实验十七ABS树脂的制备及共混物结构形态分析.docVIP

综合实验五 选做实验 实验5-1 ABS树脂的制备及共混物结构形态分析 一、实验目的 掌握乳液悬浮法制备ABS树脂的原理和方法。 学习使用相衬显微镜观察共混物两相的结构形态。 了解橡胶微粒的形态、尺寸、分布及两相界面的粘结能力对共混物抗冲性能的影响。 二、实验原理 ABS树脂系由丙烯腈（Acrylonitrile），丁二烯（Butadiene）和苯乙烯（Styrene）聚合制得。它是一个两相体系，连续相为丙烯腈和苯乙烯的共聚物AS树脂，分散相为接枝橡胶和少量未接枝的橡胶。由于ABS具有多元组成，因而它综合了多方面的特点，既保持橡胶增韧塑料的高冲击性能、优良的机械性能及聚苯乙烯的良好加工流动性，同时由于丙烯腈的引进，使ABS树脂具有较大的刚性，优异的耐药品性以及易于着色的好品质。它是一个新型的热塑性工程塑料，它的用途极为广泛。如可用于航空、汽车、机械制造、电气、仪表以及作输油管等。调节不同组成，可以制得不同性能的ABS。 ABS树脂有两种类型：共混型和接枝型。接枝型又可由本体法和乳液法制备。乳液悬浮法属于乳液法一类，但它克服了乳液法后处理困难的缺点，容易处理，容易干燥；与本体法相比，它反应条件稳定，散热容易，且橡胶含量可以任意控制。它是近年来发展起来的新的聚合方法。 乳液悬浮法制备ABS树脂分为两个阶段进行：第一阶段是乳液聚合，它主要是解决橡胶的接枝和橡胶粒径的增大。ABS树脂中分散相橡胶粒径的大小必须在一定范围内（一般认为0.2-0.3μm）才有良好的增韧效果。以乳液法制备的乳胶（在此为丁苯乳胶）其粒径通常只有0.04μm左右，在ABS树脂中不能满足增韧的要求，故必须进行粒径扩大。粒径扩大的方法很多，在此采用最简单的溶剂扩大法，即靠反应单体本身作溶剂使其渗透到橡胶粒子中去。此法亦有利于提高橡胶的接枝率。橡胶接枝的作用有两点：一是增加连续相与分散相的亲和力，二是给橡胶粒子接上一个保护层，以避免橡胶粒子间的并合。接枝橡胶制备的成功与否，是决定ABS树脂性能好坏的关键。此阶段的反应如下： 此外还有游离的St-AN共聚物和少量未接枝的游离橡胶。 第二阶段是悬浮聚合，它的作用有两点：一是进一步完成连续相St-AN树脂的制备，二是在体系中加盐破乳并在分散剂的存在下使其转化为悬浮聚合。 相衬显微镜是在普通显微镜的基础上增设了两个部件，在光源和聚光镜间，即聚光镜平面上插入光栏，物镜后焦平面处插入相板。相板是由光学玻璃制成的具有一定厚度和折射率的薄片，它由两部分组成，一是通过直射光部分，叫共轭面；另一个是饶过衍射光部分，叫做补偿面。利用相板可以改变直射光和衍射光的相位，同时吸收一定的直射光。光栏即环状光栏，是由金属作成大小不同的环状孔形成的。 对于无色透明物体，宽度上的反射率差异和表面凹凸引起的折射率差异，用普通透射式显微镜是观察不到的，相差显微镜利用了光的波动性，将位相差转变成强度差即明暗之差，从而使相位差可直接观察。 相衬显微镜由成像系统和照明系统两大部分组成。 三、实验仪器及药品 丁苯乳胶 苯乙烯 丙烯腈等 搅拌器 回流冷凝管 温度计 通氮装置 三口烧瓶 滤网 普通切片机 相衬显微镜 吸耳球 载玻片 滴瓶 不锈钢摄子 四、实验步骤 1．乳液接枝聚合 配方： 丁苯-50乳胶45g（含干胶16g） 苯乙烯和丙烯腈（30：70）混合单体16g 叔十二硫醇0.08g 蒸馏水39+44g 过硫酸钾（KPS）0.1g 十二烷基硫酸钠0.32g 在装有搅拌器、回流冷凝管及温度计、通氮管的250mL三颈瓶里，加入丁苯乳胶45g，苯乙烯和丙烯腈混合单体16g，蒸馏水39g。通氮，开动搅拌器，升温至60℃，让其渗透2h，然后降温至40℃，向体系内加入十二烷基硫酸钠0.32g，过硫酸钾0.1g和蒸馏水44g，升温至60℃，保持2h，65℃保持2h，70℃保持1h，降温至40℃以下出料。用滤网过滤除去析出的橡胶，得接枝液。 2．悬浮聚合 配方： 接枝液50g 苯乙烯和丙烯腈（30：70）混合单体14g 叔十二硫醇0.056g 偶氮二异丁腈（AIBN）0.056g 液体石蜡0.15g 4.5%MgCO3 38g[注1] MgSO4 4.5g 水26g 在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计及通氮管的250mL三颈瓶中，加入4.5%MgCO3溶液38g[注2]，水26g，开动搅拌器在快速搅拌下慢慢地滴加接枝液。通氮升温至50℃时，加入溶有0.056g偶氮二异丁腈的苯乙烯和丙烯腈（30：70）混合单体14g，投料完毕，升温至80℃反应。粒子下沉变硬后，升温至90℃熟化1h，100℃熟化1h，降温至50℃以下出料。 倾泻去上层液体，加入蒸馏水，用浓硫酸酸化到PH为2-3，然后用水洗至中性，将聚合物抽干，在60-70℃烘箱烘干，即得ABS树脂。 注：[1] MgCO3的制备