无皂乳液聚合制备亚微米级单分散聚苯乙烯微球

无皂乳液聚合合成均分散PMMA 微球唐业仓　傅　中　罗时忠　孙益民*(安徽师范大学化学与材料科学学院　芜湖241000)摘　要　在微波辐照下分别用阳离子型自由基引发剂偶氮二异丁基脒盐酸盐(A IBA )和阴离子型自由基引发剂过硫酸钾(K PS )引发甲基丙烯酸甲酯(M M A )均聚,合成出表面分别带有正电荷和负电荷的无皂均分散高分子微球,讨论了引发剂的种类、加热方式、单体的浓度对聚合反应的速率、微球的大小和均匀性等的影响。

结果表明,A IBA 引发剂有利于聚合反应速率提高,粒子粒径减小,粒子数增多;单体浓度增加,转化速率减慢,粒径增大。

与水浴加热相比,微波辐照缩短反应时间,得到粒径较小、粒子数较多的胶乳粒子。

关键词　甲基丙烯酸甲酯,微波辐照,乳液聚合,均分散粒子中图分类号:O 632 文献标识码:A 文章编号:1000-0518(2002)10-0981-042002-02-05收稿,2002-06-10修回安徽省教育厅自然科学基金资助项目(2000j1090和2001kj095),安徽省自然科学基金资助项目(00046509)通讯联系人:孙益民,男,1954年生,教授;E-mail:mys un@;研究方向:高分子材料微波辐照对于许多有机反应有着明显的加速作用,增加了反应的选择性,提高了反应的收率,甚至使原来一些难以进行的反应得以顺利进行,与传统的加热方式相比具有高效、节能、无环境污染等优点。

M urr ay 等[1]首次报道了用微波辐照的方法制备均分散胶体高分子微球。

我们曾用微波辐照的方法制备出无皂聚苯乙烯均分散微球[2,3]。

本文在微波辐照下分别用阳离子型自由基引发剂偶氮二异丁基脒盐酸盐(A IBA)和阴离子型自由基引发剂过硫酸钾(KPS)引发甲基丙烯酸甲酯(M MA )均聚,合成出表面分别带有正电荷和负电荷的无皂均分散胶乳粒子,讨论了引发剂的种类、加热方式、单体的浓度对聚合反应的速率、粒子的大小和均匀性等的影响,为研究在微波辐照的条件下合成均分散功能高分子微球和无皂乳液聚合的反应机理奠定基础。

V ol 138N o 19#8#化 工 新 型 材 料N EW CH EM ICAL M A T ERIA L S 第38卷第9期2010年9月基金项目:陕西省教育厅专项(07JK195);陕西科技大学博士科研启动基金项目(BJ09-11)作者简介:周之燕(1985-),女,在读硕士,师承王秀峰教授,主要从事复合材料方面研究。

聚苯乙烯微球的制备及其在光子晶体中的应用周之燕1 王秀峰1 师 杰2 张新孟1(11陕西科技大学材料科学与工程学院,西安710021;21西安工业大学材料与化工学院,西安710032)摘 要 亚微米级聚苯乙烯微球是一类常见的制备光子晶体的材料。

综述了分散聚合法和乳液聚合法制备光子晶体用单分散聚苯乙烯微球的研究进展;介绍了聚苯乙烯胶体球在蛋白石结构、反蛋白石结构和可调制光子晶体中的应用进展;并提出了今后的研究方向。

关键词 光子晶体,单分散聚苯乙烯微球,蛋白石,反蛋白石,可调制光子晶体Fabrication of polystyrene microsphere and its applicationin the photonic crystalZho u Zhiy an 1 Wang Xiufeng 1 Shi Jie 2 Zhang Xinm eng 1(11Schoo l of M aterial Science and Eng ineering ,Shaanxi U niv ersity o f Science&T echno logy ,Xi .an 710021;21School of M aterial and Chemical Eng ineering,Xi .an U niversity of Scho ol o f Technolog y,Xi .an 710032)Abstract Sub-micr on po ly st yrene pho tonic cry st als is a kind o f co mmon materials for per par ing photo nic cry sta ls.T he development o f the dispersio n po lymer izatio n and emulsio n polymerization wer e r eview ed,w hich were used to prepare the mo no dispersed po ly styr ene micr ospher e.W hile the monodispersed polysty rene wer e obtained,po ly styr ene photonic crystal can be pr epar ed by t he self -assembly metho d.At last,the advance of o pa l,Inv erse opal,tunable pho tonic cry stal wer e int roduced.A t last,the perspectiv e of the futur e research wer e pr edicted.Key words pho tonic cry sta l,mo no disper sed po ly styr ene micr ospher e,opal,inver se o pal,tunable pho tonic cry stal光子晶体材料又称光子带隙材料,指介电常数(折射率)周期性变化的材料,最早是由美国科学家Yablo no vitch [1]和Jo hn [2]在研究自辐射和光子局域化时提出的。

聚苯乙烯亚微米球的制备与表征丁立稳;李浩;王春秀;李平;章磊;温祖标【摘要】以苯乙烯为反应物、过硫酸钾为引发剂、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为表面活性剂,采用无皂乳液聚合法,制备了单分散的聚苯乙烯(PS)亚微米球.利用傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜、激光散射粒度分析仪、热重-差热分析仪和比表面积测定仪等分别对所制得的PS亚微米球的红外性能、形貌特征、粒径分布、热稳定性和N2吸附-脱附等温线与比表面积等性质进行了表征.研究结果表明:随着SDBS用量的增加,单分散PS亚微米球的粒径逐渐减小,比表面积逐渐增大,且当表面活性剂浓度为0.025 mol· L-1时,制备的PS亚微米球粒径小、分散效果好,并表现出良好的热稳定性.%The monodisperse polystyrene(PS)sub-microspheres are prepared by soap-free emulsion polymerization using styrene as monomers, potassium persulfate as polymerization initiators, sodium dodecyl benzene sulfonate (SDBS)as surfactants.Fourier transform infrared instrument,scanning electron microscopy,laser scattering parti-cle size analyzer, thermogravimetric-differential thermal analyzer and nitrogen adsorption-desorption at 77 K are used to characterize the FT-IR spectrum, morphology, particle size distribution, thermal stability, N2adsorption-desorption isotherms and specific surface area of the as-prepared PS sub-microspheres, respectively.The results show that the particle size of the monodisperse polystyrene sub-microspheres decreases,and the specific surface ar-ea increases gradually with the increasing amount of SDBS surfactant concentration.PS sub-microspheres present the excellent properties such as small particle size,good dispersity and thermal stabilityat the optimal SDBS con-cen tration of 0.025 mol· L-1in the synthetic process.【期刊名称】《江西师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(042)002【总页数】5页(P155-159)【关键词】聚苯乙烯亚微米球;表面活性剂;苯乙烯;物理表征【作者】丁立稳;李浩;王春秀;李平;章磊;温祖标【作者单位】江西师范大学化学化工学院,江西南昌 330022;江西师范大学化学化工学院,江西南昌 330022;江西师范大学化学化工学院,江西南昌 330022;江西师范大学化学化工学院,江西南昌 330022;江西师范大学化学化工学院,江西南昌330022;江西师范大学化学化工学院,江西南昌 330022【正文语种】中文【中图分类】TQ325.240 引言单分散聚合物微球是一类新型的高聚物材料，因其具有粒径均一、表面可修饰、耐温抗盐性好、膨胀性适宜、比表面积大、吸附性强、凝聚作用大以及表面带有可反应基团等独特的优点，在药物载体、生物分离、光子晶体、油田深部调剖、生物医学材料、色谱填料、固相有机合成等许多领域有着广泛的应用[1-3]．制备单分散聚合物微球的方法有多种，如乳液聚合、分散聚合与沉淀聚合等[1]．聚苯乙烯(PS)微球，是由苯乙烯(St)单体经自由基加聚反应合成的聚合物颗粒，为无毒、无臭、无色透明的热塑性塑料，因其比表面积大、表面吸附作用强、反应活性高、聚集作用大、玻璃转化温度高(>100 ℃)等突出特点，在生物医学、标准计量、情报信息、分析化学、胶体科学、超级电容电极材料及色谱分离等领域中具有十分广阔的应用前景[4]．因此,制备粒径分布均一、颗粒形态和表面特征可控的PS 微球越来越受到国内外科学工作者的关注[5]．自1955年J.W. Vanderhoff等[6]制备出粒径高度均一化的PS微球后，学界已经有了许多制备PS微球的方法;王东波等[7]通过乳液聚合方法，成功制备出粒径约为50 nm、粒径分布均匀且具有良好球形度的单分散PS纳米微球，并指出通过控制反应温度、乳化剂浓度、加料方式等条件可控制PS纳米微球的生长；淮路枫等[8-10]采用无皂乳液聚合工艺，成功制备出粒径接近或小于1 μm的单分散PS微球；N.U.L. Du等[11]用悬浮聚合法合成了包含多孔环氧树脂的PS微球；张阳等[12]制备了PS/PAA核壳微球．然而，基于乳液聚合制备的聚合物微球，存在较大的环境污染，也因添加各种助剂致使生产成本大，而制约了其工业化发展．表面活性剂是指同时具有亲水和亲油基团、在溶剂中表面能定向排列后使表面张力显著下降的物质[13]，通常是优良的阴离子乳化剂．其分子中的两亲结构可使某些不溶或微溶于水的有机物富集于表面活性剂形成的胶束内部，从而使该物质的溶解性能显著增大[14-15]，在日用洗化[16]、医药卫生[17]、石油化工[18]等诸多领域均有广泛的应用．翟小杰等[19]研究了阴离子表面活性剂对CdS纳米颗粒合成的影响；Yang Kun等[20]研究了单壁碳纳米管在十二烷基苯磺酸钠(SDBS)溶液中的分散悬浮和团聚沉降性能；何淑婷等[21]利用表面活性剂对纳米SiO2的表面进行改性，优化了SiO2纳米微球的分散性和稳定性．但是，表面活性剂SDBS对PS 微球粒径大小影响的研究却鲜有报道．本文以苯乙烯为单体、过硫酸钾为引发剂、SDBS为表面活性剂，研究了在无皂乳液聚合过程中聚苯乙烯亚微米球的制备，并对其物理性质进行了表征．1 实验1.1 实验药品所用试剂均由国药集团化学试剂有限公司提供．苯乙烯、十二烷基苯磺酸钠等为化学纯试剂；过硫酸钾、氢氧化钠、无水乙醇等均为分析纯试剂．1.2 聚苯乙烯亚微米球的制备苯乙烯(St)聚合前用质量分数为5%的氢氧化钠溶液洗涤3次以除去阻聚剂，再用蒸馏水洗涤至中性，冷藏备用．在N2保护下，将去除阻聚剂后的10 g St 注入盛有80 mL蒸馏水的250 mL三口烧瓶中，室温下搅拌30 min后，再向(a)、(b)、(c)和(d)4组三口烧瓶中分别加入浓度为0、0.015、0.025与0.050 mol·L-1的SDBS溶液10 mL，室温下继续搅拌30 min，得到均匀乳液．将20 mL溶有0.029 g过硫酸钾(KPS)的溶液，通过恒压滴液漏斗以每秒1～2 滴的速度缓慢滴加到上述乳液中，均匀搅拌[3]．将反应体系保持45 ℃反应1 h左右，促进自由基稳定生成，再将体系升温至70 ℃回流3 h，得到白色悬浮液．反应结束后，在搅拌状态下减压蒸馏除去未反应的St 单体，然后待反应体系冷却至室温后，以11 000 rmp速率离心分离20 min、用蒸馏水洗涤2次、无水乙醇漂洗和超声分散各3次，再将其置于40 ℃下烘干，研磨，得到白色颗粒，分别记作PS(a)、PS(b)、PS(c)与PS(d)．1.3 测试与表征采用傅里叶变换红外光谱仪(Nicolet 6700型，美国Nicolet公司)、扫描电子显微镜(S-3400N型，日本日立公司)、激光散射粒度分布分析仪(LA-950型，日本HORIBA公司)、高精度比表面积和孔径测定仪(BELSORP-miniⅡ型，日本BEL公司)与热重-差热同步分析仪(Diamond TG/DTA 6300，美国PE公司)分别对所制备的PS亚微米球的红外、形貌、粒径分布、热稳定性与N2吸附/脱附等温线等进行表征．2 结果与讨论2.1 PS亚微米球的 FT-IR特性苯乙烯通过加聚反应，生成聚苯乙烯(PS)，图1是PS(a)、PS(b)、PS(c)和PS(d)亚微米球的IR图谱．从PS(a)图可知，在3 442.3 cm-1处的峰是空气中H2O分子的O—H键伸缩振动峰；3 081.7,3 060.4和3 025.7 cm-1处的峰为苯环上不饱和C—H键的伸缩振动峰；2 923.5,2 850.2 cm-1处的峰分别是饱和—CH—和—CH2—上的C—H键的伸缩振动峰；1 600.6 cm-1左右的峰为苯环刚性振动引起的的骨架振动峰；在1 492.6 cm-1处的峰为—CH—上C—H键的面内弯曲振动峰；1 452.1 cm-1处的峰为—CH2—上C—H键的面外弯曲振动峰；在1 027.8,756.0和698.1 cm-1处的峰分别为单取代苯环上C—H键的面内弯曲振动峰、面外弯曲振动峰；538.0 cm-1处的峰为乙烯聚合物的扭曲振动峰，此峰的存在说明苯乙烯处于聚合状态[22]．图1 PS(a)、PS(b)、PS(c)与PS(d)亚微米球的FT-IR图谱图1与标准PS的IR图谱相吻合，这表明在KPS为引发剂的实验条件下，采用无皂乳液聚合法可以成功制备PS亚微米球．另外，与PS(a)的IR图谱比较，PS(b)、PS(c)与PS(d)图谱的特征峰，除出现低频漂移、峰位宽度与强度变化外，指纹区峰的位置基本与PS(a)一一吻合．表明实验中加入表面活性剂SDBS后，对St的加聚反应不会产生干扰，均可制备出PS亚微米球．2.2 PS亚微米球的形貌特征图2是PS(a)、PS(b)、PS(c)与PS(d)亚微米球的SEM图．从图2可知，反应时未加SDBS制备的PS(a)亚微米球的粒径最大，约为270 nm，且单分散性好．随着加入SDBS的浓度增大，所得PS(b)、PS(c)和PS(d)微粒粒径逐渐变小，分别为250，200，160 nm，且单分散性开始降低，而开始出现团聚现象．当加入的SDBS浓度增大到0.05 mol·L-1甚至更大时，已不适于PS亚微米球的制备．原因是在机械搅拌过程中，加入的SDBS发生乳化，使得其疏水基团聚集在一起，形成一个个胶束，这些胶束形成许多微型反应器[23]，均包含着单体St与引发剂在引发剂的作用下，St双键上的碳原子失去电子，双键打开，形成自由基．该自由基在上述胶束微型反应器中发生加聚反应，形成粒径较小的PS亚微米球，其形成机理见图3．随着SDBS浓度的进一步增大，作为微型反应容器的胶束逐渐变得更小，进而形成粒径更小的PS亚微米球．同时，PS亚微米球粒径越小，比表面积越大，表面吉布斯自由能越大，从而使得亚微米球之间发生团聚现象[3]．图2 PS(a)、PS(b)、PS(c)与PS(d)亚微米球的SEM图图 3 PS亚微米球形成机理2.3 PS亚微米球的粒径分布特征图4为PS(a)、PS(b)、PS(c)与PS(d)亚微米球的粒径分布图．由图4可知,PS(a)、PS(b)、PS(c)与PS(d)的峰值粒径分别为150,169,104和98 nm，属于亚微米级别，与SEM测试结果一致．PS(a)在20 μm和600 μm处出现峰值分布粒子，这可能是制备样品时没有分散开的堆积所致，不属于团聚现象范畴．更重要的是，随着表面活性剂SDBS的浓度增大，PS亚微米球的粒径逐渐减小，且表现出高度统一的趋势，主粒径的亚微米球数量占全部微球数量的比例显著增大．2.4 PS亚微米球的热稳定性特征图5为PS(a)、PS(b)、PS(c)与PS(d)亚微米球的热失重曲线图．由图5可知，系列PS亚微米球热稳定性能好，均在300 ℃左右开始分解，410 ℃左右分解完全，这与先前研究的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的热稳定性相似[3]．至于在300 ℃前的失重，原因可能是PS样品中含有少量溶剂乙醇以及水，在升温过程中挥发所致．2.5 PS亚微米球的比表面积特征从系列PS亚微米球的形貌、粒径分布特征来看，PS亚微米球大体相似，均属于亚微米级，因此，仅对PS(d)亚微米球进行比表面积测试．图6是PS(d)亚微米球的N2吸附-脱附等温线．由图8可知，PS(d)亚微米球样品的吸附-脱附等温线为Ⅲ-型吸附等温线(根据IUPAC分类标准[24])，即表示PS(d)亚微米球具有大孔时表现出的吸附情况，这里的大孔主要来自于PS(d)亚微米球之间的堆积所形成的空隙．曲线的下凹段是由于吸附质(N2)分子与吸附剂(PS亚微米球)表面基团间的相互作用较弱而吸附剂间作用较强产生的．在较低的吸附质浓度下，只有极少量的吸附平衡，曲线后半段急剧上升，一直到达到饱和蒸汽压也未呈现出吸附饱和现象．吸附等温曲线与脱附等温曲线互不重合，形成了H3型滞留回环，是由毛细凝聚而发生大孔容积充填所致．用BET(Brunauer-Emmett-Teller)法测得PS(d)的比表面积为4.97 m2 ·g-1.图 4 PS(a)、PS(b)、PS(c)与PS(d)亚微米球的粒径分布图图5 PS(a)、PS(b)、PS(c)与PS(d)亚微米球的热失重曲线图6 PS(d)亚微米球的N2吸附-脱附等温线3 结论采用无皂乳液聚合法，以K2S2O8为引发剂，研究了阴离子表面活性剂SDBS下的PS亚微米球制备．实验发现，虽然增加SDBS用量对PS亚微米球的分子红外结构无明显影响，但是，PS亚微米球的粒径逐渐减小，比表面积逐渐增大.当表面活性剂浓度为0.025 mol·L-1时，亚微米球粒径小、分散效果好，同时具有较好的热稳定性，有望作为软模板试剂在制备多孔材料[25]方面得到应用．4 参考文献【相关文献】[1] 杨瑞娟，姜绪宝，朱晓丽．单分散聚合物微球的制备及应用 [J]．山东化工，2017，42(6)：21-22．[2] Liu Baijun，Fu Zhongyu，Han Ye，et al．Facile synthesis of large sized and monodispersed polymer particles using particle coagulation mechanism: an overview [J]．Colloid Polym Sci，2017，295(5)：749-757．[3] 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微米级单分散聚苯乙烯微球的制备聚苯乙烯微球是一种重要的功能性微粒，其具有许多应用领域。

在纳米材料制备、药物传输、生物成像和表面修饰等方面具有广泛的应用。

制备微米级单分散聚苯乙烯微球的方法主要包括乳液聚合法、悬浮聚合法、相转移聚合法和微流控制法等。

本文将重点介绍悬浮聚合法和相转移聚合法两种制备方法。

一、悬浮聚合法悬浮聚合法是一种通过在水相中凝聚单体形成微球的方法。

首先，需要将单体和引发剂混合到水溶液中，然后通过搅拌和加热来形成微球。

这一方法的主要优点在于可以制备出单分散的微球。

具体操作流程如下：1、制备高分散度的聚苯乙烯单体悬浮液。

将聚苯乙烯单体加入到有机溶剂中，然后将有机相加入到水相中，通过超声波处理或机械搅拌来稳定聚苯乙烯单体的悬浮。

2、加入引发剂。

引发剂可以是过氧化物或者有机过氧化氢，需要使其分散均匀于悬浮液中。

3、将悬浮液加入到水溶液中。

通过搅拌、气泡喷射或者超声波辅助来促使单体形成微球。

4、将微球收集并清洗干净。

最后将微球在真空干燥器中干燥。

二、相转移聚合法相转移聚合法是一种将单体和引发剂放入两个不相容的相，通过两相之间的转移发生聚合反应的方法。

通过该方法可以制备出高单分散的聚合物微球。

具体操作流程如下：1、制备单体相和引发剂相。

单体相可以放入水相中，引发剂相可以放入有机相中。

通过混合不同比例的单体和有机相来控制微球的大小。

2、将单体相加入到引发剂相中。

由于不相容相之间的转移，物质在两相界面处形成微球。

3、控制温度和时间。

通过控制温度和时间，可以控制微球的尺寸和形态。

4、将微球清洗干净。

总体而言，悬浮聚合法和相转移聚合法都是制备微米级单分散聚苯乙烯微球的可行方法。

具体选用哪种方法取决于实际需求和实验环境。

随着技术的不断发展，制备微米级单分散聚苯乙烯微球的方法也在不断更新和改进，相信在不远的将来，这种功能性微粒将会被广泛应用于各个领域。

单分散性聚苯乙烯微球的制备与表征摘要：利用无皂乳液聚合[1,2]，在苯乙烯的乳液聚合体系中引入适量的苯乙烯磺酸钠参与共聚合。

聚合过程中分两阶段料，第一阶段中苯乙烯磺酸钠与苯乙烯的比例是决定乳胶粒粒径及单分散性的关键因素。

当反应达到较高的转化率时，加入第二阶段单体混合物，此阶段中的苯乙烯磺酸钠与苯乙烯的比例决定了最终胶粒表面电荷密度。

利用上述两阶段无皂乳液聚合法制备了粒径在100～400nm，单分散性较好,表面电荷密度较高并且具有核壳结构的乳胶粒。

在此基础上，讨论了的第一阶段中苯乙烯和苯乙烯磺酸钠的比例对乳胶粒粒径的影响以及乳胶粒粒径对微球表面电荷密度的影响。

abstract: appropriate amount of sodium styrene sulfonate is introduced into the system of styrene emulsion polymerization in copolymerization by using emulsifier-free emulsion polymerization. the polymerization process is divided into two stages, in the first stage the ratio of sodium styrene sulfonate and styrene is the key factor which determines latex diameter and the monodispersity. when the reaction achieves high conversion rate, the second stage’s monomer mixture is added into the reactant. the ratio of the sodium styrene sulfonate and styrene in this stage determines theparticle’s final surface charge density. through the above two stages by emulsifier-free emulsion polymerization, latex particle of particle size of 100～400nm, good monodispersity, high surface charge density with the core-shell structure is successfully prepared. on this foundation, the influence of the ratio of styrene and sodium styrene sulfonate in the first stage on latex particle diameter and the influence of latex particle diameter on the microsphere’s surface charge density are discussed.关键词：无皂乳液聚合；单分散；高表面电荷密度；聚苯乙烯微球key words: emulsifier-free emulsion polymerization；monodispersity；high surface charge density；polystyrene spheres0 引言聚合物微球具有比表面积大，吸附性强，凝集作用大及表面反应能力强等特性，有着广泛的应用前景[3,4]。

单分散聚苯乙烯微球的制备王三;谢小化;孟秀红;王海彦【摘要】以苯乙烯单体为原料,过硫酸钾为引发剂,采用了无皂乳液聚合法制备单分散性较好的聚苯乙烯微球.为了使制备方法更加完善,主要研究了离子强度,引发剂浓度,聚合单体的浓度,乳化剂添加量等各因素对得到的聚苯乙烯微球粒径、分散度的影响,同时对得到的聚苯乙烯微球用扫描电镜(SEM),激光粒度仪进行表征,结果表明合成的聚苯乙烯微球表面光滑,单分散性好,球形度好,平均粒径约100 nm.【期刊名称】《化工科技》【年(卷),期】2014(022)002【总页数】4页(P42-45)【关键词】苯乙烯;无皂乳液聚合;引发剂;离子强度;单分散性【作者】王三;谢小化;孟秀红;王海彦【作者单位】辽宁石油化工大学化学化工与环境学部,辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学化学化工与环境学部,辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学化学化工与环境学部,辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学化学化工与环境学部,辽宁抚顺113001【正文语种】中文【中图分类】TQ325.2目前,许多工业生产过程会用到大孔结构的催化剂,比如在重油加氢领域[1]。

因为重油分子均为大分子,所以通常其内扩散会受一定影响。

而且重油加氢会产生副产物焦炭,焦炭会造成催化剂孔道的堵塞,因而影响催化剂内扩散速度[2]。

国内外研究人员通常使用模板剂来合成一些具有大孔的催化剂载体[3]。

中国石油大学的陈胜利等[4-7]使用聚苯乙烯微球做为模板合成了催化裂化催化剂,收效良好。

因此以PS 微球做为大孔模板剂极具研究价值。

单分散聚苯乙烯颗粒，更因其高度的单分散性、理想的球状外形及易控的粒径大小和表面电性而在胶体科学研究中有着非常广泛的应用[8-9]。

作者的聚苯乙烯微球(PS)是采用无皂乳液聚合法制备的[10]。

无皂乳液聚合法是在传统的乳液聚合的方法上改进的一种新的聚合技术,指的是在反应过程中完全不加乳化剂或仅加少量乳化剂的乳液聚合[11]。

单分散聚苯乙烯胶体颗粒的界面电性质研究刘丽 严亚 陈启明*(华东师范大学胶体与界面化学研究所,上海,200062)摘要以过硫酸钾(KPS)为引发剂，以水为反应介质，采用无皂乳液聚合工艺，制备出粒径在500nm左右单分散(分散系数<5%)聚苯乙烯微球。

所制备的聚苯乙烯微球为光滑的球形颗粒。

研究发现；由无皂乳液聚合法制备的胶体颗粒其ζ电势在不同的离子强度下随pH的变化曲线均出现平台pH6～10.5，说明在一定的离子强度和pH条件下，聚苯乙烯胶乳的ζ电势具有良好的稳定性。

聚苯乙烯胶乳有望作为具有一定电势值的标准颗粒。

关键词聚苯乙烯 无皂乳液聚合界面电性质 ζ电势The Study of Monodisperse Polystyrene Microsphere’s interface electrical propertiesLiu Li, Yan Ya, Chen Qimin*(Chemistry department of east China normal university, shanghai 200062)Abstract The water systems have been exploited as dispersion medium in soap-free polymerizing of polystyrene (PS) using potassium persulfate as an initiator.The size of particles is round 500nm(coefficient of variation<5 %). The study on the curves of Zeta-potential (ζ) versus pH in different ionic strength showed that the polystyrene colloidal particles prepared by soap-free emulsion polymerization are rather stable their ζ-potential were invariable with the pH varied from 6 to 10.5, so the PS microspheres could be as a model particlesfor its ζ-potential value.Key words Polystyrene Soap-free emulsion polymerization, Interface electricity property, ζ- potential微米级颗粒度均匀的聚合物微球，作为功能高分子材料，在分析化学、生物化学、免疫医学、标准计量、色谱分离以及某些高新技术领域中有着广泛的用途, 因而对这类材料的研究越来越引起了重视[1~5]。

【毕业论文】聚苯乙烯(PS)胶体微球的制备与表征论文河南理工大学2021届本科毕业论文XXIII20河南理工大学2021届本科毕业论文摘要纳米聚合物微球由于其特殊的结构，具有比外表积大、吸附性强、凝集作用大及外表反响能力强等特性。

它在许多领域有着重要的作用，例如可作为粒度标准物质和制备胶粒晶体的原料，也可作为模板制备微胶囊及多孔材料。

本文采用乳液聚合法制备出了粒度在20~50nm的聚苯乙烯(PS)胶体微球，同时考察了单体浓度，乳化剂用量，温度等工艺条件对PS微球的粒度及单分散性的影响。

研究发现，微球平均粒径随单体浓度升高而增大，随乳化剂用量的增加先增大后减小，随温度的升高而减小。

在苯乙烯的质量为4.025g，水的质量为56g，过硫酸钾的质量为0.0305g，苯乙烯磺酸钠的质量为0.403g，温度为80℃的实验条件下成功制备出平均粒径为42.23nm的单分散聚苯乙烯微球。

同时尝试超声乳液聚合法制备PS微球，考察了超声时间对PS 微球的粒度的影响，研究发现，微球平均粒径随超声时间延长而增大。

关键词：乳液聚合；纳米；单分散；聚苯乙烯微球_x000C_AbstractThe nano-polymer microsphere has large surface area, strong adsorption, aggregation, and surface reaction ability and so on due to its special structure. It plays an important role in many areas, for example ,it can be used as the size standard materials and materials of preparingcolloidal crystals, and the template to prepare micro-capsules and porous materials.The monodispersed polystyrene(PS) colloidal microspheres were prepared by emulsion polymerization and the microspheres’ average particle size are 20 ~ 50nm. At the same time ，some conditions such as the concentration of monomers, emulsifier content, temperature and other processing conditions on monodisperse and particle size of PS microspheres were investigated.that the average particle size increases as the monomer concentration increasess; the average particle size increases at first and then decreases as the emulsifier increases; the average particle size decreases as the temperature rises. The average particle size of 42.23nm monodisperse polystyrene microspheres was successfully prepared in the experimental conditions: the quality of styrene is 4.025g, the quality of water is 56g, the quality of The quality of potassium persulfate) is 0.0305g, the quality of Styrene sulfonate is 0.403g and the temperature is 80℃. At the same time we try to use ultrasonic dispersion method to prepare small particle size of PS microspheres, and investigate the impact of ultrasonic time on the PS microsphere particle size,we found that average particle size increases when we prolong the ultrasonic time .Key words: emulsion polymerization; nm; monodispersed; polystyrene microspheres_x000C_目录TOC \o "1-3" \h \u l _Toc23751 摘要 REF _Toc23751 Il _Toc14775 Abstract REF _Toc14775 IIl _Toc3264 第1章绪论 REF _Toc3264 1l _Toc5191 第2章国内外文献综述 REF _Toc5191 2l _Toc314 2.1 聚合物微球的制备方法 REF _Toc314 2l _Toc24441 2.1.1 分散聚合 REF _Toc24441 2l _Toc1639 2.1.2 乳液聚合 REF _Toc1639 6l _Toc31183 2.1.3 超声辐射乳液聚合 REF _Toc31183 8l _Toc8044 2.1.4 种子乳液聚合 REF _Toc8044 10l _Toc17859 2.1.5 核壳乳液聚合 REF _Toc17859 10l _Toc2340 2.1.6 无皂乳液聚合 REF _Toc2340 11l _Toc26626 2.1.7 微乳聚合 REF _Toc26626 12l _Toc11223 2.1.8 反相乳液聚合 REF _Toc11223 13l _Toc27832 2.2单分散聚合物微球的应用 REF _Toc27832 13l _Toc15330 2.2.1 单分散聚合物微球作为粒度标准物质 REF _Toc15330 13l _Toc13358 2.2.2 单分散聚合物微球作为制备胶粒晶体的原料 REF _Toc13358 14l _Toc2145 2.2.3 单分散聚合物微球作为模板制备微胶囊 REF _Toc2145 14l _Toc18744 2.2.4单分散聚合物微球作为模板制备多孔材料 REF _Toc18744 15l _Toc12370 2.3课题的研究意义与研究内容 REF _Toc12370 15l _Toc6225 2.3.1 研究意义 REF _Toc6225 15l _Toc31197 2.3.2 研究内容 REF _Toc31197 16l _Toc29780 第3章实验局部REF _Toc29780 17l _Toc9358 3.1 试剂及仪器 REF _Toc9358 17l _Toc32302 3.1.1 试剂 REF _Toc32302 17l _Toc5843 3.1.2 仪器 REF _Toc5843 17l _Toc28421 3.2 实验过程 REF _Toc28421 18l _Toc2045 3.2.1 单体的处理 REF _Toc2045 18l _Toc160 3.2.2 聚苯乙烯微球的制备 REF _Toc160 19l _Toc4996 3.2.3 微球平均粒径的表征 REF _Toc4996 20l _Toc19997 3.3实验结果与讨论 REF _Toc19997 20l _Toc18294 3.3.1 温度对粒径大小的影响及结果分析 REF _Toc18294 20l _Toc5935 3.3.2 乳化剂用量对粒径大小的影响及结果分析REF _Toc5935 21l _Toc3881 3.3.3 单体用量对粒径大小的影响及结果分析 REF _Toc3881 23l _Toc25213 3.3.4 超声时间对粒径大小的影响 REF _Toc25213 24l _Toc9384 3.4 小结 REF _Toc9384 24l _Toc8161 第4章结论与展望 REF _Toc8161 25l _Toc18044 4.1结论 REF _Toc18044 25l _Toc12681 4.2 展望 REF _Toc12681 25l _Toc7353 参考文献 REF _Toc7353 26l _Toc15186 致谢 REF _Toc15186 28第1章绪论聚合物微球即为高分子微球，指直径在纳米级至微米级，形状为球形或其他几何体的高分子材料或高分子复合材料，其形貌可以是多种多样的，包括实心、空心、多孔、哑铃形、洋葱形等。

论无皂乳液聚合法制备单分散大粒径聚苯乙烯微球摘要：采用无皂乳液聚合法制备了聚苯乙烯微球。

分析了单体浓度、引发剂浓度、离子强度、反应温度对微球粒径及粒径分布的影响，优化聚合配方和工艺，制得了大粒径（粒径达1.7um）、单分散（分散指数为0.059）的聚苯乙烯微球。

考察了微球在不同试剂及温度下的溶胀性能。

关键词：聚苯乙烯；无皂乳液聚合；单分散性；微球多孔聚合物微球作为一种有机载体，具有多孔、比表面积大、机械强度高等特点，在离子交换、色谱、生物分离及催化剂载体等领域得到了广泛的应用[1]。

以单分散的聚苯乙烯微球为种球进行多步溶胀聚合是制备多孔聚合物微球的常用方法[2-6]。

但由于多步溶胀聚合步骤多，且在多步溶胀过程中易产生新粒子。

因此，近年来，人们对多步溶胀聚合工艺进行改进，研究用单步溶胀聚合法制备多孔微球[7,8]。

但这种方法要求作为模型微球（种球）及致孔剂的聚苯乙烯微球必须具有较大的粒径、较窄的粒径分布及较好的溶胀性能。

目前用于单步溶胀聚合的聚苯乙烯微球都是用分散聚合法制备。

分散聚合法用有机溶剂作为分散介质，不但制备成本高，污染环境，且聚合过程中加入的分散剂会价接在微球的表面，不可避免对微球的性能产生影响。

无皂乳液聚合是指完全不含乳化剂或仅含少量乳化剂的乳液聚合，它是六十年代逐渐发展起来的一种聚合方法。

这种方法用水作为分散介质，依靠加入的电解质即可使乳液稳定，避免了环境污染，且制得的聚苯乙烯微球表面干净。

文献报道的无皂乳液聚合制得的聚苯乙烯单分散好，但粒径较小（1µm）[9,10]，用此微球为种球制备较大粒径的多孔聚合物必须进行多次的溶胀，不仅使反应周期变长，且影响微球粒径的均匀性。

本文通过改进无皂乳液聚合的配方和条件，制得了粒径达1.7µm，且具有很好单分散性和溶胀性能的聚苯乙烯微球。

1实验部分1.1试剂与仪器苯乙烯（上海凌峰化学试剂有限公司）；过二硫酸钾（汕头市光华化学厂）；氯化钠（成都市联合化工试剂研究所）；十二烷基硫酸钠（汕头市光华化学厂）；聚乙烯醇（进口分装）；邻苯二甲酸二丁酯（成都市联合化工试剂开发研究所）；甲苯（天津市津沽工商实业公司）；环己醇（华北地区特种化学试剂开发中心）；甲基丙烯酸缩水甘油酯（广州双键公司提供）；异戊醇（上海凌峰化学试剂有限公司）；氯仿（广州市东红化工厂）。