CMSD-悬浮聚合制备膨胀微球在线乳化机

苯乙烯(St),丙烯腈(AN),偏二氯乙烯(VDC)为单体,异丁烷为起泡剂,通过悬浮聚合法制备热膨胀微球(TEMs),研究了低毒性的非腈基单体特别是苯乙烯的用量对微球膨胀性能的影响.结果表明,当AN质量分数为30%~40%,St为30%~35%,VDC为30%~40%时,所制备的TEMs具有较好的膨胀性能.微球的平均粒径约为15μm,大膨胀倍数约为20.微观形态证明微球具有核/壳结构,热失重分析(TGA)表明起泡剂在微球中的质量分数约为17%~19%.微球的初始膨胀温度(Toe),大膨胀温度(Tme)和温度(Tos)随着VDC在单体中所占比例的增加而降低.

　　热膨胀微球的功能我们都知道，在加热时，聚合物外壳软化，微球中的压强增大使颗粒膨胀。尽管如此，微球的配置能力很大程度上取决于聚合物外壳的隔离性能和机械性能，一是要保存发泡剂，二是在膨胀过程中的变形。

　　AN（AN:acrylonitrile 丙烯晴）或者VDC偏氯乙烯在几乎所有的微球的聚合物外壳中都是主要成分。这些单体的均聚物是半晶状的并且有的隔离性能。尽管如此，这些均聚物的热塑性特性是不足的，这就使得要加入MMA（MMA:methyl methacrylate丙烯酸甲酯）和MA（MA：methyl acrylate丙烯酸甲酯）来形成共聚物来作为聚合物外壳。

　　悬浮聚合是多相聚合技术的一种，它被用来制备工业尺寸的聚合物颗粒。悬浮聚合技术在20世纪初期在德国被发展，那时候是需要制备合成橡胶。之后用来合成其他的聚合物，悬浮聚合的个聚合物颗粒在20世纪30年代实现了商业化。悬浮聚合和其他多相技术（乳液聚合，分散聚合和沉淀聚合）的差别在于油相包含单体和引发剂分散在连续相（通常为水）中，聚合发生在油滴里面。这个制备的聚合物颗粒，直径为10微米到数毫米之间。商业上，通过悬浮聚合得到的重要聚合物为PVC,PS和PMMA。

　在线式高剪切乳化机就是、快速、均匀地将一个相或多个相(液体、固体、气体)进入到另一互不相溶的连续相(通常液体)的过程。而在通常情 况下各个相是互不相溶的。当外部能量输入时，两种物料重组成为均一相。由于转子高速旋转所产生的高切线速度和高频机械效应带来的强劲动能，使物料在定、转子狭窄的间隙中受到强烈的机械及液力剪切、离心挤压、液层摩擦、撞击撕裂和湍流等综合作用，形成悬浮液（固/液），乳液（液体/液体）和泡沫（气体/液体）。从而使不相溶的固相、液相、气相在相应成熟工艺和适量添加剂的共同作用下，瞬间均匀精细的分散乳化，经过高频的循环往复，终得到稳定的产品。

　　三级在线式分散乳化机，主要应用于处理大量乳液和生成超细悬乳液。由于同时用三个工作头(转子和定子)进行处理，可获得很窄的粒径分布,获得更小的液滴和颗粒，因而生成的混合液的稳定性更好。分散头容易更换,适合于各种不同的应用。不同的机器都有相同的转速和剪切率，这样便于规模扩产。符合CIP和SIP的清洁标准,因此特别适合于食和药品生产。

影响聚合物粒径大小的因素主要是悬浮剂的用量、搅拌器的转速。悬浮剂的用量越多，所得产品的颗粒越小。搅拌器的转速越慢，所的粒径越大，但若转速过慢会使生成的珠状聚合物结块，因此搅拌器转速的调节是本实验关键所在。

　　粒子的硬度与聚苯乙烯的聚合度（或分子量）、转化率有关，而聚合度与温度有关，转化率与时间有关。一般的聚合中，升高温度使聚合速率增加，使聚合度降低。但温度对乳液聚合的影响比较复杂。其综合结果是：聚合物速率增加，使聚合度降低。但是，升高温度可能引起许多副作用，如乳胶凝聚和破乳，产生支链和凝胶，并对聚合物微结构和分子量分布产生影响。延长反应时间，会使苯乙烯单体的转化率提高，从而可以提高粒子的硬度。

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