《苯乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐树脂的研究.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《苯乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐树脂的研究.doc（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、理工学院毕 业 论 文学生姓名： 邢文晓 学 号： 09L0603135 专 业： 高分子材料与工程 题 目： 苯乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐树脂的研究 指导教师： 肖继君(教授) 评阅教师： 2013 年 5月 河北科技大学理工学院毕业论文成绩评定表姓 名邢文晓学 号09L0603135成 绩专 业高分子材料与工程题 目苯乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐树脂的研究指导教师评语及成绩 指导教师： 年 月 日评阅教师评语及成绩 评阅教师： 年 月 日答辩小组评语及成绩答辩小组组长： 年 月 日答辩委员会意见 答辩委员会主任： 年 月 日毕 业 论 文 中 文 摘 要本文采用溶液聚合，以苯乙烯、丙烯酸丁酯、马
2、来酸酐为主要原料，以二叔戊基过氧化物（DTAP）作引发剂，在温度为140的条件下，旨在制备一种可以作分散剂用的低分子量的苯乙烯-丙烯酸丁酯-马来酸酐树脂。着重研究了溶液聚合制备苯乙烯-丙烯酸丁酯-马来酸酐树脂的工艺条件和影响因素（丙烯酸丁酯单体和引发剂的用量）。并与本体聚合和乳液聚合方法进行了对比。采用红外光谱（FTIR）、差示扫描量热分析法（DSC）、化学滴定分析法等方法分别对树脂的结构、玻璃化转变温度、酸值以及碱溶性进行了表征。研究结果表明溶液聚合方法较本体聚合和乳液聚合方法更适合低分子量的苯乙烯-丙烯酸丁酯-马来酸酐树脂的合成，树脂的结构与预期结构相吻合，玻璃化转变温度在5570之间，其
3、酸值为150180mgKOH/g，并且具有良好的碱溶性。关键词: 溶液聚合 苯乙烯-丙烯酸丁酯-马来酸酐树脂 低分子量 表征 毕 业 论 文 外 文 摘 要Title The Research of Styrene - Butyl acrylate - Maleic anhydride Resin AbstractIn this article， the resin was prepared by solution polymerization，di-t -amyl peroxide as the initiatorUnder the temperature of 140 ，We aimed
4、to prepare a low molecular weight styrene butyl acrylate - maleic anhydride resins as dispersantsThe polymeric conditions and influencing factors (the amount of butyl acrylate monomer and initiator) for solution polymerization were especially investigated，and comparison with the bulk polymerization
5、and emulsion polymerizationThe structure of the resin，the glass transition temperature，acid value and alkali solubility were characterized by infrared spectroscopy (FTIR)，differential scanning calorimetry (DSC)，analysis methods of chemical titration and other methods，respectivelyThe results show tha
6、t solution polymerization method is more suitable for the synthesis of low molecular weight styrene - butyl acrylate - maleic anhydride resins than bulk polymerization and emulsion polymerizationThe Structure of the resin coincide with the expected structure，the glass transition temperature is betwe
7、en 5570 ，acid value is 150180mgKOH/g，and the resin has good alkali solubilityKey Words Solution polymerization styrene butyl acrylate maleic anhydride resins low molecular weight characterized本 科 毕 业 论 文 第 25 页 共 25 页目录1 引言11.1 苯乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐树脂的研究背景及特点11.2 苯乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐树脂的合成11.3 苯乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐树脂的性能31.
8、4 苯乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐树脂的发展现状及应用前景31.5 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段及途径42 实验部分62.1 主要原料62.2 合成设备62.3 合成工艺72.4 苯乙烯-丙烯酸丁酯-马来酸酐树脂产率的计算82.5 性能表征93 结果与讨论113.1 配方设计依据113.2 苯乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐树脂的合成方法的选择133.3 苯乙烯-丙烯酸丁酯-马来酸酐树脂的合成原理143.4 苯乙烯-丙烯酸丁酯-马来酸酐树脂的性能表征21153.5 苯乙烯-丙烯酸丁酯-马来酸酐树脂的物理性质19结 论22致 谢23参 考 文 献241 引言1.1 苯乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐树
9、脂的研究背景及特点苯乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐树脂的研究多数是以丙烯酸酯作为第三单体1加入改性而得到的树脂。最早在1945年，Alfey和Lavin开创了苯乙烯-马来酸酐共聚物研究的先河2。丙烯酸酯的加入也是近几年才陆续有学者研究。目前，随着我国石油化工的发展和科学技术的进步， 苯乙烯、丙烯酸酯、马来酸酐单体的产量也有大幅度的提高，同时，各种苯乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐类树脂经过研究并得到了广泛应用3-10，并经常应用于化学、生物、医学、光学和电子学等领域，而作为分散剂也经常应用在化学领域。传统的分散剂在水性分散介质中显示出有效的分散稳定作用，但由于它们在被分散粒子表面的吸附不十分牢固，容易从粒子
10、表面上解吸而导致被分散的粒子又重新聚集或沉淀。为解决其局限性，近年来开发并应用了高分子分散剂。高分子分散剂由于其卓越的分散性能又称为超分散剂3，其分散性能大大优于传统的表面活性剂。目前研究较多的高分子分散剂是马来酸酐与苯乙烯的共聚物3和马来酸酐与丙烯酸的共聚物,被广泛用于墨水、喷墨印花和水性涂料等行业；关于马来酸酐类三元共聚物的研究较少，将其作为分散剂的报道则更少。苯乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐三元共聚物中，其各组分在链段中所作的贡献各不相同，用量及制备方法不同，所得聚合物分子量不同。高分子量的苯乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐三元共聚物具有耐热性良好，熔体粘度低，加工性能优良，能与多种高分子材料进行共混
11、改性，并且具有良好的化学稳定性能、发泡性能、透明性、硬度，另外其粘合性、电镀性、着色性也比较好4。低分子量的苯乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐三元共聚物，由于其本身结构上具有亲水亲油的特性，因此可用做多种材料物质的分散剂、降凝剂、降粘剂等。该类树脂典型的特点是：分子量Mn在3000-6000之间，分子量分布100。在造纸、纺织、印染、涂料、化工等行业可分别用作纸张表面施胶剂、有机颜料分散剂、乳液聚合的保护胶体等。1.2 苯乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐树脂的合成合成苯乙烯-丙烯酸酯-马来酸酐树脂的方法有许多，通常有本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合四种方法。(1) 本体聚合这种聚合方法对设备的要求十分严
12、格，在聚合过程中反应放出的热量需尽快转移掉，而且反应后期体系粘度高，搅拌十分困难，热量很难转移，其反应条件的可控性较差，因此难以合成高分子量或窄分布的苯乙烯一丙烯酸酯马来酸酐共聚物。早期的聚合工艺因其反应热的移除和产品均一性等问题未能彻底解决，使其应用受到限制。经过多年的探索和改进，目前通过采用特别构型的反应器与搅拌装置，可大大增加其传热传质能力，通过改进工艺流程，基本上解决了散热调控及单体残留等问题，另外通过加入少量溶剂可以增加高粘体系的流动性和传热效果，使生产控制更为稳定，工艺装备的现代化，也使工艺参数的精确控制得到了可靠的保证。但是，与溶液聚合，沉淀聚合相比，由于本体聚合是剧烈的放热反应
13、，传热速率较慢，聚合过程可控性差，很难合成分子量低且分布较窄的交替共聚物。因此在制备低分子量苯乙烯一丙烯酸酯马来酸酐三元共聚物时，一般不采用本体聚合。（2） 溶液聚合溶液聚合法是目前合成苯乙烯-丙烯酸酯马来酸酐共聚物的主要方法，该法通常以酮类如丙酮、丁酮、环己酮等极性溶剂作为反应介质，反应单体、引发剂、产物全部溶于介质中，聚合产物通过沉淀离析法分离。溶液聚合中，可以通过提高反应温度、引发剂浓度和加入链转移剂等方法制备出低分子量的苯乙烯一丙烯酸酯马来酸酐共聚物。黄志宇，杨琳等人5通过使用对苯二酚和环己烷作溶剂的溶液聚合制备了具有一定粘度的液体ASM三元共聚物；宋照峥，张桂才等人6用BPO做引发剂
14、甲苯作溶剂溶液聚合法制得的丙烯酸烷基酯-马来酸酐-苯乙烯共聚物降凝剂；富丹，傅相凯，皱旷东等人3通过溶液聚合法得到低分子量共聚物用于厌氧胶囊中作分散剂使用。但溶液聚合法反应后合成的共聚物溶解在溶剂中，需要额外加入沉淀剂(甲醇、乙醇或甲苯等)将其沉淀出来，这使溶剂不能直接被反复再利用，必须重新精馏分离才能被再利用，这使工艺变得比较复杂，提高了成本，所以该方法并不经济，但也是工业上常用的方法。（3） 沉淀聚合在溶液聚合的基础上，采用适当的溶剂和添加剂，使单体溶于介质中，而生成的聚合物不溶于介质中而沉淀下来，可直接得到粉状产品，这种方法称为沉淀聚合法。北京化工大学的硕士研究生赵鹏飞4用沉淀聚合法制备出了低分子量的苯乙烯-马来酸酐交替共聚物，其试验方法使用AIBN做引发剂乙酸异戊酯和环己烷混合作溶剂。沉淀聚合的关键在于采用适当的溶剂，使单体溶于其中，而生成的聚合物不溶于其中而沉淀下来，过滤或离心后可直接得到粉状产品。其优点在于产物在反应过程中沉淀出来，后处理工艺简单方便，易于调整共聚物组成。与溶液聚合相比，其溶
