Micron sized monodisperse crosslinked polystyrene (PS) beads were prepared by a multi-stage emulsion polymerization using styrene monomer, divinylbenzene (DVB) crosslinking agent and potassium persulfate initiator in the absence of emulsifier. The beads crosslinked with 10 mol% DVB at 80℃ were uniformly formed in the early stage of reaction and gradually grown with the reaction time. The lower reaction temperature, the larger the beads sizes were obtained. Particle nucleation of the pre-existing polymer seeds using a multistage on ulsion polymerization at 60℃ was requlred to bring monodisperse crosslinked PS beads of sizes greater than 2㎛. As the particle size grows, the number of free radicals around the growing particles increases and the conversion rate of the next stage was accelerated. It is possible that the continuous polymerization at inner part of the bead surface leads to spherical particles. On the other hand, phase separation during the growth of the seed particles or the capture of the free radical at the beads surface may result in she formation of protrusion on the beads surface.

무유화제 하에서 스티렌 단량체, 디비닐벤젠 가교제와 적당량의 과황산칼륨 개시제를 반응시켜 다단계 유화중합으로 입자직경의 분포도가 일정하면서 2㎛의 크기로 가교된 폴리 스티렌 비드를 합성하였다. 1단계 반응은 80℃에서 10mo1%로 가교시켰으며, PS 비드는 반응초기부터 균일하게 형성되어 시간이 지남에 따라 분포도가 더욱 조밀하고 일정한 입자의 직경으로 성장하였으며, 반응온도가 낮을수록 비드의 크기는 증가하였다. 1단계 반응물인 seed로부터 입자의 크기를 2㎛ 이상으로 성장시키기 위하여 60℃에서 다단계 유화중합반응으로 3관계까지의 합성이 필요하였다. 다단계 유화중합에서 표면근처의 비드 내부에서 올리고머릭 라디칼이 연속적으로 흡착되므로 분포도가 고른 구형으로 형성된 비드의 생성이 가능하며 성장하는 입자들에 흡착되는 라디칼 수가 증가하므로 다음 단계의 전환율은 증가하였다. 반면에 자유라디칼이 비드표면에 자리한다거나 비드가 성장하는 동안 상분리가 일어난다면 결합에 의해 성장하는 입자의 표면에서 고분자 라디칼의 반응이 종결되므로 그후의 중합생성물은 비드 표면에 작은 돌출부위가 생성되는 것으로 판단된다.

Keywords: polystyrene; micron size polymer bead; seeded polymerization; emulsifier-free emulsion polymerization