8小吋。聚合結(jié)束后，過濾洗滌產(chǎn)物即得水發(fā)泡聚苯こ烯。得到水基發(fā)泡聚苯こ烯，吸水樹脂微球在基體中的分散性一般，含水量為6. 03%，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為104. 2°C，油浴發(fā)泡倍率為 4. 08。實(shí)例十首先，將相對(duì)苯こ烯質(zhì)量0. 3%的納米聚丙烯酸鈉吸水樹脂微球溶解在苯 こ烯單體中，將混合溶液置于反應(yīng)釜中，向其中加入相對(duì)苯こ烯質(zhì)量0. 3%的自由基原位共聚階段引發(fā)劑過氧化苯甲酰，設(shè)置溫度95°C，攪拌速率SOOrpm，聚合2小時(shí)，然后向其中滴加相對(duì)苯こ烯質(zhì)量10%的去離子水作為發(fā)泡劑，攪拌0. 5小時(shí)后，攪拌速率調(diào)至350rpm，カロ入相對(duì)苯こ烯質(zhì)量1%的自由基懸浮聚合階段引發(fā)劑過氧化苯甲酰量，加入溶有0. 12%懸浮穩(wěn)定劑羥こ基纖維素和0. 3%磷酸三鈣的混合水溶液作為連續(xù)相進(jìn)行自由基懸浮聚合，聚合8小吋。聚合結(jié)束后，過濾洗滌產(chǎn)物即得水發(fā)泡聚苯こ烯。得到水基發(fā)泡聚苯こ烯，吸水樹脂微球在基體中的分散性好，含水量為4. 53%，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為103. 5°C，油浴發(fā)泡倍率為5. 73。實(shí)例^^一 首先，將相對(duì)苯こ烯質(zhì)量0. 3%的納米聚丙烯酸鈉吸水樹脂微球溶解在苯こ烯單體中，將混合溶液置于反應(yīng)釜中，向其中加入相對(duì)苯こ烯質(zhì)量0. 67%的自由基原位共聚階段引發(fā)劑過氧化苯甲酰，設(shè)置溫度95°C，攪拌速率800rpm，聚合0. 5小吋，然后向其中滴加相對(duì)苯こ烯質(zhì)量10%的去離子水作為發(fā)泡劑，攪拌0. 5小時(shí)后，攪拌速率調(diào)至350rpm，加入相對(duì)苯こ烯質(zhì)量2%的自由基懸浮聚合階段引發(fā)劑過氧化苯甲酰量，加入溶有0. 12%懸浮穩(wěn)定劑羥こ基纖維素和0. 3%磷酸三鈣的混合水溶液作為連續(xù)相進(jìn)行自由基懸浮聚合，聚合8小吋。聚合結(jié)束后，過濾洗滌產(chǎn)物即得水發(fā)泡聚苯こ烯。得到水基發(fā)泡聚苯こ烯，吸水樹脂微球在基體中的分散性好，含水量為4. 23%，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為103. 7°C，油浴發(fā)泡倍率為4. 32。下面我們使用實(shí)例四中制備的聚丙烯酸鈉吸水樹脂微球制備水基發(fā)泡聚苯こ烯樹脂顆粒。實(shí)例十二 首先，將相對(duì)苯こ烯質(zhì)量0. 1%的納米聚丙烯酸鈉吸水樹脂微球溶解在苯こ烯單體中，將混合溶液置于反應(yīng)釜中，向其中加入相對(duì)苯こ烯質(zhì)量0. 67%的自由基原位共聚階段引發(fā)劑過氧化苯甲酰，設(shè)置溫度95°C，攪拌速率SOOrpm，聚合2小時(shí)，然后向其中滴加相對(duì)苯こ烯質(zhì)量10%的去離子水作為發(fā)泡劑，攪拌0. 5小時(shí)后，攪拌速率調(diào)至350rpm，加入相對(duì)苯こ烯質(zhì)量1%的自由基懸浮聚合階段引發(fā)劑過氧化苯甲酰量，加入溶有0. 12%懸浮穩(wěn)定劑羥こ基纖維素和0. 3%磷酸三鈣的混合水溶液作為連續(xù)相進(jìn)行自由基懸浮聚合，聚合8小吋。聚合結(jié)束后，過濾洗滌產(chǎn)物即得水發(fā)泡聚苯こ烯。得到水基發(fā)泡聚苯乙烯，吸水樹脂微球在基體中的分散性好，含水量為3. 15%，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為102.4°C，油浴發(fā)泡倍率為3. 98。下面我們使用實(shí)例三中制備的聚丙烯酸鈉吸水樹脂微球制備水基發(fā)泡聚苯乙烯樹脂顆粒。實(shí)例十三首先，將相對(duì)苯乙烯質(zhì)量O. 5%的納米聚丙烯酸鈉吸水樹脂微球溶解在苯乙烯單體中，將混合溶液置于反應(yīng)釜中，向其中加入相對(duì)苯乙烯質(zhì)量O. 67%的自由基原位共聚階段引發(fā)劑過氧化苯甲酰，設(shè)置溫度95°C，攪拌速率SOOrpm，聚合I小時(shí)，然后向其中滴加相對(duì)苯乙烯質(zhì)量10%的去離子水作為發(fā)泡劑，攪拌O. 5小時(shí)后，攪拌速率調(diào)至350rpm,加入相對(duì)苯乙烯質(zhì)量O. 3%的自由基懸浮聚合階段引發(fā)劑過氧化苯甲酰量，加入溶有O. 12%懸浮穩(wěn)定劑羥乙基纖維素和O. 3%磷酸三鈣的混合水溶液作為連續(xù)相進(jìn)行自由基懸浮聚合，聚合8小時(shí)。聚合結(jié)束后，過濾洗滌產(chǎn)物即得水發(fā)泡聚苯乙烯。得到水基發(fā)泡聚苯乙烯，吸水樹脂微球在基體中的分散性一般，含水量為6. 13%，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為104. 8 °C，油浴發(fā)泡倍率為4. 07。
下面我們使用實(shí)例二中制備的聚丙烯酸鈉吸水樹脂微球制備水基發(fā)泡聚苯乙烯樹脂顆粒。實(shí)例十四首先，將相對(duì)苯乙烯質(zhì)量O. 3%的納米聚丙烯酸鈉吸水樹脂微球溶解在苯乙烯單體中，將混合溶液置于反應(yīng)釜中，向其中加入相對(duì)苯乙烯質(zhì)量O. 67%的自由基原位共聚階段引發(fā)劑過氧化苯甲酰，設(shè)置溫度95°C，攪拌速率800rpm，聚合I小時(shí)，然后向其中滴加相對(duì)苯乙烯質(zhì)量10%的去離子水作為發(fā)泡劑，攪拌O. 5小時(shí)后，攪拌速率調(diào)至350rpm，加入相對(duì)苯乙烯質(zhì)量1%的自由基懸浮聚合階段引發(fā)劑過氧化苯甲酰量，加入溶有O. 12%懸浮穩(wěn)定劑羥乙基纖維素和O. 3%磷酸三鈣的混合水溶液作為連續(xù)相進(jìn)行自由基懸浮聚合，聚合8小時(shí)。聚合結(jié)束后，過濾洗滌產(chǎn)物即得水發(fā)泡聚苯乙烯。得到水基發(fā)泡聚苯乙烯，吸水樹脂微球在基體中的分散性好，含水量為5. 04%,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為103. 6°C，油浴發(fā)泡倍率為5. 63。下面我們使用實(shí)例一中制備的聚丙烯酸鈉吸水樹脂微球制備水基發(fā)泡聚苯乙烯樹脂顆粒。實(shí)例十五首先，將相對(duì)苯乙烯質(zhì)量O. 1%的納米聚丙烯酸鈉吸水樹脂微球溶解在苯乙烯單體中，將混合溶液置于反應(yīng)釜中，向其中加入相對(duì)苯乙烯質(zhì)量O. 67%的自由基原位共聚階段引發(fā)劑過氧化苯甲酰，設(shè)置溫度95°C，攪拌速率SOOrpm，聚合I小時(shí)，然后向其中滴加相對(duì)苯乙烯質(zhì)量10%的去離子水作為發(fā)泡劑，攪拌O. 5小時(shí)后，攪拌速率調(diào)至350rpm，加入相對(duì)苯乙烯質(zhì)量3%的自由基懸浮聚合階段引發(fā)劑過氧化苯甲酰量，加入溶有O. 12%懸浮穩(wěn)定劑羥乙基纖維素和O. 3%磷酸三鈣的混合水溶液作為連續(xù)相進(jìn)行自由基懸浮聚合，聚合8小時(shí)。聚合結(jié)束后，過濾洗滌產(chǎn)物即得水發(fā)泡聚苯乙烯。得到水基發(fā)泡聚苯乙烯，吸水樹脂微球在基體中的分散性好，含水量為3. 2%，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為102. 7°C，油浴發(fā)泡倍率為3. 36。
權(quán)利要求
1.ー種水發(fā)泡聚苯こ烯的制備方法，其特征在于步驟如下 (1)采用反相乳液聚合法制備納米聚丙烯酸鈉吸水樹脂微球在冰浴條件下，用NaOH溶液中和丙烯酸，控制中和度在60-75%，然后加入相對(duì)丙烯酸質(zhì)量3%的水溶性氧化還原引發(fā)劑過硫酸鉀，加入相對(duì)丙烯酸質(zhì)量500%的環(huán)己烷作為連續(xù)相，加入相對(duì)環(huán)己烷質(zhì)量8%的乳化劑司盤-80，相對(duì)丙烯酸質(zhì)量0. 015%的交聯(lián)劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺，反應(yīng)溫度為75°C，攪拌速率600-800rpm，N2條件保護(hù)下聚合4_6小時(shí)，然后通過共沸除去水及連續(xù)相環(huán)己烷，真空干燥后得到淡黃色的產(chǎn)物即為聚丙烯酸鈉吸水樹脂微球； (2)采用自由基原位共聚以及自由基懸浮聚合相結(jié)合的方法制備水發(fā)泡聚苯こ烯首先，在苯こ烯單體中溶解步驟(I)中得到的相對(duì)苯こ烯質(zhì)量0. 1%-1%的納米聚丙烯酸鈉吸水樹脂微球，向其中加入相對(duì)苯こ烯質(zhì)量0. 3%-1%的自由基原位共聚階段引發(fā)劑過氧化苯甲酰，設(shè)置溫度95°C，攪拌速率800rpm，自由基原位共聚0. 5-2小時(shí)，然后向其中滴加相對(duì)苯こ烯單體質(zhì)量10%的去離子水，攪拌0. 5小時(shí)后，攪拌速率調(diào)至350rpm，加入相對(duì)苯こ烯質(zhì)量0. 3%-3%的自由基懸浮聚合階段引發(fā)劑過氧化苯甲酰，加入溶有0. 12%懸浮穩(wěn)定劑羥こ基纖維素和0. 3%磷酸三鈣的混合水溶液作為連續(xù)相進(jìn)行自由基懸浮聚合，聚合8小時(shí)；聚合結(jié)束后，過濾洗滌產(chǎn)物即得水發(fā)泡聚苯こ烯。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種水發(fā)泡聚苯こ烯的制備方法，其特征在于加入相對(duì)苯こ烯單體質(zhì)量0. 3%的納米聚丙烯酸鈉吸水樹脂微球。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種水發(fā)泡聚苯こ烯的制備方法，其特征在于加入相對(duì)苯こ烯單體質(zhì)量0. 67%的自由基原位共聚階段引發(fā)劑過氧化苯甲酰。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種水發(fā)泡聚苯こ烯的制備方法，其特征在于自由基原位共聚時(shí)間為lh。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種水發(fā)泡聚苯こ烯的制備方法，其特征在于加入相對(duì)苯こ烯單體質(zhì)量1%的自由基懸浮聚合階段引發(fā)劑過氧化苯甲酰。
全文摘要
一種水發(fā)泡聚苯乙烯的制備方法，更具體地，涉及一種用水作為物理發(fā)泡劑取代有機(jī)戊烷發(fā)泡劑制備水發(fā)泡聚苯乙烯的新方法。傳統(tǒng)的可發(fā)性聚苯乙烯采用戊烷作為發(fā)泡劑，戊烷的沸點(diǎn)比較低，容易在聚苯乙烯泡沫材料加工以及使用過程中釋放到大氣中，對(duì)我們?nèi)祟愘囈陨娴沫h(huán)境造成污染，而本發(fā)明以水作為物理發(fā)泡劑，采用自由基原位共聚與自由基懸浮聚合相結(jié)合的方法來制備水發(fā)性聚苯乙烯。該方法綠色無(wú)污染，實(shí)驗(yàn)過程簡(jiǎn)單，發(fā)泡效果理想，有很好的應(yīng)用前景, 適合工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C08F220/06GK102827392SQ20121015769
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者李齊方, 李連偉, 陳廣新 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)