[科普中国]-悬浮共聚法

悬浮聚合法是将不溶于水、溶有引发剂的单体，利用强烈的机械搅拌以小液滴形式，分散在溶有分散剂的液相介质中，完成聚合反应的一种方法。悬浮共聚法可用于合成功能性微米级单分散交联聚苯乙烯微球，耐盐快吸水性树脂等物质。

简介悬浮共聚法是1986 年由日本大琢保治等人提出，用于制作梯度折射率球透镜。是指把折射率高的单体预聚成溶胶，倒入加有稳定剂的热水中，搅拌并悬浮聚合成预聚球，再加入折射率低的单体向预聚球扩散，进行扩散共聚而制成梯度球透镜。此法可一次制得数量很大的光滑的球透镜。但球的尺寸很小，不易控制球径和梯度分布，球径的分布呈多散性。

有学者利用悬浮共聚法处理石墨，其优点是：（1）悬浮共聚合法通常是在液相中聚合完成的，颗粒呈球形，可以控制树脂均匀地涂覆在石墨颗粒表面；（2）悬浮共聚合法改性的石墨粉，粒子大小可用分散剂的用量、搅拌速度、聚合时间和溶液的浓度来控制。

相关研究悬浮共聚法合成单分散交联聚苯乙烯微球功能性微米级单分散交联聚苯乙烯微球因具有比表面积大、凝聚性好、表面反应能力强和易回收等特性，使其应用涉及到色谱学、细胞测量学、显微学、组织分离技术、癌症医治和DNA技术等众多交叉领域，应用前景非常诱人，是近年来合成聚合物粒子的一个新热点。在传统合成微球的方法中，乳液聚合法只能制备粒径小于0.5μm的微球；悬浮聚合法虽可制备粒径在100～ 1000μm的微球，但微球粒径分布呈多分散性1。

20世纪70年代发展起来的分散聚合法可制备粒径在1～100μm的单分散微球，但分散聚合法需使用大量的有机溶剂（如乙醇）和稳定剂（聚乙烯吡咯烷酮等），这样不仅影响聚合物的纯度，且给后处理带来困难。有学者以葡萄糖水溶液为分散介质、丙烯酸（AA）为功能单体，加入稳定剂聚乙烯醇（PVA），用悬浮共聚法合成了含羧基的功能性微米级单分散交联聚苯乙烯微球（简称聚苯乙烯微球）；考察了葡萄糖、主单体苯乙烯（St）、功能单体AA、稳定剂PVA、交联剂二乙烯苯（DVB）、引发剂偶氮二异丁腈（AIBN）含量对聚苯乙烯微球的粒径及其分布的影响。

（1）葡萄糖含量对聚苯乙烯微球粒径及其分布的影响

葡萄糖含量越高，聚苯乙烯微球的粒径越小，分散系数越大（即单分散性越差）。这是因为葡萄糖为多羟基化合物，与PVA共同组成反应体系中的稳定剂，使St液滴在聚合过程中充分稳定而不发生团聚。因此，葡萄糖既为分散介质，又为助稳定剂。

（2）St含量对聚苯乙烯微球粒径及其分布的影响

随St含量的增加，粒径增大,分散系数减小；当St含量过高时，二次成核、多次成核的几率随St含量的增加而增加，相当于延长了悬浮聚合成核期，使成核的数目增加，最终导致粒径变小，分散系数增大。

（3）AA含量对聚苯乙烯微球粒径及其分布的影响

随AA含量的增加，聚苯乙烯微球粒径和分散系数均增大。这是因为，AA为水溶性单体，AA的参与使低聚物链的水溶性增加，成核期变长，初级核变大，最终导致粒径增大。同时，因为粒径变大，颗粒总表面积减小，吸附低聚物链的能力下降，这些低聚物链借助稳定剂形成新的次级粒子，二次成核的几率增加，导致最终分散系数增大。

（4）PVA含量对聚苯乙烯微球粒径及其分布的影响

随PVA含量的增加，粒径增大，分散系数减小。当PVA含量达到一定值时，粒径反而减小，且分散性变差。这主要是由于PVA分散在St液滴周围，阻止St液滴团聚，起到稳定St液滴的作用，有利于聚合反应的进行，导致粒径增大；但PVA含量太高时，使单体不易流动，在聚合时出现粒径分散性加大的现象，且PVA与聚苯乙烯微球表面产生的吸附作用也增强，导致微球形状变差，聚苯乙烯微球表面杂质含量增加。

反相悬浮共聚法合成耐盐快吸水性树脂高吸水树脂是近年来发展迅速的功能高分子材料之一，广泛用于农林园艺、医药卫生、日用化工、油水分离、建筑建材、污泥固化等领域2。迄今已开发出来的高吸水树脂有淀粉类、纤维素类、合成树脂类。合成树脂类性能稳定，生成工艺简单，成本低，是当前市场上占绝对优势的品种，但存在一些弱点，最突出的是阴离子型吸水树脂吸盐水率低、吸水速率慢,非离子型吸水率低。吸水树脂几乎都是在有离子水溶液中使用，所以提高吸水树脂的吸盐水率更具实际意义。提高吸水树脂吸盐水率和吸水速率的方法很多，如吸水树脂与离子交换树脂共混、与无机凝胶复合等.本文采用不同亲水性单体反相悬浮共聚法，提高树脂的浸润渗透性和抗盐离子能力。共聚物兼具离子型和非离子型吸水树脂性能，呈酸性，有望在酸性环境中使用。

本词条内容贡献者为:

张静 - 副教授 - 西南大学