石墨_聚苯乙烯悬浮聚合工艺研究

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1、硕士学位论文石墨/聚苯乙烯悬浮聚合工艺研究STUDYONTHESUSPENSIONPOLYMERIZATIONPROCESSOFGRAPHITE/POLYSTYRENE王亚飞哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TQ432.2学校代码：10213国际图书分类号：664.2密级：公开工程硕士学位论文石墨/聚苯乙烯悬浮聚合工艺研究硕士研究生：王亚飞导师：胡桢副教授申请学位：工程硕士学科：化学工程所在单位：化工学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TQ432.2U.D.C:6

2、64.2DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYONTHESUSPENSIONPOLYMERIZATIONPROCESSOFGRAPHITE/POLYSTYRENECandidate：WangYafeiSupervisor：A.P.HuZhenAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ChemicalEngineeringAffiliation：SchoolofChemicalEngineering&T

3、echnologyDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着我国节能减排、建设节约型社会的政策的进行，可发性聚苯乙烯(EPS)泡沫材料在保温材料领域发展迅速。但是由于EPS泡沫材料极易燃烧，限制了其在高层建筑的保温领域的应用。将石墨引入EPS中，由于石墨的片层结构，能像镜子一样反射红外线，可进一步降低其导热系数，同时，石墨是全碳分子，可以提高其阻燃性能。本论文对可发性石墨

4、/聚苯乙烯(G-EPS)的悬浮聚合工艺进行了系统的研究，同时，本论文的工作将为工业化合成低导热、阻燃泡沫保温材料提供实验基础。石墨为全碳分子，表面能低，与绝大多数的聚合物材料相容性差，难以在聚合物基体中很好的分散。本论文采用重氮化学的方法对石墨进行表面改性，通过合成双芳基重氮化合物，利用卡宾的插入或者环加成反应，对石墨表面修饰，接上功能基团，提高石墨与EPS基体的相容性，使其在EPS中均匀分散。通过1HNMR、13CNMR、MS和FT-IR对合成的双芳基重氮化合物的结构进行分析和表征，采用FT-IR、Raman、XRD和XP

5、S对石墨的修饰结果进行表征。实验结果显示，石墨经过改性后在苯乙烯的分散性、苯乙烯和水混合相中的分散性得到了显著的改善。采用原位悬浮聚合制备了石墨/聚苯乙烯球粒，系统地研究了聚苯乙烯悬浮聚合的各工艺条件对聚合物性能的影响，结果显示，分散剂、表面活性剂、搅拌速率、水油比及成核剂会对球粒的形成及粒径大小和分布产生影响；引发剂和改性石墨会对聚合物的分子量产生影响。通过正交实验分析，最终确定了最佳的聚合工艺：分散剂含量为1.78%(以下均为单体质量比)，搅拌速率为310rpm，表面活性剂的含量为的0.039%，成核剂的含量为的3%，引

6、发剂的含量为5%，改性石墨的含量为8%时，可得到粒径大小合适且分布较为集中的石墨/聚苯乙烯球粒，90.26%的球粒分布在0.59-1.4mm之间。通过二步法将制得的石墨/聚苯乙烯球粒浸渍发泡，得到了石墨/聚苯乙烯泡沫，泡孔较为均匀。本论文的工作会对后续工业化制备阻燃隔热的石墨/聚苯乙烯泡沫保温材料具有指导意义。关键词：可发性聚苯乙烯；石墨改性；悬浮聚合；工艺条件；发泡I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractAlongwithChina'senergyconservationandemissionreductionan

7、dthepolicyofconstructingeconomicalsociety,expandablepolystyrene(EPS)foamisdevelopingrapidlyinthefieldofthermalinsulationmaterials.However,sinceEPSfoamisextremelyflammable,itsapplicationislimitedinthefieldsofheatpreservationinhigh-risebuildings.Asaresultofthelamella

8、rstructure,graphitecanreflectinfraredlikeamirror,andfurtherreducethecoefficientofthermalconductivity,atthesametime,thegraphiteisall-carbonmolecul