乙烯基磺酸盐苯乙烯系树脂的新合成工艺研究(6)
图2.1 悬浮聚合过程中的成粒示意图
悬浮聚合的目的是得到粒度适合、大小均匀的球粒，从而我们要控制其反应条件如水油比、温度、搅拌速度等来得到高品质的树脂。
2.2.2 悬浮-乳液聚合机理
悬浮-乳液聚合是在悬浮、乳液聚合方法的基础上发展起来的，兼有悬浮和乳液聚合部分特征的一种新的聚合方法。悬浮态乳液聚合配方仅包含单体和引发剂水溶液，再加上一些分散剂和乳化剂进行粒度控制及颗粒形成。其分散状态是水滴悬浮分散在连续的单体相中，其聚合方式是类似乳液聚合，但是在分散的水滴中进行，此方法为乳胶粒子凝聚成粒。制备而成的树脂颗粒大小、形态与悬浮聚合相似。
2.2.3 乳液聚合机理
乳液聚合是单体和水在乳化剂作用下配制成的乳状液中进行的聚合，体系主要由单体、水、乳化剂及溶于水的引发剂组成。
乳液聚合分为三个阶段。第一阶段——增速期，即乳胶粒生成期，乳胶颗粒不断增加。第二阶段——恒速期，乳胶颗粒数量稳定，聚合总速率不再变化。第三阶段——降速期，单体液滴消失，乳胶颗粒中单体也减少，聚合总速率降低。
在聚合刚开始时，乳化剂主要以胶束形式存在，大部分单体则以大约10μm 的液滴存在，少量单体溶胀在胶束和水中。水溶性引发剂在水中分解成自由基，自由基与溶解在水中的单体反应，生成有表面活性剂的自由基齐聚物，这些自由基齐聚物很快被胶束捕获，引发胶束内单体聚合，胶束变成乳胶粒。聚合开始后，单体将从单体液滴通过水相转移到乳胶粒中，乳胶粒体积增长。与此同时，大量胶束“消亡”，乳化剂则被用于稳定乳胶粒的增长。经过一段时间，体系中没有胶束，不再有胶束粒生成。水相自由基将直接进入乳胶粒，引发其中单体聚合，单体液滴则作为单体仓库，源源不断地向乳胶粒中提供单体，直至单体液滴消失，即通常所说的胶束成核机理，是乳液聚合中主要的成核机理[8]。
由此可知，控制单体、引发剂的量及温度的控制是乳液聚合的重点。
2.3 乙烯基磺酸盐——苯乙烯共聚物合成制备工艺
2.3.1 悬浮聚合法
将苯乙烯置于分液漏斗中，加入10%的NaOH水溶液剧烈的摇晃，静置片刻，待液体分层后，弃去下层洗涤液。重复上述操作数次，直到洗涤不显红色为止。用去离子水洗涤数次，至洗涤液呈中性为止。
在有搅拌器、冷凝管和温度计的四口烧瓶中，加入去离子水，搅拌下分别加入聚乙烯醇（PVA）、十二烷基磺酸钠（SDS）混合均匀后停止搅拌，将单体混合物（苯乙烯与二乙烯苯混合，并溶有加入BPO）一次性加入,调节搅拌速率200rmp，使单体液滴分散成合适的大小。
升温至80℃，保温2h，升温速度1～2℃/5min。再升温至90℃，保温2h,95～100℃煮球6h,使球体熟化。即可撤去热源，在搅拌下冷却至室温。
用布氏漏斗抽滤，再用65～80℃的热水淋洗三次，再用冷水淋洗三次，去除粘附在珠体的分散剂。抽干后将珠状树脂置于培养皿中，于80℃烘箱干燥至恒重，计算产率。
将10g苯乙烯白球放入250ml的四口烧瓶中，加入3.9g二氯乙烷中溶胀30min左右。随后加入93%浓硫酸，开始搅拌，油浴加热升温。升温至65℃保温0.5h，升温至70℃，保温1h，升温至80℃，保温4h，升温至85℃，保温2h。升温至110℃，保温2h。撤去油浴，自然冷至室温。用酸洗至pH=2~3之间，将酸析出，再缓慢加入10%NaOH，洗涤，洗至pH=11~12之间。最后进行干燥。
2.3.2 悬浮-乳液聚合法
将明胶加入四口烧瓶中，加入24ml水，进行搅拌，在45~50℃进行保温，至明胶完全溶解。向四口烧瓶中加入羟甲基纤文素、氢氧化钠、硼酸，在25℃下搅拌15min，之后测定pH值是否在10~11之间，如不在进行调节。