多孔HAP懸浮聚合分散劑的合成工藝研究.pdf

1、羥基磷灰石(HAP)懸浮聚合分散劑是世界上使用量最大的一種無機(jī)分散劑。廣泛用于聚苯乙烯(PS)、可發(fā)性聚苯乙烯(EPS)、ABS樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和苯乙烯一丙烯腈(SAN)珠料的懸浮聚合，還可用于聚氯乙烯(PVC)的懸浮聚合。這種分散劑可以使聚合反應(yīng)體系的粘度易控制，樹脂不易粘釜壁和攪拌器，能延長清釜周期，降低生產(chǎn)成本，并減少環(huán)境污染。 目前，多數(shù)市售國產(chǎn)HAP懸浮聚合分散劑粒徑大、分布寬、活性低，分散性不高，導(dǎo)

2、致制得的樹脂產(chǎn)品質(zhì)量較差。由于HAP懸浮聚合分散劑的活性與其比表面積成正比，國外研究者一般采用將HAP分散劑超細(xì)納米化以增大其比表面積，來達(dá)到提高其分散活性的目的。然而，HAP微粒納米化之后易發(fā)生團(tuán)聚，其分散性反而會(huì)降低。因此，要制備高活性的超細(xì)型的HAP分散劑必須進(jìn)行表面處理以減少團(tuán)聚，因而工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高。 為了解決HAP分散劑的活性與團(tuán)聚之間的矛盾，本文通過制備具有多孔結(jié)構(gòu)的HAP微粒來增加比表面積，提高活性：同時(shí)，控

3、制粒度使之適中且分布均勻，以減少團(tuán)聚，從而制備具有高的表面活性、良好的懸浮分散性和穩(wěn)定性的HAP懸浮聚合分散劑。 本文采用沉淀法，以碳酸鈣和磷酸作原料，利用反應(yīng)中產(chǎn)生的副產(chǎn)物CO<，2>作為致孔劑制備多孔HAP懸浮聚合分散劑。合成過程中不添加其它致孔劑，產(chǎn)物僅有多孔HAP微粒和CO<,2>氣體，所以該工藝簡單，產(chǎn)品純度高，所得HAP微粒的孔結(jié)構(gòu)豐富。文中詳細(xì)研究了原料的粒度、濃度、反應(yīng)/陳化的溫度和時(shí)間等工藝條件對產(chǎn)品的性能、結(jié)

4、構(gòu)、粒度及其分布等的影響，并采用正交設(shè)計(jì)法對工藝條件進(jìn)行優(yōu)化。通過掃描電鏡、BET氮吸附、粒度分布儀、紅外光譜和X衍射等測試手段對產(chǎn)物進(jìn)行了表征。并分別用自制多孔HAP、日本HAP和市售國產(chǎn)HAP分散劑進(jìn)行了苯乙烯和SAN懸浮聚合應(yīng)用對比實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，在本文試驗(yàn)條件下制備的HAP懸浮聚合分散劑為羥基磷灰石(Ca<,10>(PO<,4>)<,6>(OH)<,2>)的晶體結(jié)構(gòu)；制得的HAP懸浮聚合分散劑具有多孔結(jié)構(gòu)，其比表面積為100～1

5、10m<'2>/g，約為日本HAP和市售國產(chǎn)HAP的比表面積(60～69m<'2>/g)的1.5～1.8倍；不僅比表面積大，堆密度小，且粒度均勻，微粒間沒有團(tuán)聚，分散活性高。該工藝的較佳合成條件為：碳酸鈣水懸浮液的固含量90g/L、磷酸濃度1.0mol/L、反應(yīng)/陳化溫度50℃、陳化時(shí)間3h。在苯乙烯懸浮聚合中的應(yīng)用試驗(yàn)結(jié)果表明，多孔結(jié)構(gòu)的HAP分散活性高，懸浮分散性和穩(wěn)定性優(yōu)良，能顯著提高聚苯乙烯珠粒的質(zhì)量。在SAN懸浮聚合中的應(yīng)用結(jié)