微米级ps微球间隙式生产工艺设计(附件)
本设计原理是利用分散聚合法制备聚苯乙烯微球，原料是苯乙烯，乙醇，偶氮二异丁腈和聚乙烯吡咯烷酮，其中偶氮二异丁腈作为引发剂，聚乙烯吡咯烷酮作为分散剂。本设计的目的是在实验室制备PS微球的基础上进行生产工艺的设计，主要研究微米级PS微球的自动化生产工艺路线和主要设备的选择、PS微球产生的废液废水进行回收处理等，同时对各个工段的物料、能耗、经济效益进行计算，并对安全和环保问题进行解决。关键词 PS微球，间隙式生产，工艺设计
目 录
1绪论 1
1.1 PS微球概述 1
1.2 PS微球制备与表征 1
1.3 PS微球应用 3
1.4生产设备概述 6
1.5本课题研究内容与意义 10
2实验 12
2.1实验药品和仪器 12
2.2实验步骤 12
2.3表征方法 13
3生产工艺设计 14
3.1生产工艺路线选择 14
3.2 PS微球生产工艺流程方框图 14
3.3 PS微球生产工艺过程介绍 14
3.4物料衡算 15
3.5主要设备设计及选型 15
3.6能量衡算 18
3.7安全技术与环保部分 20
3.8经济核算 21
结论 22
致谢 23
参考文献 24
1 绪论
1.1 PS微球概述
聚苯乙烯（PS）微球是一类特别经典 的高分子微球，它有着微米微球共同的优点,比如比表面积大、吸附能力强。由于它的比表面积大所以微球反应十分迅速充分。现在制造微球的方法已经非常成熟，目前所用的制备微球的方法都比较容易且方便，这就使微球的应用推广变得容易。它的密度大概在1.05克每立方厘米左右，是一种热塑性的塑料，无毒无臭无色透明。且由于它的比表面积大、表面吸附作用强等突出的特点，容易对微球进行再加工。在医学工程，生物技术，电子信息，食品工业，废水处理，涂料，胶黏剂等领域中具有十分广阔的应用前景。因此，如何制备出粒径分布均一的PS微球越来越受到国际科技工作者的关注[13]。
1.2 PS微球制备与表征 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
1.2.1 制备微球的方法[4]
（1）乳液聚合法
在乳液聚合法制备微球中，单体所在场所是乳胶粒、胶束和介质，引发剂所在的场所是介质。乳液聚合法需要乳化剂但不需要分散剂。乳液聚合法制得的粒径分布比较窄，粒径范围一般在0.06微米到0.5微米。
（2）无皂乳液聚合法
在无皂乳液聚合法制微球中，单体所在场所是乳胶粒与介质，引发剂所在的场所是颗粒，无皂乳液聚合法既不需要分散剂也不需要乳化剂。它制得的单分散微球的粒径一般在0.5微米至1.0微米之间。
（3）悬浮聚合法
在悬浮聚合法制备微球中，单体所在的场所是颗粒与介质，引发剂所在的场所是颗粒。不需要乳化剂而需要分散剂。制得的微球的粒径分布比较宽，粒径范围一般在100微米到1000微米之间。粒径范围过大，不符合本设计的要求，所以不用此方法。
（4）分散聚合法
在分散聚合法是制备微球中，单体所在场所是颗粒与介质。引发剂所在的场所也是颗粒与介质。需要分散剂不需要乳化剂，制得的单分散微球粒径范围一般在1微米到10微米。粒径范围符合本设计的要求。分散聚合法就是将单体溶解于有机溶剂中，然后单体在稳定剂和引发剂的作用下聚合成聚合物，而这种聚合物不溶于有机溶剂，且尺寸一定，聚合物最终形成的PS微球不溶于有机溶剂，因为微球是有一定的质量的，过一段时间，微球在重力的吸引下会沉降下来，PS微球由此形成。利用重力沉降是分散聚合法的一个不同于其他方法的地方，是一种特殊的沉淀聚合。通过分散聚合法制得的聚苯乙烯微球拥有光滑平整的外表和良好的分散性，而且具有产量很高、对环境比较友好、安全有效等优点[57]。
图11 分散聚合法成核机理
（5）种子聚合法
在种子聚合法制备微球中，单体所在场所是颗粒与介质。引发剂所在的场所是颗粒。既需要分散剂也需要乳化剂，制得的单分散微球的粒径范围一般在1微米到20微米[8]。
图12种子聚合法
表11 制备PS 微球制备的主要方法比较
项目
乳液聚合
分散聚合
悬浮聚合
无皂乳液聚合
种子聚合
单体所
在场所
乳胶粒、胶
束、介质
颗粒、介质
颗粒、介质
乳胶粒、
介质
颗粒、
介质
引发剂所 在场所
介质
颗粒、介质
颗粒
介质
颗粒
分散剂 乳化剂
不需要 需要
需要 不需要
需要 不需要
不需要 不需要
需要 需要
粒径分散 性
分布较窄
单分散
分布宽
单分散
单分散
粒径范围
/μm
0.060.50
1~10
100~1000
0.5~1.0
1~20
1.2.2对PS微球进行表征：
微球形貌尺寸分析，采用光学显微镜进行观察。
粒径及粒径分布，利用马尔文激光粒度仪采集数据。
1.3 PS微球应用
微球在诸如生物、医药、材料、食品加工、废水处理等领域中得到了十分广泛的应用。
目 录
1绪论 1
1.1 PS微球概述 1
1.2 PS微球制备与表征 1
1.3 PS微球应用 3
1.4生产设备概述 6
1.5本课题研究内容与意义 10
2实验 12
2.1实验药品和仪器 12
2.2实验步骤 12
2.3表征方法 13
3生产工艺设计 14
3.1生产工艺路线选择 14
3.2 PS微球生产工艺流程方框图 14
3.3 PS微球生产工艺过程介绍 14
3.4物料衡算 15
3.5主要设备设计及选型 15
3.6能量衡算 18
3.7安全技术与环保部分 20
3.8经济核算 21
结论 22
致谢 23
参考文献 24
1 绪论
1.1 PS微球概述
聚苯乙烯（PS）微球是一类特别经典 的高分子微球，它有着微米微球共同的优点,比如比表面积大、吸附能力强。由于它的比表面积大所以微球反应十分迅速充分。现在制造微球的方法已经非常成熟，目前所用的制备微球的方法都比较容易且方便，这就使微球的应用推广变得容易。它的密度大概在1.05克每立方厘米左右，是一种热塑性的塑料，无毒无臭无色透明。且由于它的比表面积大、表面吸附作用强等突出的特点，容易对微球进行再加工。在医学工程，生物技术，电子信息，食品工业，废水处理，涂料，胶黏剂等领域中具有十分广阔的应用前景。因此，如何制备出粒径分布均一的PS微球越来越受到国际科技工作者的关注[13]。
1.2 PS微球制备与表征 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
1.2.1 制备微球的方法[4]
（1）乳液聚合法
在乳液聚合法制备微球中，单体所在场所是乳胶粒、胶束和介质，引发剂所在的场所是介质。乳液聚合法需要乳化剂但不需要分散剂。乳液聚合法制得的粒径分布比较窄，粒径范围一般在0.06微米到0.5微米。
（2）无皂乳液聚合法
在无皂乳液聚合法制微球中，单体所在场所是乳胶粒与介质，引发剂所在的场所是颗粒，无皂乳液聚合法既不需要分散剂也不需要乳化剂。它制得的单分散微球的粒径一般在0.5微米至1.0微米之间。
（3）悬浮聚合法
在悬浮聚合法制备微球中，单体所在的场所是颗粒与介质，引发剂所在的场所是颗粒。不需要乳化剂而需要分散剂。制得的微球的粒径分布比较宽，粒径范围一般在100微米到1000微米之间。粒径范围过大，不符合本设计的要求，所以不用此方法。
（4）分散聚合法
在分散聚合法是制备微球中，单体所在场所是颗粒与介质。引发剂所在的场所也是颗粒与介质。需要分散剂不需要乳化剂，制得的单分散微球粒径范围一般在1微米到10微米。粒径范围符合本设计的要求。分散聚合法就是将单体溶解于有机溶剂中，然后单体在稳定剂和引发剂的作用下聚合成聚合物，而这种聚合物不溶于有机溶剂，且尺寸一定，聚合物最终形成的PS微球不溶于有机溶剂，因为微球是有一定的质量的，过一段时间，微球在重力的吸引下会沉降下来，PS微球由此形成。利用重力沉降是分散聚合法的一个不同于其他方法的地方，是一种特殊的沉淀聚合。通过分散聚合法制得的聚苯乙烯微球拥有光滑平整的外表和良好的分散性，而且具有产量很高、对环境比较友好、安全有效等优点[57]。
图11 分散聚合法成核机理
（5）种子聚合法
在种子聚合法制备微球中，单体所在场所是颗粒与介质。引发剂所在的场所是颗粒。既需要分散剂也需要乳化剂，制得的单分散微球的粒径范围一般在1微米到20微米[8]。
图12种子聚合法
表11 制备PS 微球制备的主要方法比较
项目
乳液聚合
分散聚合
悬浮聚合
无皂乳液聚合
种子聚合
单体所
在场所
乳胶粒、胶
束、介质
颗粒、介质
颗粒、介质
乳胶粒、
介质
颗粒、
介质
引发剂所 在场所
介质
颗粒、介质
颗粒
介质
颗粒
分散剂 乳化剂
不需要 需要
需要 不需要
需要 不需要
不需要 不需要
需要 需要
粒径分散 性
分布较窄
单分散
分布宽
单分散
单分散
粒径范围
/μm
0.060.50
1~10
100~1000
0.5~1.0
1~20
1.2.2对PS微球进行表征：
微球形貌尺寸分析，采用光学显微镜进行观察。
粒径及粒径分布，利用马尔文激光粒度仪采集数据。
1.3 PS微球应用
微球在诸如生物、医药、材料、食品加工、废水处理等领域中得到了十分广泛的应用。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/hxycl/yyhx/413.html
