[发明专利]一种聚苯乙烯宏观成型块体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚苯乙烯宏观成型块体及其制备方法，属于聚合物材料制备领域。该制备方法包括步骤：首先以过硫酸盐为引发剂、去离子水为介质，阴离子型表面活性剂为乳化剂、苯乙烯为单体，进行乳液聚合得到聚苯乙烯微球乳液，然后向得到的聚苯乙烯微球乳液中加入水溶性有机溶剂，使聚苯乙烯微球乳液破乳并聚沉，再经干燥，得到聚苯乙烯宏观成型块体；与现有技术相比，该制备方法工艺简单，易于实现规模化生产，本发明得到的聚苯乙烯宏观成型块体具有致密的三维网络结构，且热稳定性能优异。

技术领域

本发明涉及聚合物材料制备领域，具体涉及一种聚苯乙烯宏观成型块体及其制备方法。

背景技术

聚苯乙烯(PS)是工业和生活中常见的一种塑料，其特点一般为质地坚硬呈刚性，电绝缘性，隔热性，吸湿性小，300℃以下时化学性质较稳定，但在高于100℃时可逐渐软化，熔融而具有可加工塑形的性能。工业大规模生产中常见的聚苯乙烯类型为：①通用聚苯乙烯(GPPS)，呈现上述常规PS的物理性质，透光性好，分子量10-20万；②高抗冲聚苯乙烯(HIPS)，是将少量聚丁二烯或其他常用橡胶接技到聚苯乙烯基体上形成的共聚物(如ABS，SAN等)。由于PS本身为脆性材料，耐环境应力较差，易开裂或形变，故在聚合时中常混入橡胶溶液共聚以实现对聚苯乙烯的增韧；③发泡聚苯乙烯(EPS)，一种轻质多孔高聚物材料，在聚苯乙烯树脂的合成过程中通过添加分散剂和发泡剂，在一定温度和压力下使发泡产生的气体渗入珠粒内，再在空气中放置熟化，得到空心结构的EPS颗粒；上述三种类型的聚苯乙烯合成方法中，GPPS和HIPS的合成采用本体聚合法，EPS采用悬浮聚合法。在本体聚合法中，为防止苯乙烯单体聚合到一定程度后粘度增大、受热不均匀而导致爆聚，需分两个阶段进行聚合，即先80-100℃的低温预聚和逐渐升温至180-200℃高温聚合；在悬浮聚合法中，虽然现有工艺可实现在低温下一步聚合，但缺点在于粒径分布不均匀，且因加入发泡剂、分散剂等添加剂导致样品所含杂质较多。此外，上述方法所得的聚合物为微粒或粉末状产品，成型时仍需要后续的相关步骤，如在螺杆机中或在模具中熔融，再经挤塑或注塑，并冷却才可最终成型。可见从苯乙烯单体到最终的聚苯乙烯成型，现有工业生产方法的工艺比较繁杂，设备要求较高，特别是对于塑形的步骤需要有专门的外界控制因素。

因此，开发一种可以使苯乙烯直接聚合且原位交联成为宏观成型块体的化学合成方法受到越来越多的关注。目前现有技术已公开的化学合成法为高内相乳液法(HIPE)，此方法是指将水逐滴加入由HLB值较低(亲油)的表面活性剂和苯乙烯/共聚交联剂前驱单体二乙烯基苯(DVB)共同组成的连续相中，形成W/O结构的乳液，直至水相的体积大于74％时成为高内相乳液，然后在引发剂的作用下使连续相的苯乙烯和DVB共聚交联，直接一步成型为三维宏观块体。而在聚合后将分散相经干燥或萃取去除，即可得到富含大孔的成型体。通过调整表面活性剂浓度、水相与油相的比例、加入致孔剂等方式可以调控孔径、孔容等结构，但最终难以形成致密结构，因而在机械性能上有所损失。

发明内容

基于背景技术中存在的技术缺陷，本发明的目的之一在于提供一种聚苯乙烯宏观成型块体的制备方法，该制备方法工艺简单，成本低廉，易于实现规模化生产。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种聚苯乙烯宏观成型块体的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、以去离子水为介质，苯乙烯为单体，阴离子型表面活性剂为乳化剂，过硫酸盐为引发剂，于70-80℃下进行聚合5-8h，得到聚苯乙烯微球乳液；

步骤二、将水溶性有机溶剂加入至步骤一得到的聚苯乙烯微球乳液中，聚苯乙烯微球乳液破乳并聚沉，得到含有沉淀的悬浊液；其中，所述水溶性有机溶剂的表面张力小于45.0mN/m；

步骤三、将步骤二得到的含有沉淀的悬浊液进行干燥，并伴随体积收缩过程，得到聚苯乙烯宏观成型块体。