[發明專利]消除炭黑或石墨在聚苯乙烯保溫材料合成中阻聚效應的原位微膠囊方法

有效

• 申請號: 201510964905.5
• 申請日: 2015-12-18
• 公開（公告）號: CN105504115B
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 宋光森;閆俊濤;王春蕾;李建芬;范國枝;柴波;費會
• 申請（專利權）人: 武漢輕工大學
• 主分類號: C08F112/08
• 分類號: C08F112/08;C08F2/18;C08F2/44;C08K9/10;C08K3/04;C08J9/20;C08L25/06;B01J13/02
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

本發明屬于高分子保溫材料領域，具體涉及消除炭黑或石墨在聚苯乙烯保溫材料合成中阻聚效應的原位微膠囊方法。該發明以炭黑或石墨、分散劑、廢聚苯乙烯材料和溶劑組成油相，以高分子懸浮穩定劑、表面活性劑和水為分散介質，加熱攪拌下，通過蒸餾回收有機溶劑同步實現微膠囊固化，具有一舉兩得的功效，原位制備微膠囊炭黑或石墨，工藝簡單、溶劑循環使用、成本低、符合循環經濟。微膠囊炭黑和石墨表面阻聚基團被聚苯乙烯包覆，不僅可消除其阻聚效應，而且增加與苯乙烯的相容性及分散穩定性，可直接用于苯乙烯的懸浮聚合中合成含炭黑或石墨的聚苯乙烯復合保溫材料，有效解決了炭黑和石墨在聚苯乙烯保溫材料合成中的阻聚效應，易于工業化生產應用。

技術領域

本發明屬于高分子保溫材料領域，具體涉及消除炭黑或石墨在聚苯乙烯保溫材料合成中阻聚效應的原位微膠囊方法。

背景技術

炭黑和石墨應用于聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯基高分子材料的主要途徑有以下兩種，第一種是共混法，主要通過熔融共混或溶液共混法與聚合物復合，共混法雖然可以避免炭黑和石墨的阻聚效應，但是炭黑、石墨與聚合物相容性差，需要加入增容劑或有機溶劑。此外，熔融共混法對設備及工藝參數要求較高，工藝復雜，需要雙螺桿混煉機、擠出機、造粒機等設備；溶液共混法需要大量有機溶劑溶解聚合物，需要干燥揮發有機溶劑，還需要擠出造粒或粉碎加工工藝，工藝復雜且污染環境。第二種是原位懸浮聚合法，原位懸浮聚合法涉及到炭黑和石墨在乙烯型單體聚合中存在嚴重的阻聚效應，導致單體轉化率低，低聚物較多，分子量小，分子量分布變寬，嚴重影響聚合物的性能。

目前，關于如何減弱炭黑、石墨在乙烯型單體懸浮聚合中的阻聚效應的研究主要有如下兩類，第一類是增加引發劑用量、引入雙官能團引發劑、提高聚合溫度或延長聚合時間，其中增加引發劑用量或引入雙官能團引發劑主要是增加引發劑自由基的數目，較多的自由基數目可以在一定程度上減弱炭黑或石墨的阻聚效應，通過大大增加引發劑用量來減弱阻聚效應的方法是不可行的，高濃度引發劑很容易使聚合體系在聚合自加速階段發生爆聚失敗的現象，同時會使得到的聚合物分子量較低，低聚物較多，對聚合物分子量和分子量分布仍然有一定的影響；其中通過提高反應溫度來減弱阻聚效應的方法，會使得引發劑半衰期縮短，體系中引發劑自由基迅速增多，單體聚合速率加快，同時溫度升高及單體聚合速率加快也會增加因熱分布不均或局部聚合速率加快而導致聚合體系爆聚失敗的現象；此外，阻聚效應對聚合體系的顯著影響就是大大延長了聚合時間，如果通過延長聚合時間來減弱阻聚效應是不可行的，因為阻聚效應使聚合體系產生大量的低聚物，延長聚合反應時間也不會使聚合物分子量明顯增加，而且延長聚合時間增加了聚合體系控制的難度和生產成本。第二類是在離子液體中進行聚合反應，炭黑和石墨的阻聚效應大大減弱，離子液體中得到的聚合物的分子量明顯大于其它溶劑中形成聚合物的分子量，主要是因為離子液體的高粘度性大大降低了聚合物自由基鏈段終止的幾率，提高了聚合物自由基鏈段的穩定性，但是該方法使用離子液體成本較高，不利于工業化應用。此外，以上兩類方法均不能從根本上減弱或消除炭黑和石墨在乙烯單體如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯的懸浮聚合體系中的阻聚效應。

發明內容

針對上述現有技術存在的不足，本發明提供了一種消除炭黑或石墨在聚苯乙烯保溫材料合成中阻聚效應的原位微膠囊方法，以炭黑或石墨、分散劑和廢聚苯乙烯材料的溶液為油相，以水為分散介質，攪拌并通過梯度加熱蒸餾回收溶劑使微膠囊固化，得到以聚苯乙烯為囊材、以炭黑或石墨為芯材的微膠囊化炭黑或石墨，炭黑和石墨經原位微膠囊化后，表面被包覆聚苯乙烯層，阻聚基團被完全屏蔽，不僅可消除微膠囊化炭黑和石墨在苯乙烯單體懸浮聚合中的阻聚效應，而且可以增加微膠囊化炭黑或石墨與苯乙烯單體的相容性及分散穩定性。

消除炭黑或石墨在聚苯乙烯保溫材料合成中阻聚效應的原位微膠囊方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)微膠囊炭黑或石墨的制備