[发明专利]一种颗粒均匀的大粒径聚苯乙烯颗粒绿色合成方法

说明书

本发明涉及一种颗粒均匀的大粒径聚苯乙烯颗粒绿色合成方法，其主要步骤包括在搅拌的条件下，苯乙烯预先在70‑75℃预聚合1‑6h，再向苯乙烯中加入溶解有引发剂的二乙烯苯，再搅拌10～30min，得到油相；再将乳酸或乳酸水溶液加热至70～80℃，油相通过恒压装置加入分散相中，并且在76±5℃下保温2h，然后继续升温至80±5℃保温1h，再升温至85±5℃保温3h，即可得粒径在0.7～2.0mm范围内的均一粒径的聚苯乙烯颗粒。本方法大大提高颗粒粒径的一致度，比传统的聚合方法产率更高，并且使用乳酸替代传统以明胶、聚乙烯醇和无机盐组成的分散相，不仅可以重复使用，而且在环境中可以完全降解，是一种绿色的聚苯乙烯颗粒合成方法。

技术领域

本发明涉及一种颗粒均匀的大粒径聚苯乙烯颗粒绿色合成方法，更具体的说是一种制备出均匀的大粒径的聚苯乙烯颗粒，并且其分散相可完全降解的绿色合成方法。

背景技术

聚苯乙烯系树脂自问世以来，就由于它稳定的物理化学性质、再生操作简便、使用周期长等优点而一直得到人们的关注，通过聚苯乙烯系颗粒聚合物的改性制备的阴、阳离子交换树脂，是目前世界上产量最大的树脂，被广泛应用于水的软化、药物及食品提纯、原料回收、污染物资源化以及催化等领域，对电力、化工、制药及军工行业的发展产生了巨大的影响。

目前聚苯乙烯主要通过悬浮聚合的方法制备而得，一般将以苯乙烯，二乙烯苯为主要单体的油相加入到溶有分散剂和盐的水溶液(分散相)中，在引发剂的作用下进行悬浮聚合。分散剂的组成及搅拌的控制对聚合物粒径大小、粒径分布具有重要的影响，目前工业上采用的分散剂主要有明胶、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、十二烷基苯磺酸钠、木质素磺酸钠等人工合成分散剂。这些分散剂寿命较短，不能反复使用，导致大量高分散剂、高盐废水的产生，而且该类分散剂难以生物降解，对环境造成极大危害。一般说来，通过分散相中分散剂的组成、浓度的调节，辅以搅拌速度的控制，可将聚合物的粒径已正态分布在0.3～0.9mm的范围内。然而，在一些大流量水体的处理中，较大粒径的树脂颗粒有利于流量的提高，而这些传统的分散剂并不能满足较大颗粒粒径均匀(>1mm)的树脂的制备。目前尚未见同时满足大粒径、均一的颗粒合成方法的报道，如授权专利《窄粒径分布的交联聚苯乙烯树脂微球的制备》(ZL201210486496.9)所述的方法，可以制备出较为均匀的聚苯乙烯颗粒，但其粒径只在53-350μm范围内可调。同时，在聚合的过程中，传统合成方法中的分散相一般包含明胶和较高浓度的氯化钠等无机盐，合成结束后的分散相无法回用，生产工艺并不绿色、环保，已经严重制约了该行业的发展。

发明内容

1.要解决的技术问题

本发明主要是针对目前聚苯乙烯颗粒树脂粒径难以提高、均匀度不佳，以及生产工艺产生大量废水、分散剂难以重复利用、危害环境的问题。通过分散相的改变和制备工艺的开发提供一种高效、绿色颗粒均匀的大粒径聚苯乙烯颗粒合成方法。

2.技术方案

本发明所采用的技术方案为：一种颗粒均匀的大粒径聚苯乙烯颗粒绿色合成方法，其步骤如下：

(1)将苯乙烯加热至70～75℃下预聚合1～6h；

(2)向步骤(1)后的苯乙烯中加入溶解有过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈的二乙烯苯，并加入或不加入甲苯、异丁醇、200#溶剂油、环己醇、液蜡、正庚烷中的一种或几种作为致孔剂，搅拌10～30min，所得体系为油相；

(3)加热乳酸或乳酸水溶液至其温度为70～80℃，所得体系为分散相；

(4)将步骤(2)后的油相通过恒压挤出装置加入至分散相中，加入过程中伴随搅拌，搅拌速度为10～22r/min，并且在76±5℃下保温2h，然后继续升温至80±5℃保温1h，再升温至85±5℃保温3～6h，停止搅拌，倒出分散相，即可得均一粒径的聚苯乙烯颗粒。