olystyrenemicrospheres

2.1.3苯乙烯浓度的影响

如图3a所示，微球的粒径随单体苯乙烯浓度的升高而增大。粒径对数与苯乙烯浓度对数关系曲线(图3b)符合下列直线方程：

lgD=0.1657lg[styrene]－0.0189

从直线方程的系数可知，单体浓度对粒径影响程度(系数为0.1657)比离子浓度（系数为0.3451）的影响小。这是由于单体在水相中溶解度的限制，水相中的单体量并不随着单体用量的增大而增加，因而单体用量对成核过程影响小，微球核的数目与单体浓度关系不大。但成核后，随着单体用量的增大，溶胀到微核中的单体量增大，从而导致了微球粒径的增大。

Fig.3Effectofinitialmonomerconcentrationonsizeofpolystyrenemicrospheres

2.1.4引发剂浓度的影响

平均粒径随引发剂浓度变化曲线如图4a所示，随着引发剂浓度的增大,粒子的粒径变

Fig.4Effectofinitiatorconcentrationonsizeofpolystyrenemicrospheres

小。引发剂浓度对数与微球粒径对数的关系曲线（图4b）符合下列直线方程：

lgD=0.0940－0.0260lg[K2S2O8]

引发剂会从两方面影响微球的粒径：一是随着浓度增大，自由基生成速率相应增大，产生更多的硫酸根分布于微球核表面，增强静电斥力，稳定性提高，粒径减小，此外，自由基浓度增大，体系中生成更多的微球核，使粒子数增加，粒径减小；二是随着浓度增加，反应介质的离子强度增强，颗粒间的静电斥力下降，粒径变大。由于这两方面的影响相互抵消，从而导致引发剂的浓度对聚苯乙烯微球粒径的影响不明显，直线方程的系数为0.02604，比离子强度（系数为0.3451）和苯乙烯浓度（系数为0.1657）小得多。

2.2微球表面形态

根据影响聚苯乙烯微球粒径及粒径分布的因素，对制备工艺进行了优化。图5为按优化条件制得的聚苯乙烯微球的扫描电镜照片，可见制得的微球表面光滑，形貌均呈规则的圆球形。图6为微球的马尔文粒径分布曲线，测得的微球平均粒径为1689nm,多分散指数为0.059，可见在此条件下制得的聚苯乙烯微球不仅粒径大，且单分散性好。

2.3聚苯乙烯微球的溶胀性能

2.3.1溶胀试剂种类对溶胀性能的影响

实验考察了聚苯乙烯微球在甲基丙烯酸缩水甘油酯、环己醇、异戊醇、邻苯二甲酸二丁酯、甲苯、氯仿等溶剂中的溶胀性能，结果列于表1。由表1可以看出，制得的聚苯乙烯微球在甲苯、邻苯二甲酸二丁酯中的溶胀效果较好，溶胀后的微球粒径可增大为原来的4倍以上。而在甲基丙烯酸缩水甘油酯、环己醇、异戊醇或氯仿中的溶胀效果不理想。这可能是甲苯或邻苯二甲酸二丁酯中的苯环能与聚苯乙烯中的苯环产生共轭效应，使它们间的相容性增强，从而导致甲苯或邻苯二甲酸二丁酯易于溶胀到聚苯乙烯微球中。

表1聚苯乙烯微球在不同溶剂中的溶胀结果

Table1Swellingresultsofpolystyrenemicrospheresindifferentsolvent

聚苯乙烯微球的原始粒径/µm

溶胀试剂

溶胀10小时后聚苯

乙烯微球的粒径/µm

体积溶胀倍数

1.43

甲基丙烯酸

缩水甘油酯

3.81

18.9

1.43

环己醇

3.60

16.1

1.43

异戊醇

3.71

17.5

1.43

邻苯二甲

酸二丁酯

5.99

73.5

1.43

甲苯

6.12

78.4

1.43

氯仿

3.94

21.2

3.3.2溶胀温度对溶胀性能的影响

表2以13mL邻苯二甲酸二丁酯为溶胀剂,考察了粒径为1.43µm的聚苯乙烯微球在不同温度下的溶胀情况。

由表2可知，随着溶胀温度的升高，完成溶胀所用的时间减少。这是因为，升高温度，加快溶胀试剂与种球间的碰撞，使微球吸附溶胀试剂速度增大。但溶胀温度太高，微球的吸附速度过快，会导致吸附不均匀，且溶胀后微球容易粘结在一起。

表2温度对聚苯乙烯微球溶胀性能的影响

Table1Effectoftemperatureonswellingabilityofpolystyrenemicrospheres

溶胀温度

溶胀完成时间

溶胀结果

10℃

乳液不稳定，出现沉淀

乳液不稳定，出现沉淀

室温℃(27℃)

14小时

微球均匀，粒径5.0μm

35℃

11小时

微球均匀，粒径5.1μm

45℃

9.5小时

微球不均匀，粒径

4.2～6.3μm

3结论

（1）离子强度、反应温度、单体浓度对聚合物微球粒径及粒径分布影响明显，而引发剂对微球粒径的影响较小。离子强度越强、反应温度越低、单体浓度越大制得的微球粒径越大，但粒径分布越宽。因此，通过仔细调节反应条件，可用无皂乳液聚合法制得单分散大粒径的聚苯乙烯微球。

（2）溶胀试剂与聚苯乙烯微球的相溶性越好，其溶胀效果越好；温度升高有利于微球的溶胀。

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