高分子化学实验指导

⾼分⼦化学实验指导
前⾔
通过⾼分⼦化学实验，可以获得许多感性认识，加深对⾼分⼦化学基础知识和基本原理的理解；通过⾼分⼦化学实验课程的学习，能够熟练和规范地进⾏⾼分⼦化学实验的基本操作，掌握实验技术和基本技能，了解⾼分⼦化学中采⽤的特殊实验技术，在实验的过程中训练科学研究的⽅法和思维，培养学⽣严谨求实的科研精神，为以后的科研⼯作打下坚实的实验基础。

实验规则
1．实验前认真预习，明确⽬的和要求，弄清基本原理，了解操作步骤和⽅法，做到⼼中有数。

2．实验过程中要听从教师的指导，保持实验室的安静，正确操作，细致观察，认真做好操作记录。

3．特别要注意安全，同时还要爱护仪器、设备，并注意整洁和节约，养成良好的实验习惯。

4．实验完毕，⽴即把仪器洗刷⼲净，并整理好药品、实验台。

5．根据原始记录，整理出实验报告，按时交给教师。

实验1 聚⼄烯醇缩甲醛的制备
⼀、实验⽬的
1. 了解⼩分⼦的基本有机化学反应，在⾼分⼦链上有合适的反应性基团时，均可按有机⼩分⼦反应历程进⾏⾼分⼦化学反应。

2. 了解缩醛化反应的主要影响因素。

3. 了解聚⼄烯醇缩醛化反应的原理，并制备红旗牌胶⽔。

⼆、实验原理
早在 1931年，⼈们就已经研制出聚⼄烯醇(PV A)的纤维，但由于 PV A 的⽔溶性⽽⽆法实际应⽤。

利⽤"缩醛化"减少其⽔溶性，就使得PV A 有了较⼤的实际应⽤价值，⽤甲醛进⾏缩醛化反应得到聚⼄烯醇缩甲醛(PVF)。

PVF 随缩醛化程度不同，性质和⽤途有所不同。

控制缩醛在35%左右，就得到了⼈们称为"维纶'的纤维(vinylon)。

维纶的强度是棉花的1.5～2.0倍，吸湿性5%，接近天然纤维,⼜称为"合成棉花"。

在PVF 分⼦中，如果控制其缩醛度在较低⽔平，由于PVF 分⼦中含有羟基，⼄酸基和醛基，因此有较强的粘接性能，可作胶⽔使⽤，⽤来粘结⾦属、⽊材、⽪⾰、玻璃、陶瓷、橡胶等。

聚⼄烯醇缩甲醛是利⽤聚⼄烯醇缩与甲醛在盐酸催化的作⽤下⽽制得的，其反应如下：
CH 2O
+H
+C +H 2OH CH 2CH CH 2
CHCH 2OH C +H 2
OH +CH 2CH CH 2CHCH 2OH C H 2+~~~~~~~~~~~~+H 2O
CH 2CH CH 2
CHCH 2O OH C H 2+~~~
~~~CH 2CH CH 2
CHCH 2O ~~~~~~CH 2+H +
由于⼏率效应，聚⼄烯醇中邻近羟基成环后，中间往往会夹着⼀些⽆法成环的孤⽴的羟基，因此缩醛化反应不能完全。

为了定量表⽰缩醛化的程度，定义已缩合的羟基量占原始羟基量的百分数为缩醛度。

聚⼄烯醇是⽔溶性的⾼聚物，如果⽤甲醛将它进⾏部分缩甲醛化，随着缩醛度的增加，⽔溶性愈差。

作为维尼纶纤维的聚⼄烯醇缩甲醛的缩醛度⼀般控制在35%左右。

它不溶于⽔，是性能优良的合成纤维。

本实验是合成⽔溶性聚⼄烯醇缩甲醛胶⽔。

反应过程中须控制较低的缩醛度，使产物保持⽔溶性。

如反应过于猛烈，则会造成局部⾼缩醛度，导致不溶性物质存在于⽔中，影响胶⽔质量。

因此在反应过程中，特别要注意严格控制催化剂⽤量、反应温度、反应时间及反应物⽐例等因素。

聚⼄烯醇缩甲醛随缩醛化程度的不同，性质和⽤途各有所不同。

它能溶于甲酸、⼄酸、⼆氧六环、氯化烃（⼆氯⼄烷、氯仿、⼆氯甲烷）、⼄醇-苯混合物（30：70）、⼄醇-甲苯混合物（40：60）以及60%的含⽔⼄醇等。

本实验中，由于缩醛化反应的程度较低，胶⽔中尚含有未反应的甲醛，产物往往有甲醛的刺激性⽓味。

缩醛基团在碱性环境下较稳定，故要调整胶⽔的pH 值。

三、实验仪器和试剂
仪器：250mL 三⼝瓶⼀只，电动搅拌器⼀台，温度计⼀⽀，球形冷凝管⼀只，恒温⽔浴槽⼀只，10mL 量筒⼀只，100mL 量筒⼀只，培养⽫⼀个；
试剂：聚⼄烯醇（PV A1799），甲醛⽔溶液(40%⼯业甲醛)，盐酸，NaOH ⽔溶液（8%），去
离⼦⽔。

四、操作步骤
在250ml 三颈瓶中，加⼊90mL 去离⼦⽔，7g 聚⼄烯醇，在搅拌下升温溶解。

待聚⼄烯醇完全溶解后，于90℃作⽤加⼊4.6mL 甲醛（40%⼯业甲醛）搅拌15分钟。

再加⼊1：4盐酸，控制反应体系pH 值1～3，保持反应温度90℃左右，继续搅拌，反应体系逐渐变稠，当体系中出现⽓泡或者有絮状物产⽣，⽴即迅速加⼊1.5mL 8%NaOH 溶液，同时加⼊34 mL 去离⼦⽔,调节体系的pH 值为8～9。

然后冷却降温出料。

获得⽆⾊透明粘稠的液体，即市售的红旗牌胶⽔。

图2 反应装置图
1-搅拌器 2-密封套 3-温度计
4-温度计套管 5-冷凝管6-三⼝瓶
五、性能测试
测试制品的黏度、pH 值、粘结⼒。

⽤旋转黏度计或涂-4黏度计测定黏度并与标准样品⽐较。

对胶⽔质量的检验，主要是测定其黏度和缩醛度，但由于测定缩醛度的操作⿇烦且费时，因⽽常借测定胶⽔中的游离甲醛量来了解缩醛反应完成的情况以及在该反应条件下缩醛度的⼤⼩。

通常游离甲醛量少，表明缩醛度⾼，反之表明缩醛度低。

游离甲醛量的测定将所合成的胶⽔倒⼊称量瓶中，称取5g 胶⽔，置于250mL 具塞锥形瓶中，加⼊30mL 0.5mol/L Na 2SO 4溶液，迅速摇匀（约数秒钟），并加⼊3滴0.5%玫红酸指⽰剂，⽴即⽤0.2mol/L 的标准HCl 溶液滴定⾄溶液由红⾊变为⽆⾊。

再⽤250mL 具塞锥形瓶进⾏空⽩实验（不加胶⽔，其余同）。

按照下⾯的公式计算游离甲醛量(%)。

0(V V )30.03HCHO%100%1000W
HCl C -?=? 式中，V 为滴定胶⽔消耗的标准HCl 溶液的体积，mL ；V 0为空⽩滴定（不加胶⽔）消耗的标准HCl 溶液的体积，mL ；W 为胶⽔的质量，g ；30.03为甲醛的分⼦量。

玫红酸指⽰剂的配制：称取0.5g 玫红酸，溶于50mL ⼄醇中，然后⽤去离⼦⽔稀释⾄100mL ，混匀。

六、思考题
1. 试讨论缩醛反应的机理及催化剂作⽤？
2.为什么缩醛度增加，⽔溶性下降，当达到⼀定的缩醛度之后产物完全不溶于⽔？
3.产物最终能够为什么要把pH调到8-9？试讨论缩醛对酸和碱的稳定性。

七、实验拓展
采⽤⾮均相反应制备聚⼄烯醇缩甲醛，如下所述。

1.调制10%聚⼄烯醇⽔溶液。

在100mL烧杯⾥称取1g聚⼄烯醇，⽤15mL⽔使其溶解，
为加速溶解，可升温并搅拌。

2.在另⼀100mL烧杯⾥加⼊15g硫酸铵，搅拌使之溶解，加⼊30mL⽔，5mL甲醛和2mL
浓硫酸，搅拌均匀。

3.把1中制备的聚⼄烯醇溶液慢慢倒⼊2的溶液中（硫酸铵⽔溶液不溶聚⼄烯醇），可以
看到聚⼄烯醇逐渐变成⽩⾊不透明固体状物质析出，摇动烧杯让聚⼄烯醇絮状物析出，注意摇动不要太快太猛烈以免聚⼄烯醇成团。

4.50℃恒温⽔浴中反应1h，每隔15min搅动⼀次。

5.反应完毕，⽤⽔冲洗产物，得到不黏的⽩⾊橡胶状产物，放到表⾯⽫风⼲或60℃恒温箱
中⼲燥。

6.⼲燥后的样品可⽤沸⽔煮沸，观察其溶解性。

⼋、注意事项
1. 甲醛是⽆⾊、具有强烈⽓味的刺激性⽓体，其35%~40%的⽔溶液通称福尔马林。

甲醛是原浆毒物，能与蛋⽩质结合，吸⼊⾼浓度甲醛后，会出现呼吸道的严重刺激和⽔肿，⽪肤直接接触甲醛，可引起⽪炎、⾊斑、坏死。

实验中注意勿吸⼊甲醛蒸⽓或与⽪肤接触。

2. 由于缩醛化反应的程度较低，胶⽔中尚有未反应的甲醛，产物往往有甲醛的刺激性⽓味。

反应结束后胶⽔的pH值调⾄弱碱性，有以下作⽤：可防⽌分⼦链间氢键含量过⼤，体系黏度过⾼；缩醛基团在碱性条件下较稳定。

实验2 苯⼄烯的⾃由基悬浮聚合
⾃由基聚合反应属连续聚合反应，活性中⼼是⾃由基。

⾃由基聚合是合成⾼分⼦化学中极为重要的反应．其合成产物约占总聚合物的60％、热塑性树脂的80％以上，是许多⼤品种通⽤塑料、合成橡胶及某些纤维的合成⽅法。

⼀、⽬的要求
本实验将通过对苯⼄烯单体的⾃由基悬浮聚合，了解⾃由基聚合的实施⽅法。

并掌握粘均分⼦量的测定⽅法。

⼆、原理
⾃由基聚合反应包括链引发、链增长和链终⽌三个部分，当体系中含链转移剂时。

还可引起链转移反应，引起聚合物的分⼦量的降低。

各部分简述如下：
(⼀)链引发
链引发反应是形成单体⾃由基的反应，热、光、⾼能辐射等均可直接使单体产⽣⾃由基，但较常⽤的是从容易分解成⾃由基的化合物(引发剂)来得到。

引发剂主要是过氧化物和偶氮化合物，在加热条件下分为两个⾃由基。

(1)引发剂I分解产⽣初级⾃由基。

(2)初级⾃由基与单体加成，⽣成单体⾃由基：
因为ki>>kd，所以反应(1)决定了整个引发速率，表⽰为ki=2fkd[I]，式中f为引发效率，表⽰引发剂分解产⽣初级⾃由基并与单体加成的部分。

分解速率常数kd或半衰期t1/2表⽰引发剂的活性，kd越⼤或t1/2越⼩，则引发剂活性越⾼。

在科研中，引发剂活性常⽤kd (秒-1)表⽰，但在⼯程技术上，则常以t1／2表⽰。

不同的引发体系应选⽤不同类型的引发剂。

引发剂的分解反应为吸热反应，引发剂的选择与聚合温度密切相关，聚合温度⾼，可选⽤低活性引发剂，反之，则选⽤⾼活性引发剂，使⾃由基形成速率适中。

(⼆)链增长
链引发形成的单体⾃由基，能继续与单体反应，⽣成⼤分⼦⾃由基。

由于链增长反应活化能低，故链增长速率极快，约在0.01⾄⼏秒内，即可使聚合度达到103~104，所以聚合体系中存在的或是未反应单体，或是已⽣成的⾼分⼦，不存在聚合度递增的⼀系列中间产物。

假定不同链长的⾃由基活性相等，则链增长速率Rp为：
，式中[M]为单体浓度，[M·]为⾃由基浓度。

当聚合体系中含有两种或多种单体时，则⽣成含有两种或多种单体单元的共聚物，形成共聚反应。

共聚物的组成与体系中各单体的浓度、单体及其⾃由基的反应活性密切相关。

(三)链终⽌
当两个⾃由基相遇，活泼的孤单电⼦相互作⽤可使链增长终⽌。

其中⼜有双基偶合终⽌和歧化终⽌两种形式。

终⽌速率Rt=2kt[M.]2；根据稳定态假设(Ri＝Rt)(Ri为引发速率)和聚合物长链假定（Ri<
Rp=kpf[kd/kt]1/2[I]1/2[M]
上式表明，聚合速率与引发剂浓度的平⽅成正⽐，与单体浓度的⼀次⽅成正⽐。

此外，⾃由基聚合中还可发⽣链转移反应，即链⾃由基从单体、溶剂、引发剂甚⾄从⼤分⼦链上转移出⼀个原⼦，使链⾃由基本⾝终⽌，便使失去原⼦的分⼦成为新的⾃由基-，并继续增长形成新的活性链。

链转移的结果，是聚合物的分⼦量降低，但⾃由基数⽬不变，若链转移所产⽣的⾃由基单体的活性和原⾃由基相同，则聚合中速率不变，利⽤此性质可控制产物的分⼦量。

若前者的活性减弱或失活，则会出现缓聚或阻聚现象。

为了防⽌单体在储存时发⽣聚合，常常在其中加⼊⼀定量的阻聚剂如硝基苯、苯醌等。

在聚合反应前，上述阻聚剂必须彻底除去。

链式⾃由基聚合的实施⽅法主要有本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合以及乳液聚合，本体聚合是单体本⾝加⼊(或不加)少量引发剂的聚合；溶液聚合是将单体和引发剂溶于适当溶剂中进⾏的聚合反应，悬浮聚合⼀般是将单体以液滴状悬浮于⽔中的聚合；乳液聚合则是单体在⽔中以乳液状态进⾏的聚合。

不同要求的产品，可通过不同的聚合⽅法来得到。

悬浮聚合实质上是借助于较强烈的搅拌和悬浮剂的作⽤，将单体分散在不溶的介质中，单体以⼩液滴的形式进⾏本体聚合；在每个⼩液滴内，单体的聚合过程和机理与本体聚合相似。

悬浮聚合解决了本体聚合中不易散热的问题，产物容易分离、清洗，可得到纯度较⾼的颗粒状聚合物。

⼯业上⽤悬浮聚合⽣产的聚苯⼄烯是⼀种易定型的热塑性⾼分⼦材料，其分⼦量分布较宽，制品有较⾼的透明性和良好的耐热性及电绝缘性。

三、仪器和试剂
仪器聚合装置如图1：
三⼝瓶，球形冷凝管,电热锅，表⾯⽫、吸管、移液管、搅拌马达：⽔浴、
布⽒漏⽃等。

试剂苯⼄烯、过氧化⼆苯甲酰(BPO)、聚⼄烯醇(PV A)、去离⼦⽔；0.1％次甲基蓝溶液。

搅拌器；2.四氟密封塞3.温度计4.温度计套管5.球形冷凝管6.三⼝烧瓶
图1 通⽤聚合装置图
按图1装好实验装置，整套装置安装要规范，搅拌器转动⾃如。

⽤分析天平准确称取0.3gBPO放于100ml锥形瓶中，⽤移液管移取16ml苯⼄烯，加⼈到锥形瓶中．轻轻摇动，待BPO完全溶解于苯⼄烯后将溶液倒⼊三⼝瓶。

再加⼊20ml 1.5％的PV A：溶液。

最后⽤130ml去离⼦⽔分别冲洗锥形瓶和量筒后加⼊三⼝瓶中。

再加⼊0.1%次甲基蓝⽔溶液数滴。

通冷凝⽔，启动搅拌器并控制转速恒定，在20～30min内将温度升⾄85℃~90℃，开始聚合反应。

聚合反应在整个过程中，既要控制好反应温度，⼜要控制好搅拌速度。

反应进⾏1个多⼩时后，体系中分散的颗粒由于聚合度的增加⽽变得发粘，这时搅拌速度忽快忽慢或停⽌都会导致颗粒粘在⼀起，或粘在搅拌器上形成结块，致使反应失败。

反应1.5～2⼩时后，如这时珠⼦已向下沉，可升温⾄95度，⽤吸管吸取少量颗粒于表⾯⽫中冷却观察,如颗粒已变硬发脆，表明⼤部分单体⼰聚合，可结束反应。

停⽌加热．撤出加热器，在搅拌状态下⽤冷⽔将反应体系冷却⾄室温。

停⽌搅拌取下三⼝瓶。

产品⽤布⽒漏⽃滤⼲；并⽤热⽔洗涤数次，冷⽔洗涤数次，洗去颗粒表⾯的分散剂。

产品在50度烘箱中烘⼲，称重并计算产率。

悬浮聚合的产物颗粒的⼤⼩与分散剂的⽤量及搅拌速度有关系，严格控制搅拌速度和温度是实验成功的关键，为了防⽌产物结团，可加⼊极少量的乳化剂以稳定颗粒。

若反应中苯⼄烯的转化率不够⾼，则在⼲燥过程中颗粒中会出现⼩⽓泡，可利⽤在反应后期提⾼反应温度并适当延长反应时间来解决。

思考题
1.结合悬浮聚合机理，说明配⽅中各组分的作⽤。

2.分散剂的作⽤原理是什么?改变⽤量会产⽣什么影响?
实验3 甲基丙烯酸甲酯本体聚合
⼀、实验⽬的
1.了解本体聚合的特点，掌握本体聚合的实施⽅法。

2.熟悉有机玻璃的制备⽅法及⼯艺。

⼆、实验原理
本体聚合是不加其它介质，只有单体本⾝在引发剂或光、热等作⽤下进⾏的聚合。

本实验是以甲基丙烯酯甲酯（MMA ）进⾏本体聚合，⽣产有机玻璃棒。

甲基丙烯酸甲酯在过氧化苯甲酰（BPO ）引发剂存在下进⾏如下聚合反应：
⽤MMA 进⾏本体聚合时，为了解决散热、避免⾃动加速作⽤⽽引起的爆聚现象，以
及单体转化为聚合物时由于⽐重不同⽽引起的体积收缩等问题，⼯业上或实验室⽬前多采⽤预聚－浇铸聚合的⽅法。

将本体聚合迅速进⾏到某种程度（转化率10%左右）做成单体中溶有聚合物的粘稠溶液（预聚）后，再将其注⼊相应的模具中，在低温下缓慢聚合使转化率达到93～95％，最后在100℃下⾼温聚合⾄反应完全，最后脱模制得有机玻璃。

三、实验仪器和试剂
四⼝瓶，电动搅拌器，温度计，球形冷凝管，恒温⽔浴，试管等。

甲基丙烯酸甲酯(MMA)，过氧化⼆苯甲酰(BPO)
四、实验步骤
1.预聚合反应
在装有搅拌器、冷凝管、温度计的250ml 的四⼝瓶中加⼊溶有0.5g BPO 的MMA 50ml ，开动搅拌并升温⾄升温⾄75~80℃，反应20~30分钟，观察粘度变化。

当物料呈蜜糖状时，⽤冷⽔浴骤然降温⾄40℃以下停⽌搅拌，将四⼝瓶中预聚物灌⼊已备好的试管中。

2.聚合反应
将上述试管放⼊⽔浴中，升温⾄60℃，保温1～2h,待试管中基本⽆⽓泡产⽣，且聚合物基本变硬时，升温⾄100℃，保温1⼩时后，任其⾃然冷却到40℃以下，去除玻璃试管，即可得到光滑⽆⾊透明的有机玻璃棒。

五、思考题及实验结果讨论
1. 本体聚合⽅法有什么特点?
2. 制备有机玻璃时，为什么需要⾸先制成具有⼀定粘度的预聚物?
nCH 2CH 3C COOCH 3CH 2CH 3C COOCH 3n
BPO
3. 如果最后产物出现⽓泡，试分析致成原因？
4. 凝胶效应进⾏完毕后，提⾼反应温度的⽬的何在?
参考⽂献
1.潘祖仁主编，⾼分⼦化学（第三版），北京：化学⼯业出版社，2003年.
2. 复旦⼤学⾼分⼦科学系编著，⾼分⼦实验技术（修订版），复旦⼤学出版社，1996年.
实验4双酚A 环氧树脂的制备
⼀、实验⽬的
1、学习环氧树脂的实验室制备⽅法，掌握环氧值的测定；
2、了解环氧树脂的性能和使⽤⽅法。

⼆、实验原理
环氧树脂为含有环氧基团的聚合物，它的种类很多，但是以双酚A 型环氧树脂的产量最⼤，⽤途最为⼴泛，有通⽤环氧树脂之称。

双酚A 型环氧树脂是由环氧氯丙烷与2，2－⼆酚基丙烷（双酚A ）在氢氧化钠作⽤下聚合⽽得的。

O
CH 2Cl C CH 3CH 3
OH HO +NaOH C CH 3
CH 3O O CH 2
O
CH 2CH OH CH 2O n C CH 3CH 3
O CH 2CH O CH 2+ H 2O
原料配⽐不同、反应条件不同(如反应介质、温度和加料顺序)，可制得不同软化点、不同分⼦量的环氧树脂。

⼯业上将软化点低于50℃(平均聚合度⼩于2)的称为低分⼦量树脂或软树脂：软化点在50℃～95℃之间(平均聚合度在2～5之间)的称为中等分⼦量树脂；软化点⾼于100℃(平均聚合度⼤于5)的称为⾼分⼦量树脂。

环氧树脂在没有固化前为热塑性的线型结构，强度低，使⽤时必须加⼊固化剂。

固化剂与环氧基团反应，从⽽形成交联的⽹状结构，成为不溶不熔的热固性制品，具有良好的机械性能和尺⼨稳定性。

环氧树脂的固化剂种类很多，不同的固化剂，相应的交联反应也不同。

⼄⼆胺为室温固化剂，其固化机理如下：
⼄⼆胺的⽤量为：E E H M G n
15=?= 其中G 为每100g 环氧树脂所需的⼄⼆胺的克数，M 为⼄⼆胺的分⼦量，H n 为⼄⼆胺的活泼氢的总数，E 为环氧树脂的环氧值。

固化剂的实际使⽤量⼀般为计算值的1.1倍。

作为固化剂的胺还有：⼆亚基三胺（f ＝5），三亚基四胺（f ＝6），4，4’—⼆氨基⼆苯基甲烷（f ＝4）和多元胺的酰胺（由⼆亚基三胺与脂肪酸⽣成的酰胺）。

除了胺外，多元硫醇、氰基胍、⼆异氰酸酯、邻苯⼆甲酸酐和酚醛预聚合物等也可以作为固化剂。

三级胺常作固化反应的促进剂，以提⾼固化速率。

⼤多数环氧树脂配⽅中，都要加⼊稀释剂、填料或增强材料及增韧剂。

稀释剂可以是反应性的单或双环氧化合物，也可以是⾮反应性的邻苯⼆甲酸⼆正丁酯：增韧剂可⽤低分⼦量的聚酯、含端羧基的丁⼆烯－丙烯腈共聚物和刚性微球等。

环氧树脂中含有羟基、醚键和极为活泼的环氧基团，这些⾼极性的基团，使环氧树脂与相邻材料的界⾯形成化学键，因此环氧树脂具有很强的粘合⼒。

环氧树脂的抗化学腐蚀性、⼒学和电性能都很好，对许多不同的材料具有突出的粘合⼒。

它的使⽤范围为90～130℃。

可以通过单体、添加剂和固化剂等的选择组合，⽣产出适合各种需求的产品。

环氧树脂的应⽤可⼤致分为涂覆和结构材料两⼤类。

涂覆材料包括各种涂料，如汽车、仪器设备的底漆等。

⽔性环氧树脂涂料⽤于啤酒和饮料罐的涂覆。

结构复合材料主要⽤于导弹外套、飞机的舵及折翼、油、⽓和化学品输送管道等。

层压制品⽤于电⽓和电⼦⼯业，如线路板基材和半导体器件的封装材料。

此外，它还是⽤途⼴泛的粘合剂，有“万能胶”之称。

本实验以环氧氯丙烷与双酚A 作为原料制备环氧树脂，并定性测试它的粘合性能。

三、化学试剂和仪器
化学试剂：环氧氯丙烷，双酚A ，氢氧化钠，丙酮，盐酸，苯。

反应监测： HCl ／丙酮溶液、NaOH 标准溶液，丙酮，酚酞溶液，滴定管。

仪器设备：三颈瓶，冷凝管，搅拌器，减压蒸馏装置。

四、实验步骤
1.环氧树脂的制备
向装有搅拌器、回流冷凝管和温度计的三⼝瓶中加⼊27.8g 环氧氯丙烷（0.1mol ）和22.8g 双酚A （0.1mol ）。

⽔浴加热到75℃，开动搅拌，使双酚A 全部溶解。

取8g 氢氧化钠于20ml 蒸馏⽔中，溶液加⼊到滴液漏⽃中，⾃滴液漏⽃中缓慢加⼊氢氧化钠溶液
（滴液漏⽃与回流
冷凝管相接），保持温度在70℃左右，约0.5h 滴加完毕。

在70～80℃分别继续反应0.5h,1.0h,1.5h,2.0h ，2.5h.此时液体呈乳黄⾊。

停⽌反应，冷却⾄室温，向反应瓶中加⼊蒸馏⽔30ml 和苯60ml ，充分搅拌后⽤分液漏⽃静置并分离出⽔分，再⽤蒸馏⽔洗涤数次，直⾄⽔相为中性且⽆氯离⼦。

分出的有机层，常压蒸馏除去⼤部分的苯，然后减压蒸馏除去剩余溶剂、⽔和未反应的环氧氯丙烷。

得到淡黄⾊粘稠的环氧树脂。

2.环氧树脂粘接实验
在50 mL 烧杯中，称取4g 环氧树脂，加⼊⼄⼆胺0.3g ，⽤玻璃棒调和均匀。

取两块洁净的玻璃⽚，将少量环氧树脂薄⽽均匀地敷于表⾯，对接合拢，并⽤夹具固定，室温放置待其固化，观察其粘结效果。

3.环氧值的测定
环氧值为每100g 环氧树脂中环氧基团的摩尔数。

对于分⼦量⼩于1500的环氧树脂，其环氧值可由盐酸－丙酮法测定。

测定⽅法：
环氧值是环氧树脂质量的重要指标之⼀，也是计算固化剂⽤量的依据。

分⼦量愈⾼，环氧值就相应降低，⼀般低分⼦量环氧树脂的环氧值在0.48～0.57之间。

分⼦量⼩于1500的环氧树脂，其环氧值测定⽤盐酸—丙酮法， (分⼦量⾼的⽤盐酸—吡啶法。

)反应式为： CH 2O
+HCl 丙酮CH 2OH Cl
过量的HCl ⽤标准NaOH —C 2H 5OH 液回滴。

取锥形瓶两只，在分析天平上各称取1g 左右(精确到1mg)环氧树脂．⽤移液管加⼊25mL 盐酸丙酮溶液，加盖摇动使树脂完全溶解。

放置阴凉处lh ，加酚酞指⽰剂三滴，⽤NaOH 溶液滴定，同时按上述条件做空⽩滴定两次。

环氧值（mol ／100g 树脂)E 按下式计算：
()()W N
V V W N
V V E 1010010002121-=?-=
式中，V 1为空⽩滴定所消耗的NaOH 溶液，mL ；V 2为样品测试所消耗的NaOH 溶液，mL ；N 为NaOH 溶液的体积摩尔浓度；W 为树脂质量，g 。

注释：
1）开始滴加要慢些，环氧氯丙烷开环是放热反应，反应液温度会⾃动升
⾼；
2）分液漏⽃使⽤前应检查盖⼦和塞⼦是否原配，活塞要涂上凡⼠林，使
⽤时振摇⼏下后须放⽓。

3）描述环氧树脂所含环氧基的多少，除了⽤环氧值表⽰外，还可⽤环氧
基百分含量或环氧摩尔质量表⽰。

环氧基百分含量：每100g 树脂中含有环氧基克数。

环氧摩尔质量：相当于每摩尔环氧基的环氧树脂质量（g ）。

三者之间有如下互换关系：
环氧摩尔质量
环氧基分⼦量环氧基百分含量环氧值1== 4）盐酸—丙酮溶液：将2mL 浓盐酸溶于80mL 丙酮中，均匀混合即成。

（现配现⽤）
NaOH 溶液：将1gNaOH 溶于250mL C 2H 5OH 中，⽤标准邻苯⼆甲酸氢钾溶液标定，酚酞作指⽰剂。

邻苯⼆甲酸氢钾溶液：称取0.2克标准邻苯⼆甲酸氢钾溶液溶于蒸馏⽔中。

实验5醋酸⼄烯酯的乳液聚合（⽩乳胶的制备）
⼀、实验⽬的
1、掌握实验室制备聚醋酸⼄烯酯乳液的⽅法。

2、了解乳液聚合的基本原理、配⽅及乳液聚合中各个组分的作⽤。

⼆、实验原理
乳液聚合是指单体在分散介质中由乳化剂分散成乳液状态进⾏的聚合。

体系主要由单体、⽔、乳化剂及溶于⽔的引发剂四种基本组分组成。

乳液聚合可以同时提⾼反应速率和分⼦量，⽬前已成为⽣产⾼聚物的重要⽅法之⼀。

乳化剂在乳液聚合中起着重要作⽤，常见的乳化剂可分为阴离⼦型、阳离⼦型和⾮离⼦型。

醋酸⼄烯酯乳液聚合最常⽤的乳化剂是⾮离⼦型乳化剂聚⼄烯醇。

聚⼄烯醇主要起保护胶体作⽤，防⽌粒⼦相互合并。

由于其不带电荷，对环境和介质的pH 值不敏感，但是形成的乳胶粒较⼤。

⽽阴离⼦型乳化剂，如烷基磺酸钠RSO3Na （R=C12~C13）或烷基苯磺酸钠
RPhSO3Na(R=C7~C14)，由于乳胶粒外负电荷的相互排斥作⽤，使乳液具有较⼤的稳定性，形成的乳胶粒⼦较⼩，乳液黏度⼤。

本实验将⾮离⼦型乳化剂和离⼦型乳化剂按⼀定⽐例混合使⽤，以提⾼乳化效果和乳液的稳定性。

聚合反应采⽤过硫酸盐为引发剂，按⾃由基聚合反应历程进⾏聚合。

为了聚合反应进⾏得较为平稳，单体和引发剂均需分批加
⼊。

本实验分两步加料反应：第⼀步加⼊少许的单体、引发剂和乳化剂进⾏预聚合，可⽣成颗粒很⼩的乳胶粒⼦；第⼆步继续滴加单体和引发剂，在⼀定的搅拌条件下使其在原来形成的乳胶粒⼦上继续长⼤。

由此得到的乳胶粒⼦，不仅粒度较⼤，⽽且粒度分布均匀。

这样保证了乳胶在⾼固含量的情况下，仍具有较低的黏度。

三、仪器、器材
1、仪器：⽔浴锅、电动搅拌器、回流冷凝管、温度计、四⼝瓶、滴液漏⽃、烧杯、表⾯⽫。

2、试剂：聚⼄烯醇、OP-10（20%⽔溶液）、醋酸⼄烯酯、20%过硫酸铵溶液、碳酸氢钠、邻苯⼆甲酸⼆丁酯。

四、实验步骤(图1-1打印给你们！)
1、实验装置如图1-1所⽰，四⼝瓶中装好搅拌器、回流冷凝管、滴液漏⽃和温度计。

⾸先加⼊5.0g聚⼄烯醇和90mL去离⼦⽔。

开动搅拌，加热⽔浴，使温度升⾄80~58摄⽒度，聚⼄烯醇完全溶解。

2、降温⾄68~70摄⽒度，依次加⼊1g⼗⼆烷基磺酸钠、5mLOP-10、2.5mL引发剂和21.4mL 醋酸⼄烯酯。

反应30min后，加⼊另⼀半引发剂，并开始滴加剩余单体42.8mL。

滴加速度控制在30~40滴/min，滴加时注意控制反应温度不变。

3、单体滴加完后，继续加热回流，缓慢升温以不产⽣⼤量泡沫为准，最后升温⾄85~90摄⽒度，反应⾄⽆单体回流为⽌。

降温⾄50摄⽒度，加碳酸氢钠溶液使溶液pH值为5~6，再加⼊5.0mL邻苯⼆甲酸⼆丁酯，搅拌0.5~1h。

4、将反应体系降⾄室温，出料。

5、固含量的测定：取已称量好的表⾯⽫，称取1.5~2g胶乳，置于105摄⽒度烘箱中烘1h，取出尖⼑切开薄膜，翻转，继续烘⾄恒重，
⼲燥后样品质量×100%
按下式计算固含量= ⼲燥前样品质量
五、思考题
1、醋酸⼄烯酯乳液聚合体系与理想的乳液聚合体系有何不同？
2、为什么要严格控制单体滴加速度？
3、与其他聚合⽅法⽐较，乳液聚合有何特点？
4、聚⼄烯醇在反应中起什么作⽤？为什么要与乳化剂OP-10混合使⽤？
5、为什么在反应结束后要⽤碳酸氢钠调整pH值为5~6？
附录⼀⾼分⼦化学实验须知
1. 必须了解实验室各项规章制度及安全制度。

2. 实验前应充分预习实验内容及教材中的有关部分内容，做到明确本实验的⽬的、内容及原理。

经检查合格⽅能进⾏实验。

3. 实验时操作仔细，认真观察实验现象，并随时如实记录实验现象和数据，以培养严谨的科学作风。

4. 爱护实验室仪器设备，实验时必须注意基本操作，仪器安装准确安全，实验台保持整齐清洁。