一種苯乙烯-丙烯酸酯共聚物的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高分子共聚物的制備領(lǐng)域，具體屬于一種苯乙烯-丙烯酸酯共聚物的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]苯乙烯-丙烯酸酯共聚物兼具聚苯乙烯和丙烯酸酯聚合物的雙重優(yōu)點(diǎn)，不僅具有良好的透明度、光澤度、耐候性和抗沖擊強(qiáng)度，而且易于成型加工，廣泛用于廣告牌、照明材料、建筑材料等領(lǐng)域。苯乙烯-丙烯酸酯共聚物的合成方法，主要有本體共聚法、乳液共聚法和懸浮共聚法。由于本體共聚法普遍存在凝膠效應(yīng)，反應(yīng)過程中會(huì)出現(xiàn)自動(dòng)加速現(xiàn)象，反應(yīng)的可控性較差，目前較少采用。而乳液共聚法中，采用大量乳化劑來穩(wěn)定反應(yīng)體系，反應(yīng)結(jié)束后需要破乳，來分離共聚物，后續(xù)工藝繁瑣。懸浮共聚法具有反應(yīng)周期短、設(shè)備簡單、易于工業(yè)化的優(yōu)點(diǎn)。
[0003]懸浮共聚合成苯乙烯-丙烯酸酯共聚物時(shí)，可采用分散劑分為兩類:不溶于水的無機(jī)粉末和水溶性有機(jī)高分子材料。其中，無機(jī)粉末主要有磷酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鎂等，這類分散劑往往就地配制使用，例如碳酸鎂由碳酸鈉溶液和硫酸鎂溶液配制而成，磷酸鈣由磷酸鈉溶液和氯化鈣溶液制成。聚合結(jié)束后需要用稀酸洗去無機(jī)粉末分散劑。這無疑使得生產(chǎn)工藝復(fù)雜，增加了生產(chǎn)成本。有機(jī)高分子材料分散劑中，應(yīng)用較多的為聚乙烯醇，廣泛應(yīng)用于苯乙烯、丙烯酸酯、氯乙烯的懸浮聚合中，但是聚乙烯醇的價(jià)格相對(duì)昂貴。如果聚合物中的聚乙烯醇不能除盡，還可能帶來安全問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對(duì)目前苯乙烯-丙烯酸酯共聚物制備技術(shù)中存在的生產(chǎn)工藝復(fù)雜、分散劑價(jià)格昂貴的問題，聚合物中如果聚乙烯醇不能除盡可能帶來安全的問題，提供一種苯乙烯-丙烯酸酯共聚物的制備方法。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種苯乙烯-丙烯酸酯共聚物的制備方法，包括如下步驟:
[0006](I)在裝有回流冷凝裝置的反應(yīng)器內(nèi)，加入纖維素和去離子水，水浴加熱升溫至60?90°C，攪拌使之溶解；
[0007](2)稱取引發(fā)劑，置于洗凈并干燥的容器中，加入單體苯乙烯和丙烯酸酯，溶解后加入到步驟(I)的反應(yīng)器中；
[0008](3)控制攪拌速度200?500轉(zhuǎn)/分鐘，恒溫反應(yīng)2?12小時(shí)，形成共聚物珠粒；
[0009](4)停止反應(yīng)后，用水洗滌共聚物珠粒，過濾，干燥，得到透明珠狀的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物；
[0010]所述的步驟(I)中纖維素用量為單體苯乙烯和丙烯酸酯總質(zhì)量的0.05%?20%，去離子水用量為單體苯乙烯和丙烯酸酯總質(zhì)量的2?10倍；
[0011]所述的步驟(2)中引發(fā)劑用量為單體苯乙烯和丙烯酸酯總質(zhì)量的0.3%?10% ;
[0012]所述的步驟(2)中單體苯乙烯和丙烯酸酯質(zhì)量比為1: 0.01-100。
[0013]所述的步驟(I)中纖維素為甲基纖維素、乙基纖維素、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羥丙基甲基纖維素中的一種或幾種。
[0014]所述的步驟⑵中引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、過氧化二苯甲酰、過氧化十二酰、異丙苯過氧化氫、叔丁基過氧化氫、過氧化二異丙苯、過氧化二叔丁基、過氧化苯甲酸叔丁酯、過氧化叔戊酸叔丁酯、過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化二碳酸二環(huán)己酯中的一種或幾種。優(yōu)選過氧化二苯甲酰。
[0015]所述的步驟(2)中丙烯酸酯為丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸烯丙酯中的一種或幾種。
[0016]本發(fā)明的有益效果為:
[0017](I)本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有懸浮聚合中分散劑價(jià)格昂貴的缺陷，用纖維素作為分散劑，制備苯乙烯-丙烯酸酯共聚物，大大降低生產(chǎn)成本。
[0018](2)本方法的實(shí)施步驟簡單，可以將纖維素直接加入反應(yīng)體系，不需要預(yù)處理，提高了生產(chǎn)效率。
[0019](3)本方法選用的纖維素安全無毒，提高聚合物的安全性。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1獲得的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物的光學(xué)顯微鏡照片
[0021]圖2是本發(fā)明實(shí)施例2獲得的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物的光學(xué)顯微鏡照片
[0022]圖3是本發(fā)明實(shí)施例2獲得的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物的紅外光譜圖
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0024]實(shí)施例1
[0025](I)在裝有回流冷凝裝置的反應(yīng)器內(nèi)，加入0.5g羧甲基纖維素和50g去離子水，水浴加熱升溫至80°C，攪拌使之溶解；
[0026](2)稱取0.3g引發(fā)劑過氧化二苯甲酰，置于洗凈并干燥的容器中，加入單體2g苯乙烯和Sg甲基丙烯酸甲酯，溶解后加入到步驟⑴的反應(yīng)器中；
[0027](3)控制攪拌速度350轉(zhuǎn)/分鐘，恒溫反應(yīng)4小時(shí)，形成共聚物珠粒；
[0028](4)停止反應(yīng)后，用水洗滌共聚物珠粒，過濾，干燥，得到透明珠狀的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物。苯乙烯-丙烯酸酯共聚物的光學(xué)顯微鏡照片見圖1。
[0029]實(shí)施例2
[0030](I)在裝有回流冷凝裝置的反應(yīng)器內(nèi)，加入0.5g羥丙基甲基纖維素和50g去離子水，水浴加熱升溫至80°C，攪拌使之溶解；
[0031](2)稱取0.3g引發(fā)劑過氧化二苯甲酰，置于洗凈并干燥的容器中，加入單體2g苯乙烯和Sg甲基丙烯酸甲酯，溶解后加入到步驟⑴的反應(yīng)器中；
[0032](3)控制攪拌速度350轉(zhuǎn)/分鐘，恒溫反應(yīng)4小時(shí)，形成共聚物珠粒；
[0033](4)停止反應(yīng)后，用水洗滌共聚物珠粒，過濾，干燥，得到透明珠狀的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物。苯乙烯-丙烯酸酯共聚物的光學(xué)顯微鏡照片見圖2，紅外光譜圖見圖3。
[0034]實(shí)施例3
[0035](I)在裝有回流冷凝裝置的反應(yīng)器內(nèi)，加入0.5g羥丙基甲基纖維素和50g去離子水，水浴加熱升溫至80°C，攪拌使之溶解；
[0036](2)稱取0.3g引發(fā)劑過氧化二苯甲酰，置于洗凈并干燥的容器中，加入單體1g苯乙烯和0.1g甲基丙烯酸甲酯，溶解后加入到步驟(I)的反應(yīng)器中；
[0037](3)控制攪拌速度350轉(zhuǎn)/分鐘，恒溫反應(yīng)4小時(shí)，形成共聚物珠粒；
[0038](4)停止反應(yīng)后，用水洗滌共聚物珠粒，過濾，干燥，得到透明珠狀的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物。
[0039]實(shí)施例4
[0040](I)在裝有回流冷凝裝置的反應(yīng)器內(nèi)，加入0.5g羥丙基甲基纖維素和50g去離子水，水浴加熱升溫至80°C，攪拌使之溶解；
[0041](2)稱取0.3g引發(fā)劑過氧化二苯甲酰，置于洗凈并干燥的容器中，加入單體0.1g苯乙烯和1g丙烯酸丁酯，溶解后加入到步驟(I)的反應(yīng)器中；
[0042](3)控制攪拌速度350轉(zhuǎn)/分鐘，恒溫反應(yīng)3小時(shí)，形成共聚物珠粒；
[0043](4)停止反應(yīng)后，用水洗滌共聚物珠粒，過濾，干燥，得到透明珠狀的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物。
[0044]實(shí)施例5
[0045](I)在裝有回流冷凝裝置的反應(yīng)器內(nèi)，加入0.5g羥丙基甲基纖維素和50g去離子水，水浴加熱升溫至80°C，攪拌使之溶解；
[0046](2)稱取0.3g引發(fā)劑偶氮二異丁腈，置于洗凈并干燥的容器中，加入單體5g苯乙烯和5g甲基丙烯酸甲酯，溶解后加入到步驟(I)的反應(yīng)器中；
[0047](3)控制攪拌速度350轉(zhuǎn)/分鐘，恒溫反應(yīng)6小時(shí)，形成共聚物珠粒；
[0048](4)停止反應(yīng)后，用水洗滌共聚物珠粒，過濾，干燥，得到透明珠狀的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物。
[0049]上述實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說明，不是對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種苯乙烯-丙烯酸酯共聚物的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)在裝有回流冷凝裝置的反應(yīng)器內(nèi)，加入纖維素和去離子水，水浴加熱升溫至60?90 °C，攪拌使之溶解； (2)稱取引發(fā)劑，置于洗凈并干燥的容器中，加入單體苯乙烯和丙烯酸酯，溶解后加入到步驟(I)的反應(yīng)器中； (3)控制攪拌速度200?500轉(zhuǎn)/分鐘，恒溫反應(yīng)2?12小時(shí)，形成共聚物珠粒； (4)停止反應(yīng)后，用水洗滌共聚物珠粒，過濾，干燥，得到透明珠狀的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物； 所述的步驟(I)中纖維素用量為單體苯乙烯和丙烯酸酯總質(zhì)量的0.05%?20%，去離子水用量為單體苯乙烯和丙烯酸酯總質(zhì)量的2?10倍； 所述的步驟(2)中引發(fā)劑用量為單體苯乙烯和丙烯酸酯總質(zhì)量的0.3%?10% ; 所述的步驟(2)中單體苯乙烯和丙烯酸酯質(zhì)量比為1: 0.01-100。2.如權(quán)利要求1所述的一種苯乙烯-丙烯酸酯共聚物的制備方法，其特征在于，所述的步驟(I)中纖維素為甲基纖維素、乙基纖維素、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羥丙基甲基纖維素中的一種或幾種。3.如權(quán)利要求1所述的一種苯乙烯-丙烯酸酯共聚物的制備方法，其特征在于，所述的步驟(2)中引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、過氧化二苯甲酰、過氧化十二酰、異丙苯過氧化氫、叔丁基過氧化氫、過氧化二異丙苯、過氧化二叔丁基、過氧化苯甲酸叔丁醋、過氧化叔戊酸叔丁酯、過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化二碳酸二環(huán)己酯中的一種或幾種。優(yōu)選過氧化二苯甲酰。4.如權(quán)利要求1所述的一種苯乙烯-丙烯酸酯共聚物的制備方法，其特征在于，所述的步驟(2)中丙烯酸酯為丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸烯丙酯中的一種或幾種。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種苯乙烯-丙烯酸酯共聚物的制備方法，步驟包括：將纖維素的水溶液升溫至60～90℃，加入苯乙烯、丙烯酸酯、引發(fā)劑的混合溶液，反應(yīng)2～12h，用水洗滌聚合物珠粒，過濾，干燥，即得苯乙烯-丙烯酸酯共聚物。本發(fā)明以纖維素作為分散劑，利用懸浮聚合的方法，制備苯乙烯-丙烯酸酯共聚物，具有方法簡單，成本較低，共聚物顆粒均勻等優(yōu)點(diǎn)，具有實(shí)際應(yīng)用前景。
【IPC分類】C08F212/08, C08F2/20, C08F220/14, C08F220/18
【公開號(hào)】CN104926974
【申請?zhí)枴緾N201510411757
【發(fā)明人】尚成新, 尹春慧, 石婉輝, 孫夢瑤
【申請人】山西大學(xué)
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年7月14日