[发明专利]消除炭黑或石墨在聚苯乙烯保温材料合成中阻聚效应的原位微胶囊方法

说明书

本发明属于高分子保温材料领域，具体涉及消除炭黑或石墨在聚苯乙烯保温材料合成中阻聚效应的原位微胶囊方法。该发明以炭黑或石墨、分散剂、废聚苯乙烯材料和溶剂组成油相，以高分子悬浮稳定剂、表面活性剂和水为分散介质，加热搅拌下，通过蒸馏回收有机溶剂同步实现微胶囊固化，具有一举两得的功效，原位制备微胶囊炭黑或石墨，工艺简单、溶剂循环使用、成本低、符合循环经济。微胶囊炭黑和石墨表面阻聚基团被聚苯乙烯包覆，不仅可消除其阻聚效应，而且增加与苯乙烯的相容性及分散稳定性，可直接用于苯乙烯的悬浮聚合中合成含炭黑或石墨的聚苯乙烯复合保温材料，有效解决了炭黑和石墨在聚苯乙烯保温材料合成中的阻聚效应，易于工业化生产应用。

技术领域

本发明属于高分子保温材料领域，具体涉及消除炭黑或石墨在聚苯乙烯保温材料合成中阻聚效应的原位微胶囊方法。

背景技术

炭黑和石墨应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径有以下两种，第一种是共混法，主要通过熔融共混或溶液共混法与聚合物复合，共混法虽然可以避免炭黑和石墨的阻聚效应，但是炭黑、石墨与聚合物相容性差，需要加入增容剂或有机溶剂。此外，熔融共混法对设备及工艺参数要求较高，工艺复杂，需要双螺杆混炼机、挤出机、造粒机等设备；溶液共混法需要大量有机溶剂溶解聚合物，需要干燥挥发有机溶剂，还需要挤出造粒或粉碎加工工艺，工艺复杂且污染环境。第二种是原位悬浮聚合法，原位悬浮聚合法涉及到炭黑和石墨在乙烯型单体聚合中存在严重的阻聚效应，导致单体转化率低，低聚物较多，分子量小，分子量分布变宽，严重影响聚合物的性能。

目前，关于如何减弱炭黑、石墨在乙烯型单体悬浮聚合中的阻聚效应的研究主要有如下两类，第一类是增加引发剂用量、引入双官能团引发剂、提高聚合温度或延长聚合时间，其中增加引发剂用量或引入双官能团引发剂主要是增加引发剂自由基的数目，较多的自由基数目可以在一定程度上减弱炭黑或石墨的阻聚效应，通过大大增加引发剂用量来减弱阻聚效应的方法是不可行的，高浓度引发剂很容易使聚合体系在聚合自加速阶段发生爆聚失败的现象，同时会使得到的聚合物分子量较低，低聚物较多，对聚合物分子量和分子量分布仍然有一定的影响；其中通过提高反应温度来减弱阻聚效应的方法，会使得引发剂半衰期缩短，体系中引发剂自由基迅速增多，单体聚合速率加快，同时温度升高及单体聚合速率加快也会增加因热分布不均或局部聚合速率加快而导致聚合体系爆聚失败的现象；此外，阻聚效应对聚合体系的显著影响就是大大延长了聚合时间，如果通过延长聚合时间来减弱阻聚效应是不可行的，因为阻聚效应使聚合体系产生大量的低聚物，延长聚合反应时间也不会使聚合物分子量明显增加，而且延长聚合时间增加了聚合体系控制的难度和生产成本。第二类是在离子液体中进行聚合反应，炭黑和石墨的阻聚效应大大减弱，离子液体中得到的聚合物的分子量明显大于其它溶剂中形成聚合物的分子量，主要是因为离子液体的高粘度性大大降低了聚合物自由基链段终止的几率，提高了聚合物自由基链段的稳定性，但是该方法使用离子液体成本较高，不利于工业化应用。此外，以上两类方法均不能从根本上减弱或消除炭黑和石墨在乙烯单体如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯的悬浮聚合体系中的阻聚效应。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种消除炭黑或石墨在聚苯乙烯保温材料合成中阻聚效应的原位微胶囊方法，以炭黑或石墨、分散剂和废聚苯乙烯材料的溶液为油相，以水为分散介质，搅拌并通过梯度加热蒸馏回收溶剂使微胶囊固化，得到以聚苯乙烯为囊材、以炭黑或石墨为芯材的微胶囊化炭黑或石墨，炭黑和石墨经原位微胶囊化后，表面被包覆聚苯乙烯层，阻聚基团被完全屏蔽，不仅可消除微胶囊化炭黑和石墨在苯乙烯单体悬浮聚合中的阻聚效应，而且可以增加微胶囊化炭黑或石墨与苯乙烯单体的相容性及分散稳定性。

消除炭黑或石墨在聚苯乙烯保温材料合成中阻聚效应的原位微胶囊方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)微胶囊炭黑或石墨的制备