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摘 要

本论文通过使用悬浮聚合法合成聚苯乙烯微珠，以BPO为引发剂，聚乙烯醇为分散剂，较系统地研究了聚合温度、分散剂用量、水油比和添加氧化石墨烯对聚苯乙烯的分子量和产率等的影响，并使用DSC等技术对聚苯乙烯产物进行了表征。研究影响悬浮聚合法合成聚苯乙烯的实验条件因素，探究氧化石墨烯的加入对产物热性能的影响，并找出最佳合成反应条件。实验结果表明，合成聚苯乙烯微珠的最佳配比为(以苯乙烯用量20ml时为例)：聚合温度为85 ^oC，分散剂PVA的用量为0.73g，水油比为5:1。此外，氧化石墨烯的添加使聚苯乙烯的玻璃化转变温度得到了极大的提高。

关键词：悬浮聚合 聚苯乙烯 氧化石墨烯 微珠

Polystyrene Prepared via Suspension Polymerization

Abstract

Polystyrene were prepared via suspension polymerization. In this polymerization system, we use the BPO as the initiator and the PVA as the dispersant. Then we made four groups of experiment to analyze the influence of polystyrene by changing the temperature of the polymerization, changing the dosage of dispersant, changing the water-oil ratio of the polymerization and adding graphene oxide into the polymerization system. Also the structure and properties of the products were characterized by DSC. This thesis wants to analyze the influence of polystyrene and find the optimal synthesis conditions of this polymerization. The experimental results showed that the optimum conditions were as follows: styrene 20mL, the volume ratio of water to monomer 5:1, dispersant (polyvinyl alcohol) 0.73g, initiator (benzoyl peroxide) 0.2g, and reaction temperature 85 ^oC. In addition, the addition of graphene oxide makes the Tg of the product improved, and greatly improves the thermal decomposition temperature of the product.

Key Words: suspension polymerization; polystyrene; graphene oxide; microbead

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 概论 1

1.1 前言 1

1.1.1 研究背景 1

1.1.2 研究意义 1

1.2 聚苯乙烯 1

1.2.1概述 1

1.2.2结构 1

1.2.3性能 2

1.2.4分类 2

1.2.5应用 3

1.3 悬浮聚合 3

1.3.1概述 3

1.3.2 成粒过程 4

1.3.3 分散剂 5

1.3.4 聚合温度 5

1.3.5 搅拌速率 5

第二章 实验 7

2.1 实验原料及器材 7

2.1.1 实验原料 7

2.1.2 实验器材 7

2.2 样品制备 7

2.2.1 苯乙烯单体的精制 7

2.2.2 PVA溶液的制备 7

2.2.3 聚苯乙烯微球的制备 8

2.2.4 改变聚合温度 8

2.2.5 改变分散剂用量 8

2.2.6 改变水油比 9

2.2.7 加入氧化石墨烯 9

2.3 样品表征 9

2.3.1 分子量测定 9

2.3.2 DSC测试 10

2.4 实验结果及讨论 11

2.4.1 产率及粒径 11

2.4.2 分子量 13

2.4.3 最佳实验条件 13

2.4.4 DSC测试 14

第三章 结论 16

3.1 结论 16

参考文献 17

致谢 19

第一章 概述

1.1 前言

1.1.1 研究背景

用苯乙烯单体通过自由基加聚反应制备出来的聚合物被称作聚苯乙烯(Polystyrene，缩写PS)，它是一类被普遍使用的通用塑料^[1]。聚苯乙烯的生产过程按自由基聚合机理进行，本体聚合法、悬浮聚合法、溶液聚合法和乳液聚合法四种方法是工业上应用较为普遍的四种方法^[2]。其中使用最多的聚合手段为本体聚合法与悬浮聚合法。在这之中，由于悬浮聚合方案的反应介质为水，具有温度可控，生产工艺简化，产品粒径均一等优点，常被直接用于加工成型。

作为高分子化学合成的经典方案之一，悬浮聚合在各大生产场合都有着及其广泛的应用，特别是树脂生产、包装等领域。

1.1.2 研究意义

聚苯乙烯微珠的悬浮聚合制备体系中，引发剂含量、分散剂用量、温度控制、搅拌速率等都决定着微珠的粒径大小。对相关实验条件的把控不精准，往往会造成实验的失败，造成诸如粒料粘结、爆聚等现象。我们在实验室制备聚苯乙烯的过程中，常常会出现粒料粘结成块或混合体系粘稠不硬化等各种问题，使得反应难以进行，造成实验的失败。

本论文希望通过一系列实验，探索聚苯乙烯悬浮聚合实验中，各影响因素对实验结果的影响，从而找出最佳的原料配比及实验条件。并在此基础上，探索实验条件对产品热性能的影响。

1.2 聚苯乙烯

1.2.1 概述

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