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本课题系企业委托研发项目,目的是合成一种丙烯酸——苯乙烯聚合物,目前该聚合物主要应用于水性油墨连接料,在国内使用十分广泛,该类水性树脂的生产,可以取代国外进口产品,市场前景良好。聚合物的主要技术指标和特点是:数均分子量3000左右、窄分子量分布、玻璃化转变温度约100℃、无色透明、具有良好(碱)水溶解性。其中,控制树脂低分子量和窄分布,保证树脂外观的无色透明是本课题主要难点。课题主要从溶剂、引发剂种类及用量、反应温度选择、生产工艺流程四个方面,研究解决生产中的问题。研究采用了半连续反应溶液聚合法,使用丙烯酸、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯单体三元共聚合,三种单体的实验配方比例为32:60:8,合成出的树脂玻璃化转变温度约100℃,树脂羧酸含量合适、酸值约为210,(碱)水溶解性能良好,且树脂透明有光泽。研究中筛选对比了多种工业上常见的溶剂,发现使用乙醇独甲醚作溶剂,体系沸点可以达到比较理想的约121℃,利于分子量控制,同时该溶剂能很好的分散和溶解引发体系、各种单体及共聚合产物。更重要的是使用乙二醇独甲醚溶剂得到的聚合产品无色、透明,解决了树脂外观达不到进口标准的难题。研究发现反应温度从聚合物分子量、共聚物无规度、引发剂半衰期匹配三方面影响聚合反应。高温利于分子量降低;反应温度在110℃以上合成的共聚物无规度高、丙烯酸单元在链段上分布均匀,能保证产品透明性和溶解性能;引发剂半衰期随反应温度的升高而降低,引发剂半衰期要控制在1小时以内才有利于反应的控制。对比研究了多种引发剂和引发体系,发现单独使用质量分数4至6份BPO或TBPB作引发剂,在121℃下可聚合产生一系列数均分子量低于5000的树脂,实现了对产品分子量控制的问题,满足了产品低分子量的要求。研究了引发剂加料工艺与引发剂消耗速率的关系,提出了理论计算模型,并通过实践结果证明,得到了最佳工艺路线为使用BPO与TBPB复配引发剂,采用50%TBPB预加、BPO和50%TBPO滴加的生产工艺,可以在使用总计4份引发剂量时,生产分子量约3000、窄分布、无色透明具有良好水溶性的树脂。本课题还对树脂进行了放大实验,采用的是自行设计的带搅拌不锈钢夹套反应釜,反应釜设计容量8升,取得了成功,为工业生产奠定了良好的基础。