[發明專利]一種單分散微米級聚苯乙烯顆粒及其制備方法

在審

• 申請號: 201911346050.4
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN111019028A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 袁曉;郭瑩
• 申請（專利權）人: 廣州牌牌生物科技有限公司
• 主分類號: C08F112/08
• 分類號: C08F112/08;C08F2/08;C08F120/06;C09D7/65
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;王蘭蘭

本發明公開了一種單分散微米級聚苯乙烯顆粒的制備方法。本發明先采用溶液聚合法制備不易爆聚，可有效控制聚苯乙烯的單分散性和粒徑的聚丙烯酸，再以該聚丙烯酸為分散劑，采用分散聚合法，一步反應制備單分散微米級聚苯乙烯顆粒，本發明的制備工藝簡單，且制備得到的聚苯乙烯球形顆粒的變異系數小于0.1，粒徑可控，單分散性良好。

技術領域

本發明涉及高分子功能材料技術領域，具體涉及一種單分散微米級聚苯乙烯顆粒及其制備方法。

背景技術

乳液聚合法可以制備亞微米級聚苯乙烯微球，其產物作為種子經過多步溶脹聚合，可將粒徑增大到微米級。但是這種通過多步溶脹制備微米級聚合物微球的方法操作復雜，并且經多步溶脹后粒徑分布變寬。專利CN 1935851 B提供了由粒徑0.1μm以下的可溶脹顆粒制備微米級聚合物微球的方法。二十世紀五六十年代逐漸形成的自由基分散聚合方法，一步反應即可制備微米級聚合物微球。

分散聚合的特點是反應體系最開始是單相的，單體均勻分布于反應介質中，可以在各種溶劑組合中制備出PS。這種反應需要單體、引發劑和穩定劑均溶于起始介質中，并且聚合產物可以在反應過程中析出。一旦反應體系中形成聚合物顆粒，引發劑和單體就會在溶劑和聚合物相之間進行分配，并且在每一相中的含量由所選擇的反應條件決定。由于分散聚合法依賴于聚合初期聚合種的聚集，所以顆粒數量是由生長核決定的。最終粒徑及其分布主要由體系中加入的穩定劑保持膠體穩定的能力決定的，其熱力學和動力學影響因素包括：(1)單體-聚合物溶解度；(2)反應物組成；(3)溫度；(4)溶劑等。

現有專利CN 104725537 A提供了一種以水和乙醇的混合液為溶劑、PVP為分散劑、AIBN為引發劑制備微米級聚苯乙烯微球的方法，但是適用于水/乙醇體系的PVP可選擇的分子量范圍較窄，從而導致聚苯乙烯微球粒徑的可調控性差。因此，有必要研究一種工藝簡單，粒徑可控的單分散微米級聚苯乙烯顆粒制備方法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處而提供一種單分散微米級聚苯乙烯顆粒及其制備方法。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種單分散微米級聚苯乙烯顆粒的制備方法，包括以下步驟：

(1)聚丙烯酸的制備：將丙烯酸、1，4-二氧六環和偶氮二異丁腈加入反應容器中，鼓入氮氣后，加熱并攪拌，升溫至60～75℃后再次加入丙烯酸，氮氣保護；進料結束后，氮氣保護下在60～75℃反應6～10h，冷卻后，將反應液倒入液態飽和烷烴中，得到絮狀沉淀，經過濾、干燥，得到聚丙烯酸；其中，第一次加入的丙烯酸、第二次加入的丙烯酸、1，4-二氧六環和偶氮二異丁腈的質量比為(0～5)：(25～20)：75：0.025，兩次加入的丙烯酸總質量與1，4-二氧六環的質量比為25:75；

(2)單分散微米級聚苯乙烯顆粒的制備：將原料加入反應容器，攪拌，通入氮氣并升溫到65℃，恒溫30min，氮氣保護，然后在0.5～1.0h內升溫至70℃，反應8～24h，洗滌、干燥后，得到單分散微米級聚苯乙烯顆粒，其中，原料包括以下質量百分比的組分：步驟(1)合成的聚丙烯酸1.4％～4.3％、苯乙烯10％～30％、助分散劑0.4％～1.2％、偶氮二異丁腈0.16％～0.47％和溶劑64.03％～88％。

本發明采用溶液聚合法，通過控制丙烯酸加料速率防止丙烯酸爆聚，反應結束后將聚丙烯酸從液態飽和烷烴中析出，所制備的聚丙烯酸可有效控制聚苯乙烯的單分散性和粒徑；以制備的聚丙烯酸為分散劑，采用分散聚合法，通過調控單體濃度、引發劑濃度、溶劑和升溫過程等來制備不同粒徑大小和粒徑分布的聚苯乙烯微球。

優選地，所述步驟(1)中，攪拌速率為200～300RPM，優選為250RPM，以使反應體系可以及時導熱，同時減輕非牛頓流體爬桿現象。

優選地，所述步驟(1)中，氮氣保護下在65℃反應6～10h，以得到適于分散苯乙烯的聚丙烯酸。