高分子化学基础实验
高分子化学实验
实验一本体聚合——有机玻璃的制造1. 实验目的了解本体聚合的特点,掌握本体聚合的实施方法,并观察整个聚合过程中体系粘度的变化过程。
2. 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,又称块状聚合。
本体聚合的产物纯度高、工序及后处理简单,但随着聚合的进行,转化率提高,体系粘度增加,聚合热难以散发,系统的散热是关键。
同时由于粘度增加,长链游离基末端被包埋,扩散困难使游离基双基终止速率大大降低,致使聚合速率急剧增加而出现所谓自动加速现象或凝胶效应,这些轻则造成体系局部过热,使聚合物分子量分布变宽,从而影响产品的机械强度;重则体系温度失控,引起爆聚。
为克服这一缺点,现一般采用两段聚合:第一阶段保持较低转化率,这一阶段体系粘度较低,散热尚无困难,可在较大的反应器中进行;第二阶段转化率和粘度较大,可进行薄层聚合或在特殊设计的反应器内聚合。
本实验是以甲基丙烯酯甲酯(MMA)进行本体聚合,生产有机玻璃平板。
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)由于有庞大的侧基存在,为无定形固体,具有高度透明性,比重小,有一定的耐冲击强度与良好的低温性能,是航空工业与光学仪器制造工业的重要原料。
以 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问题,工业上采用高温预聚合,预聚至约 10% 转化率的粘稠浆液,然后浇模,分段升温聚合,在低温下进一步聚合,安全渡过危险期,最后脱模制得有机玻璃平板。
3. 实验仪器及药品三角瓶50ml 1 只烧杯1000ml 1 只电炉1KW 1 只变压器1KV 1 只温度计100 ℃ 1 支量筒50、100ml 各1 只试管10mm×70mm 1 支烧杯400 ml 1 只制模玻璃100mm×100mm 2 块橡皮条3mm×15mm×80mm 3 根另备玻璃纸、描图纸、胶水、试管夹、玻璃棒若干2) 药品:甲基丙烯酸甲酯(MMA)新鲜蒸馏30ml,BP=100.5℃过氧化二苯甲酰(BPO)重结晶0.05g邻苯二甲酸二丁酯(DBP)分析纯(CP)2ml4. 实验步骤1) 制模将一定规格的两块普通玻璃板洗净烘干。
【免费下载】1 高分子化学实验的基础知识和对苯二甲酰氯与己二胺的界面聚合
门。 (三)高分子实验室安全知识
由于有机化学实验所用的药品多数是有毒、可燃、有腐蚀性或有爆炸性的, 所用的仪器大部分是玻璃制品,所以,在有机化学实验室中工作,若粗心大意, 就容易发生事故。如割伤、烧伤,乃至火灾,中毒或爆炸等,必须认识到化学 实验室是潜在危险的场所。然而,只要我们经常重视安全问题,提高警惕,实 验时严格遵守操作规程,加强安全措施,事故是可能避免的。 (四)实验室的安全守则
E. 熟悉安全用具如灭火器材、砂箱以及急救药箱的放置地点和使用方法, 并妥善爱护。安全用具和急救药品不准移作它用。 (五)对苯二甲酰氯与己二胺的界面聚合 1、界面聚合原理
界面聚合是将两种单体分别溶于互不相溶的两种溶剂中,再将这两种溶液 倒在一起,在两相界面上进行缩聚反应,聚合物产物不溶于溶剂中,在界面处 析出。如己二胺溶于水中,癸二酸溶于氯仿中,放在烧杯内,搅拌,在室温下
1、 聚合反应装置 2、 聚合体系的除湿除氧 3、 单体的纯化与贮存 4、 常见引发剂(催化剂)的提纯 5、 聚合物的分离与提纯 (二)实验室规则 A、切实做好实验前的准备工作;
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对全部高中资料试卷电气设备,在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验;通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关,系电,力根通保据过护生管高产线中工敷资艺设料高技试中术卷资,配料不置试仅技卷可术要以是求解指,决机对吊组电顶在气层进设配行备置继进不电行规保空范护载高与中带资负料荷试下卷高问总中题体资,配料而置试且时卷可,调保需控障要试各在验类最;管大对路限设习度备题内进到来行位确调。保整在机使管组其路高在敷中正设资常过料工程试况中卷下,安与要全过加,度强并工看且作护尽下关可都于能可管地以路缩正高小常中故工资障作料高;试中对卷资于连料继接试电管卷保口破护处坏进理范行高围整中,核资或对料者定试对值卷某,弯些审扁异核度常与固高校定中对盒资图位料纸置试,.卷保编工护写况层复进防杂行腐设自跨备动接与处地装理线置,弯高尤曲中其半资要径料避标试免高卷错等调误,试高要方中求案资技,料术编试交写5、卷底重电保。要气护管设设装线备备置敷4高、调动设中电试作技资气高,术料课中并3中试、件资且包卷管中料拒含试路调试绝线验敷试卷动槽方设技作、案技术,管以术来架及避等系免多统不项启必方动要式方高,案中为;资解对料决整试高套卷中启突语动然文过停电程机气中。课高因件中此中资,管料电壁试力薄卷高、电中接气资口设料不备试严进卷等行保问调护题试装,工置合作调理并试利且技用进术管行,线过要敷关求设运电技行力术高保。中护线资装缆料置敷试做设卷到原技准则术确:指灵在导活分。。线对对盒于于处调差,试动当过保不程护同中装电高置压中高回资中路料资交试料叉卷试时技卷,术调应问试采题技用,术金作是属为指隔调发板试电进人机行员一隔,变开需压处要器理在组;事在同前发一掌生线握内槽图部内 纸故,资障强料时电、,回设需路备要须制进同造行时厂外切家部断出电习具源题高高电中中源资资,料料线试试缆卷卷敷试切设验除完报从毕告而,与采要相用进关高行技中检术资查资料和料试检,卷测并主处且要理了保。解护现装场置设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况,然后根据规范与规程规定,制定设备调试高中资料试卷方案。
高分子物理化学实验
《高分子物理化学》课程实验实验一乳液聚合法合成聚醋酸乙烯酯一、实验目的1.了解乳液聚合的特点、体系组成及各组分的作用。
2.掌握醋酸乙烯酯的乳液聚合的基本实验操作方法。
3.根据实验现象对乳液聚合各过程的特点进行对比、认证。
二、实验原理乳液聚合是指将不溶或微溶于水的单体在强烈的机械搅拌及乳化剂的作用下与水形成乳状液,在水溶性引发剂的引发下进行的聚合反应。
聚合反应发生在增溶胶束内形成M/P(单体/聚合物〕乳胶粒,每个M/P乳胶粒仅含1个自由基,因而聚合反应速率主要取决于乳胶粒的数目,亦即取决于乳化剂的浓度。
乳液聚合能在高聚合速率下获得高分子量的聚合产物,且聚合反应温度通常都较低,特别是使用氧化还原引发体系时,聚合反应可在室温下进行。
乳液聚合即使在聚合反应后期体系粘度通常仍很低,可用于合成粘性大的聚合物,如橡胶等。
醋酸乙烯酯胶乳广泛应用于建筑纺织涂料等领域,主要作为胶粘剂、涂料使用,既要具有较好的粘接性,而且要求粘度低、固含量高、乳液稳定。
醋酸乙烯酯可进行单体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合,作为涂料或胶粘剂多采用乳液聚合。
醋酸乙烯酯的乳液聚合是以聚乙烯醇和OP-10为乳化剂(烷基酚聚氧乙烯醚,M=646),过硫酸钾为引发剂,进行自由基聚合,经过链的引发、增长、终止等基元反应,生成聚醋酸乙烯酯乳胶粒,最终得到外观是乳白色的乳液。
主要的聚合反应式如下:三、实验器材1.仪器恒温水浴 1套电动搅拌器 1套温度计(O~100℃) 1支冷凝管 1支四口烧瓶(250ml) 1个滴液漏斗 1个量筒( 10ml、50ml) 各 1支烧杯( 50ml、100ml) 各 1支蒸发皿 1套2.试剂醋酸乙烯酯 40g聚乙烯醇(1799) 4gOP-10 1.5g过硫酸钾(KPS) 0.3g碳酸氢钠溶液(10%) 适量图聚醋酸乙烯酯乳液聚合装置1.四口瓶2.球形冷凝管3.温度计4.漏斗5.搅拌棒四、实验步骤1.实验装置如上图所示,四口烧瓶中装好搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗和温度计并固定在恒温水浴里。
高分子化学实验报告
高分子化学实验报告实验目的:通过本次实验,我们旨在探究高分子化合物的合成方法及其性质特点,加深对高分子化学的理论知识的理解,提高实验操作能力。
实验原理:高分子化合物是由许多重复单元组成的大分子化合物,其合成方法主要包括聚合反应和缩聚反应。
聚合反应是通过单体分子之间的共价键形成高分子链,而缩聚反应则是通过小分子间的共价键形成高分子链。
高分子化合物的性质特点包括分子量大、熔点高、溶解性差等。
实验步骤:1. 实验前准备,准备所需试剂和设备,确保实验环境整洁。
2. 聚合反应实验,将单体A和单体B按一定摩尔比例混合,加入催化剂,在适当温度下进行反应,得到高分子化合物。
3. 缩聚反应实验,将小分子C和小分子D按一定摩尔比例混合,加入催化剂,在适当温度下进行反应,得到高分子化合物。
4. 高分子化合物性质测试,测试所得高分子化合物的分子量、熔点、溶解性等性质。
实验结果与分析:通过实验,我们成功合成了两种不同结构的高分子化合物,分别进行了性质测试。
实验结果表明,聚合反应所得高分子化合物具有较高的分子量和熔点,而缩聚反应所得高分子化合物溶解性较差。
这与高分子化合物的性质特点相吻合。
实验结论:本次实验通过聚合反应和缩聚反应成功合成了两种高分子化合物,并对其性质进行了测试。
实验结果表明,高分子化合物的合成方法和性质与理论知识相符合。
通过本次实验,我们加深了对高分子化学的理论知识的理解,提高了实验操作能力。
实验注意事项:1. 实验操作时要注意安全,避免接触有害物质。
2. 实验设备要保持干净整洁,避免杂质对实验结果的影响。
3. 实验操作要仔细,按照实验步骤进行,避免操作失误导致实验失败。
总结:通过本次实验,我们对高分子化学有了更深入的了解,实验结果验证了理论知识的正确性。
在今后的学习和研究中,我们将继续深入探究高分子化学领域,不断提高自己的实验技能和理论水平。
以上就是本次高分子化学实验的实验报告,谢谢阅读!。
高分子化学实验报告
高分子化学实验报告实验目的:本实验旨在通过合成高分子材料聚苯乙烯(PS),探究高分子化学的原理与制备方法。
实验原理:聚苯乙烯是一种常见的塑料,具有良好的机械性能和耐化学腐蚀性。
它是通过苯乙烯单体的自由基聚合反应制备而成的。
聚合反应是一种链式反应,包括起始、传递和终止三个步骤。
在起始步骤中,通过投入引发剂(如过氧化苯甲酰)引发苯乙烯的自由基聚合。
在传递步骤中,自由基在聚合过程中转移。
在终止步骤中,反应中止,形成分子量各异的聚合物。
实验步骤:1. 首先准备实验所需材料,如苯乙烯单体、过氧化苯甲酰等。
2. 在实验室操作台上搭建聚合反应设备,包括反应釜、冷却装置和搅拌装置。
3. 按照一定的配方将苯乙烯单体、引发剂和溶剂加入反应釜中。
4. 打开搅拌装置,开始搅拌混合,保持适当的反应温度和时间。
5. 实验结束后,将反应混合物抽滤、洗涤清洁,并用真空干燥法将聚苯乙烯产物制成固体。
实验结果与分析:通过实验可得到聚苯乙烯固体产物,并通过质谱仪等仪器进行表征。
经过测定,聚苯乙烯的分子量、熔点、拉伸强度等参数可以得到。
根据实验结果可以判断聚苯乙烯的合成反应达到预期效果。
实验讨论:聚苯乙烯是一种常见的高分子材料,具有广泛的应用前景。
本实验中所使用的反应条件仅为示例,实际生产中需要根据具体要求进行优化。
此外,聚苯乙烯的性能还可以通过改变反应条件、引入共聚单体等手段进行调控。
结论:本实验通过合成聚苯乙烯,探究了高分子化学的原理与制备方法。
通过实验我们得到了聚苯乙烯的固体产物,并对其进行了表征。
该实验有助于加深对高分子化学的理解,并为相关应用领域的研究提供了基础。
参考文献:[1] Smith, J. M., & Johnson, D. B. (2018). Polymer Science and Technology. Academic Press.[2] Cowie, J. M. (2007). Polymers: Chemistry and Physics of Modern Materials. CRC Press.附注:本实验报告仅为示例,具体内容根据实际实验情况进行调整。
高分子化学实验
第一章高分子化学实验基础高分子化学衍生于有机化学,因此高分子化学实验与有机化学实验有着许多共同之处。
学好了“有机化学实验”这门课程,掌握了基本有机化学实验操作,做起高分子化学实验就会驾轻就熟。
但是,高分子化学具有自身的特点,许多应用于高分子合成的方法和手段在行机化学安验中并个常见,高分子化合物的结构和组成分析也有其独特之处,需要学生们领会和掌握。
一、化学试剂使用中的安全和防范高分子化学实验中所用到的大多数单体和溶剂都是有毒的。
许多聚合物尽管无毒,但是合成这些聚合物所有的单体,以及这些聚合物的分解产物常常是有毒的,如单体顺丁烯二酸酐、丙烯晴、丙烯酰胺、氟碳聚合物的热解产物等。
有机溶剂均是脂溶性的,对皮肤和黏膜有强烈的刺激作用。
例如,常用的溶剂苯会积累在体内,对造血系统和中枢神经系统造成严重损害;甲醇可损害视神经;本分灼伤皮肤后可引起皮炎和皮肤坏死;苯胺及其衍生物吸入体内或被皮肤吸收可引起慢性中毒而导致贫血。
毒物对人体危害的途径是对方面对,它可以通过呼吸道、消化道及皮肤进入体内。
因此,实验中转移易挥发性试剂最好在通风橱中进行,实验室内应保持良好的通风;禁止在实验室内进食,离开实验室时要吸收;转移大量有毒试剂时应戴防护眼镜和手套,万一有试剂溅到皮肤上,应立即清洗掉;使用的仪器及沾染的台面都应及时清洗干净。
对于易燃性试剂,如乙醚、丙酮、乙醇、苯及二硫化碳等均不能明火加热。
用剩的试剂要及时加塞放回原处,这类易燃试剂在实验室内也不宜存放过多。
万一发生着火应冷静分析情况,选择适当的灭火方法。
在实验室内可选择的灭火物质和器材有水、沙、石棉布、泡沫灭火器、干粉灭火器等多种。
对于非大量有机溶剂着火,用移开燃烧物或用石棉布覆盖的办法最为方便有效。
可燃性气体和空气的混合物,当两者的比例处于爆炸极限时,如遇明火就会引起爆炸。
应尽量避免可燃性气体扩散到空气中,在有很多人同时进行实验时应保持室内良好的通风。
对明火的使用要加以控制。
高分子化学实验
第二篇高分子化学实验实验2-1 甲基丙烯酸甲酯本体聚合一、实验目的1.通过实验了解本体聚合的基本原理和特点,并着重了解聚合温度对产品质量的影响。
2.掌握有机玻璃制造的操作技术。
二、实验原理本体聚合又称为块状聚合,它是在没有任何介质的情况下,单体本身在微量引发剂的引发下聚合,或者直接在热、光、辐射线的照射下引发聚合。
本体聚合的优点是: 生产过程比较简单,聚合物不需要后处理,可直接聚合成各种规格的板、棒、管制品,所需的辅助材料少,产品比较纯净。
但是,由于聚合反应是一个链锁反应,反应速度较快,在反应某一阶段出现自动加速现象,反应放热比较集中;又因为体系粘度较大,传热效率很低,所以大量热不易排出,因而易造成局部过热,使产品变黄,出现气泡,而影响产品质量和性能,甚至会引起单体沸腾爆聚,使聚合失败。
因此,本体聚合中严格控制不同阶段的反应温度,及时排出聚合热,乃是聚合成功的关键问题。
当本体聚合至一定阶段后,体系粘度大大增加,这时大分子活性链移动困难,但单体分子的扩散并不受多大的影响,因此,链引发、链增长仍然照样进行,而链终止反应则因为粘度大而受到很大的抑制。
这样,在聚合体系中活性链总浓度就不断增加,结果必然使聚合反应速度加快。
又因为链终止速度减慢,活性链寿命延长,所以产物的相对分子质量也随之增加。
这种反应速度加快,产物相对分子质量增加的现象称为自动加速现象(或称凝胶效应)。
反应后期,单体浓度降低,体系粘度进一步增加,单体和大分子活性链的移动都很困难,因而反应速度减慢,产物的相对分子质量也降低。
由于这种原因,聚合产物的相对分子质量不均一性(相对分子质量分布宽)就更为突出,这是本体聚合本身的特点所造成的。
对于不同的单体来讲,由于其聚合热不同、大分子活性链在聚合体系中的状态(伸展或卷曲)的不同;凝胶效应出现的早晚不同、其程度也不同。
并不是所有单体都能选用本体聚合的实施方法,对于聚合热值过大的单体,由于热量排出更为困难,就不易采用本体聚合,一般选用聚合热适中的单体,以便于生产操作的控制。
高分子化学基础实验
高分子化学实验讲义实验内容及实验室注意事项一、实验须知1.必须了解实验室各项规章制度及安全制度。
2.实验前应充分查阅实验内容及教材中的有关部分内容,写出实验方案、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。
5.公用仪器、药品、工具等使用完毕应立即放回原处,整齐排好,不得随便动用实验以外的仪器、药品、工具等。
6.实验时应严格遵守操作规程,安全制度,以防发生事故。
如发生事故,应立即向指导教师报告,并及时处理。
7.实验后立即清洗仪器,做好清洁卫生工作,并在规定时间内做好实验报告。
8.发扬勤俭办学精神,注意节约水电、药品,杜绝一切浪费。
二、高分子化学实验实验室安全须知在高分子合成实验中,经常使用易燃、有毒的试剂,为杜绝实验室事故的发生,必须严格遵守以下规则:1.蒸馏有机溶剂时,要注意装置是否漏气,以防蒸汽逸出着火。
不能直接加热,要用水浴或油浴等加热,操作时不能随意离开工作岗位。
2.减压蒸馏时要戴防护眼镜,以防爆炸。
3.万一发生火灾,必须保持镇静,立即切断电源,移去易燃物,同时采取正确的灭火方法将火扑灭。
切忌用水灭火。
4.有毒、易燃、易爆炸的试剂,要有专人负责,在专门地方保管,不得随意存放。
5.电气设备要妥善接地,以免发生触电事故,万一发生触电,要立即切断电源,并对触电者进行急救。
6.实验完毕,应立即切断电源,关紧水阀,离开实验室时,关好门窗,关闭总电闸,以免发生事故。
实验1甲基丙烯酸甲酯本体聚合制有机玻璃一、实验目的1.了解自由基本体聚合的特点和实验方法;2.掌握和了解有机玻璃的制造和操作技术的特点,并测定制品的透光率。
二、实验原理本体聚合是指单体在引发剂或者直接在热、光和辐射作用下进行的聚合反应,因此本体聚合具有产品纯度高、无需后处理等特点。
高分子化学实验报告
高分子化学实验报告实验目的,通过高分子化学实验,掌握高分子化学的基本原理和实验技术,了解高分子材料的合成方法和性能表征。
实验原理,高分子化学是研究高分子化合物的合成、结构、性质和应用的一门学科。
高分子化学实验主要包括高分子的合成、表征和性能测试。
高分子化学实验的原理是通过聚合反应将单体分子聚合成高分子链,形成高分子材料。
实验过程:1. 实验一,聚丙烯合成实验。
将丙烯单体与过氧化苯甲酰在乙酸乙酯中反应,得到聚丙烯。
实验条件为80℃,反应时间为4小时。
2. 实验二,聚醚合成实验。
将环氧乙烷与丙二醇在碱性条件下反应,得到聚醚。
实验条件为室温,反应时间为12小时。
3. 实验三,聚酯合成实验。
将对苯二甲酸与乙二醇在酸性条件下反应,得到聚酯。
实验条件为60℃,反应时间为8小时。
实验结果:1. 实验一,聚丙烯合成实验。
得到白色固体聚丙烯,其熔点为160℃,相对分子质量为5000。
2. 实验二,聚醚合成实验。
得到无色液体聚醚,其相对分子质量为2000,粘度为50mPa·s。
3. 实验三,聚酯合成实验。
得到黄色固体聚酯,其熔点为120℃,相对分子质量为3000。
实验结论,通过本次高分子化学实验,成功合成了聚丙烯、聚醚和聚酯三种高分子材料。
通过对其性能进行测试,可以得出这三种高分子材料的熔点、相对分子质量和粘度等性能参数,为进一步研究和应用提供了基础数据。
实验总结,本次高分子化学实验通过合成和性能测试,加深了对高分子化学的理解,掌握了高分子材料的合成方法和性能表征技术。
同时也了解到高分子化学在材料科学和化工领域的重要应用价值,对未来的研究和应用具有一定的指导意义。
实验改进,在今后的高分子化学实验中,可以进一步扩大实验材料的种类和实验条件的变化,以获得更多不同类型的高分子材料,并对其性能进行更加全面的测试和分析,为高分子化学的研究和应用提供更多的数据支持。
通过本次高分子化学实验,我对高分子化学的原理和实验技术有了更深入的了解,也增强了对高分子材料的兴趣和研究欲望。
高分子化学实验 聚甲基丙烯酸甲酯的本体聚合
实验名称聚甲基丙烯酸甲酯的本体聚合2013级高分子2班覃秋桦 1314171027林夏洁 1314171014一、实验目的1、了解本体聚合的原理,熟悉有机玻璃的制备方法;2、掌握减压蒸馏的原理及操作过程。
二、实验原理自由基加聚的工艺方法主要有四种:本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合及乳液聚合,本体聚合由于反应组成少,只是单体或单体加引发剂,所以产物较纯,但散热难控制;溶液聚合过程易控制,散热较快,不过产物中含溶剂(有些污染环境),后处理比较困难;悬浮聚合以水作溶剂,水无污染,散热好,易除去,但要求单体不溶于水,故在应用上受限制;乳液聚合反应机理不同,可以同时提高聚合速度和聚合度,散热好,易操作。
而本实验中,是将甲基丙烯酸甲酯在过氧化苯甲酰引发剂存在下进行自由基聚合反应。
采用本体聚合时,当反应到一定程度,粘度增大,大分子链自由基活性降低,阻碍了链自由基的相互结合,使链终止速率减慢,而小分子单体却依然可以与自由与链结合,链增长速率不会受到影响,从而导致自动加速效应,内部温度急剧上升,又继续加剧反应,如此循环,而粘度又屏蔽热量,使局部温度过高,严重影响聚合物性质,这是我们不想看到的。
本体聚合是指单体在少量引发剂下或者直接在热、光和辐射作用下进行的聚合反应,因此本体聚合具有产品纯度高、无需后处理等特点。
本体常常用于实验室研究,如聚合动力学的研究和竞聚率的测定等。
工业上多用于制造板材和型材,所用设备也比较简单。
本体聚合的优点是产品纯净,尤其是可以制得透明样品,其缺点是散热困难,易发生凝胶效应,工业上常采用分段聚合的方式。
甲基丙烯酸甲酯本体聚合制备有机玻璃常常采用分段聚合方式,先在聚合釜内进行预聚合,后将聚合物浇注到制品型模内,再开始缓慢后聚合成型。
预聚合有几个好处,一是缩短聚合反应的诱导期并使“凝胶效应”提前到来,以便在灌模前移出较多的聚合热,以利于保证产品质量;二是可以减少聚合时的体积收缩,因MMA由单体变成聚合体体积要缩小20%-22%,通过预聚合可使收缩率小于12%,另外浆液粘度大,可减少灌模的渗透损失。
高分子化学实验步骤
实验要求实验注意事项1、实验用试剂有一定毒性,实验过程中带橡胶手套(注意节约,循环使用),不要用鼻子去闻试剂;2、实验结束后,尽快清洗实验仪器(以防硬化不易清洗),以备下次实验使用。
所得产物倒入指定收集桶内,不要倒入下水道;3、高化实验所用仪器每组一套,请小心使用,若破坏,后果自负。
实验一甲基丙烯酸甲酯的本体聚合一、主要药品与仪器甲基丙烯酸甲酯(MMA)20mL过氧化二苯甲酰(BPO)0.038g(单体质量的0.2%)(由于BPO结块,引发效率降低,故加大量)丙酮若干液体石蜡若干抽脂棉聚四氟乙烯膜锥形瓶(50mL)1个恒温水浴1套试管夹 2 个试管20mL 2 支量筒25mL 1个二、实验步骤:1、预聚合(1)用25mL量筒量取20mL MMA加入50mL锥形瓶中,用天平称取0.038g BPO 加入锥形瓶中;(2)用聚四氟乙烯膜包裹胶塞后塞住锥形瓶口(注意:塞子只需轻轻盖上,不要塞紧,以防温度升高时,塞子爆冲)。
(3)用试管夹(或铁架台夹)夹住瓶颈在87o C的水浴中(提前往磁力搅拌器中倒入液体石蜡至完全覆盖液面,实验结束后不用倒掉,以备后续实验使用)不断摇动,进行预聚合约0.5-1h。
注意观察体系的粘度变化,当体系粘度变大,但仍能顺利流动时(粘度近似室温下的甘油),结束预聚合。
2、浇铸灌模将以上制备的预聚液小心的灌入预先干燥的两支试管中,浇灌时注意防止锥形瓶外的水珠滴入。
锥形瓶用丙酮进行清洗。
3、后聚合将灌好预聚液的试管口塞上棉花团,放入45-50o C的水浴中反应约3h,注意控制温度不能太高,否则易使产物内部产生气泡。
4、观察体系的流动性及透明性,是否有气泡。
三、思考题1、MMA本体聚合有何特点?制造有机玻璃的步骤有哪些?2、进行本体浇铸聚合时,如果预聚阶段单体转化率偏低会产生什么后果?为什么要严格控制不同阶段的反应温度?实验二乙酸乙烯酯的溶液聚合一、主要药品与仪器乙酸乙烯酯50mL甲醇30mLAIBN 0.21g液体石蜡一瓶三颈瓶(250mL, 19磨口)一个玻璃塞(19磨口)2个球形冷凝管(19磨口)一支搅拌器一套聚四氟乙烯搅拌棒一支搅拌塞19口一个橡胶管n米量筒(10mL、50mL、100mL)各一个烧杯25mL 一个玻璃棒一个培养皿 中号 一个恒温水浴 一套铁架台用夹 2个二、实验步骤1、用天平称取0.21g AIBN 于25mL 烧杯中,用10mL 量筒量取10mL 甲醇倒于25mL 烧杯中,用玻璃杯搅拌至溶解;2、用50mL 量筒量取50mL 乙酸乙烯酯于三颈瓶中,各口用玻璃塞塞上;3、将溶解的AIBN 甲醇溶液倒入三颈瓶中,装好搅拌器、冷凝管,往水浴中倒入石蜡至覆盖液面为止;4、开动搅拌,加热升温,将反应物逐步升温至62o C (若不反应,可适当升温),反应约3h 后,升温至65o C ,继续反应0.5h 后,冷却结束聚合反应。
高分子化学实验报告9
2、要保持乳液体系稳定,应采取什么措施?
答: 选着合适的乳化剂, 搅拌不能太快, 保持温度恒定, 采取分批加料方式。
3、假设单体的转化率为100%,计算所得的共聚物的玻璃化温度,并与实测值比较。
高分子化学实验报告(9)
实验者姓名:贺学兵试验时间:2014/05/12
实验名称
苯丙乳液的合成
实验目的
1.掌握乳液聚合的原理掌握乳液聚合的原理
2.掌握乳液聚合的常用乳化剂的特点
3.掌握苯丙乳液的制备方法
实验原理
将不溶于或微溶于水的单体在强烈的机械搅拌及乳化剂的作用下与水形成乳状液,在水溶性引发剂的引发下进行聚合反应。
分析:开始时,聚合物的粒径很小呈现红色,接着粒径变大,变成蓝色,最后粒径再次增大,呈现乳白色。
4.反应完后,聚合物的黏度不高,呈现果冻状。
分析:反应中,未控制好温度,反应爆聚。
实验结果
及讨论
试验完后,所得的产品的黏度不是很大,可以说这次实验做的不是很成功。
讨论:导致此次实验不理想的因素有以下几种情况。
3.冷却至60℃,加入氨乳化时,由于OP-10加入的不够,预乳化时,反应瓶中迟迟未乳化成乳液。
分析:OP-10为乳化剂,乳化剂加的不够,溶液乳化较慢。
2.再次添加OP-10后,反应瓶中立即呈现乳状物。
分析:反应液乳化较多,体系内呈现乳状物
3.在反应瓶中加入预乳液和引发剂反应10min左右过程中,体系开始呈现粉红色,接着泛蓝,最后乳白。
答:1/Tg=w1/Tg1+w2/Tg2+w3/Tg3+w4/Tg4,查找数据可以算得Tg=304℃。
高分子化学实验的基础知识和对苯二甲酰氯与己二胺的界面聚合
高分子化学实验教案(1)一、实验内容:高分子化学实验的基础知识和对苯二甲酰氯与己二胺的界面聚合二、实验目的与要求:1、了解高分子化学实验的基础知识;2、了解聚合反应装置、聚合体系的除湿除氧技术、常见引发剂的提纯、聚合物的分离与纯化;3、掌握界面聚合的基本原理;4、掌握苯二甲酰氯与己二胺界面聚合的实施方法和注意事项。
三、实验教时: 6教时四、实验指导(一)(一)高分子化学实验的基础知识由于聚合物产量大、品种多、应用广、经济效益高,因此现代高分子工业发展迅猛。
并随着与生物学、信息学、医学等多学科的日益交叉渗透,高分子科在人类的经济和社会生活中占据着越来越重要的地位,渗透到许多的科学技术领域和部门。
现在每年全球生产约2亿吨聚合物材料,以满足全世界60亿人的各种使用需要。
相应地,社会对高分子专业人才的需求量也越来越大,因此越来越多的高校开设高分子方面的专业课程。
高分子化学是一门实验性很强的学科,作为基本技能的训练,高分子化学实验是高分子教学的重要环节。
高分子化学与有机化学有着密切的关系,许多高分子化学反应都是在有机化学实验技术的的基础之上,许多操作都有共同之处,但高分子合成毕竟不同于有机合成,对反应的实施与控制有自己的特点,对仪器设备要求也有所不同,因此有必要进行专门的高分子化学实验技能的训练。
1、聚合反应装置2、聚合体系的除湿除氧3、单体的纯化与贮存4、常见引发剂(催化剂)的提纯5、聚合物的分离与提纯(二)实验室规则A、切实做好实验前的准备工作;B、进入实验时,应熟悉实验室的电器开关、灭火器材、急救药品的放置位置和使用方法;C、实验时要遵守纪律、保持安静;D、遵从教师的指导,按照实验教科书所规定的步骤、仪器的使用方法、试剂的用量进行实验E、应经常保持实验室的整洁;F、爱护公共仪器和工具,使用完后应放在指定的地方,并保持整洁;G、实验完毕,值日生要清理实验室,并做到关电、关水、关灯、关窗和关门。
(三)高分子实验室安全知识由于有机化学实验所用的药品多数是有毒、可燃、有腐蚀性或有爆炸性的,所用的仪器大部分是玻璃制品,所以,在有机化学实验室中工作,若粗心大意,就容易发生事故。
高分子化学实验苯乙烯自由基悬浮聚合
高分子化学实验苯乙烯自由基悬浮聚合一、实验目的(1)通过对苯乙烯单体的悬浮聚合实验,了解自由基悬浮聚合的方法和配方中各组分的作用;(2)学习悬浮聚合的操作方法;(3)通过对聚合物颗粒均匀性和大小的控制,了解分散剂、升温速度、搅拌形式与搅拌速度对悬浮聚合的重要性。
二、实验原理悬浮聚合实质上是借助于较强烈的搅拌和悬浮剂的作用,通常将不溶于水的单体分散在介质水中,利用机械搅拌,将单体打散成直径为0.01~5mm的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,清洗可以得到纯度较高的颗粒状聚合物。
其主要组分有四种;单体、分散介质(水)、悬浮剂、引发剂。
1.单体单体不溶于水,如:苯乙烯(styrene)、醋酸乙烯酯(vinyl acetate)、甲基丙烯酸酯(methyl methacrylate)等。
2.分散介质分散介质大多为水,作为热传导介质。
3.悬浮剂调节聚合体系的表面张力、粘度、避免单体液滴在水相中粘结。
(1)水溶性高分子,如天然物:明胶(gelatin),淀粉(starch);合成物:聚乙烯醇(PVA)等。
(2)难溶性无机物,如:BaSO4, BaSO3,CaCO3,滑石粉,粘士等。
(3)可溶液性电介质:NaCl,KCl,Na2SO4等。
4.引发剂主要为油溶性引发剂,如:过氧化二苯甲酰(BPO),偶氮二异丁腈(AIBN)等。
三、主要仪器和试剂1.实验仪器名称及数量:三口瓶(250ml)×1,球形冷凝管×1,电热锅×1,搅拌马达与搅拌棒各×1,温度计(100℃)×1,量筒(100ml)×1,布氏漏斗×1,抽滤瓶×1。
2.实验试剂苯乙烯单体,过氧化二苯甲酰(BPO),聚乙烯醇(PVA),去离子水。
四、实验步骤(1)架好带有冷凝管、温度计、三口烧瓶的搅拌装置,如下图所示;(2)分别将0.6gBPO和16ml苯乙烯加入100ml锥形瓶中,轻轻摇动至溶解后加入250ml三口烧瓶中;(3)再将7~8ml,0.3%PVA溶液加入250ml三口烧瓶中;(4)130ml去离子水冲洗锥形瓶及量简后,加入250ml三口烧瓶中开始搅拌和加热;(5)在半小时内,将温度慢慢加热至85℃~90℃,并保持此温度聚合反应2h后,用吸管吸少量反应涂于含冷水的表面皿中观察,若聚合物颗粒变硬可结束反应;(6)将反应液冷却至室温后,过滤分离,反复水洗后,用50℃以下的温风干燥后,称重。
高分子化学实验整合版
实验一、苯乙烯悬浮聚合一、实验目的1.学习悬浮聚合的实验方法,了解悬浮聚合的配方及各组份的作用.2.了解控制粒径的成珠条件及不同类型悬浮剂的分散机理、搅拌速度、搅拌器形状对悬浮聚合物粒径等的影响,并观察单体在聚合过程中之演变。
二、实验原理悬浮聚合是由烯类单体制备高聚物的重要方法之一。
由于水为分散介质,聚合热可以迅速排除,因而反应温度容易控制;生产工艺简单;制成的成品呈均匀的颗粒状,故又称为珠状聚合;产品不经造粒即可直接成型加工。
悬浮聚合是将单体以微珠形式分散于介质中进行的聚合。
从动力学的观点看,悬浮聚合与本体聚合完全一样,每一个微珠相当于一个小的本体。
悬浮聚合克服了本体聚合中散热困难的问题,但因珠粒表面附有分散剂,使纯度降低。
当微珠聚合到一定程度,珠子内粒度迅速增大,珠与珠之间很容易碰撞粘结,不易成珠子,甚至粘成一团,为此必须加入适量分散剂,选择适当的搅拌器与搅拌速度。
由于分散剂的作用机理不同,在选择分散剂的各类和确定分散剂用量时,要随聚合物种类和颗粒要求而定,如颗粒大小、形状、树脂的透明性和成膜性能等。
同时也要注意合适的搅拌强度和转速,水与单体比等。
苯乙烯(St )通过聚合反应生成如下聚合物。
反应式如下:CH-CH 2nCH=CH 2本实验要求聚合物体具有一定的粒度。
粒度的大小通过调节悬浮聚合的条件来实现。
三、仪器及试剂仪器:250mL 三口瓶、电动搅拌器、温度计、恒温水浴、表面皿、吸管、移液管、布氏漏斗。
图聚合装置图(1. 搅拌器 2.四氟密封塞 3.温度计 4.温度计套管 5.冷凝管)配方如下表所示:组分试剂规格加料量单体苯乙烯>99.5% 16ml分散剂聚乙烯醇(1.5%)DP=1750±50 20ml引发剂BPO 精制0.3g介质水无离子水130ml四、实验步骤按图1安装好实验装置,为保证搅拌速度均匀,整套装置安装要规范。
尤其是搅拌器安装后,用手转动,阻力小转动轻松自如。
高分子化学实验课程介绍
高分子化学实验课程介绍一、引言高分子化学实验是化学专业中的一门重要课程,旨在让学生通过实践掌握高分子化学的基本理论和实验技能。
本文将从实验目的、实验内容、实验步骤、实验结果和实验注意事项等方面进行介绍。
二、实验目的高分子化学实验的主要目的是让学生了解高分子化学的基本概念和实验原理,培养学生的实验技能和科学思维能力。
通过实验,学生将掌握高分子材料的合成、表征和性能测试等关键技术,为今后从事高分子材料研究和应用提供基础。
三、实验内容1. 高分子材料的合成:实验中将重点介绍高分子材料的聚合反应原理和方法,学生将亲自进行聚合反应,并通过改变反应条件控制聚合的程度和产物的性质。
2. 高分子材料的表征:学生将学习使用常见的表征手段,如红外光谱、核磁共振等,对合成得到的高分子材料进行结构分析和性质测试。
3. 高分子材料的性能测试:实验中将介绍常见的高分子材料性能测试方法,如拉伸性能测试、热性能测试等,学生将通过实验了解高分子材料的力学性能、热学性能等重要指标。
四、实验步骤1. 实验前准备:学生需要准备实验所需的试剂和仪器设备,并做好实验室安全防护。
2. 实验操作:根据实验要求,学生按照实验步骤进行实验操作,包括原料称量、反应体系搭建、温度和时间控制等。
3. 数据记录与分析:学生需认真记录实验过程中的关键数据,并对实验结果进行分析和总结,掌握实验数据处理的方法和技巧。
4. 结果讨论与报告:学生需要根据实验结果撰写实验报告,并参与实验结果的讨论和交流,提高自己的表达和沟通能力。
五、实验结果高分子化学实验的结果将体现在合成产物的结构、性质以及相关测试数据等方面。
通过实验,学生将得到一系列数据和结果,并能对实验结果进行准确分析和解释,从而更好地理解高分子化学的基本原理和应用。
六、实验注意事项1. 安全第一:学生需要严格遵守实验室的安全规定,佩戴好个人防护装备,确保实验过程的安全。
2. 实验流程严谨:学生需要按照实验步骤进行操作,遵循实验要求,确保实验的准确性和可重复性。
高分子化学实验报告
高分子化学实验报告高分子化学实验报告引言高分子化学是研究大分子化合物的合成、结构、性质和应用的学科。
在高分子化学实验中,我们通过合成和研究高分子材料,探索其在材料科学、生命科学和能源领域的应用。
本实验报告将介绍一种常用的高分子合成方法和其在材料科学中的应用。
实验目的本实验的目的是合成聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol, PVA)纳米纤维,并研究其结构和性质。
聚乙烯醇是一种常用的高分子材料,具有良好的溶解性、可拉伸性和生物相容性,广泛应用于纺织、医药和生物材料等领域。
实验方法1. 实验材料准备:准备所需的聚乙烯醇粉末、去离子水和有机溶剂。
2. 聚乙烯醇溶液制备:将一定量的聚乙烯醇粉末加入去离子水中,并在搅拌下加热至溶解。
3. 纳米纤维制备:将聚乙烯醇溶液注入电纺纺丝装置中,通过高压电场将溶液喷出,形成纳米纤维。
4. 纳米纤维收集:将纳米纤维沉积在导电基底上,并进行干燥处理。
5. 结构和性质表征:使用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscopy, SEM)观察纳米纤维的形貌,并使用拉伸试验仪测量纳米纤维的力学性能。
实验结果与讨论通过实验,我们成功合成了聚乙烯醇纳米纤维,并对其进行了表征和分析。
首先,通过SEM观察,我们发现聚乙烯醇纳米纤维呈现出细长而均匀的形态。
纤维的直径通常在几十纳米到几百纳米之间,长度可达数十微米。
这种纳米尺度的纤维结构使得聚乙烯醇纳米纤维具有较大的比表面积和高度的柔韧性,为其在材料科学中的应用提供了潜在的优势。
其次,我们进行了拉伸试验,测量了聚乙烯醇纳米纤维的力学性能。
结果显示,聚乙烯醇纳米纤维具有较高的拉伸强度和较大的延展性。
这种优异的力学性能使得聚乙烯醇纳米纤维在纺织领域中可以用于制备高强度、高韧性的纤维材料。
此外,聚乙烯醇纳米纤维还具有良好的生物相容性。
其低毒性和可降解性使得其在医药和生物材料领域有广泛的应用前景。
例如,聚乙烯醇纳米纤维可以用于制备组织工程支架,用于修复组织缺损;也可以用于制备药物缓释系统,实现药物的持续释放。
高分子化学基础试验
综合化学实验(一)——系列高分子合成与表征1 试剂精制在高分子化学中,将能够通过加成或者缩合反应形成高分子化合物的低分子有机化合物称之为单体。
制备好的单体,无论是工业产品还是市售化学试剂,为了防止贮存过程中发生聚合反应,一般都加入阻聚剂如对苯二酚或对叔丁基邻苯二酚,然后在低温下用棕色容器储存,所以在聚合反应之前,必须首先进行单体的纯化工作。
在聚合反应中,常使用各种各样的化学试剂,如引发剂、溶剂、分子量调节剂等等,这些试剂的纯度对聚合反应及其聚合产物性质的影响是很大的,因此,高分子化学实验中,要求使用经过纯化精制的试剂。
下面简单介绍几种常用的单体和试剂的精制步骤。
1.1 苯乙烯苯乙烯为无色(或略带浅黄色)的透明液体。
沸点145.2o C,熔点-30.6o C,n D20=1.5468,纯品比重0.9060(20/4o C)。
苯乙烯的精制方法:在500 mL分液漏斗中装入250 mL苯乙烯,每次用约50 mL 5%NaOH 水溶液洗涤数次,至无色后,再用蒸馏水洗涤至水层显中性。
然后,加入适量的无水Na2SO4,静置干燥。
干燥后的苯乙烯进行减压蒸馏,收集60o C/5.33kPa馏分,测定纯度。
不同压力下苯乙烯的沸点温度/o C 18 39.8 44.6 59.8 69.5 82.1 101.4压力/kPa 0.67 1.33 2.67 5.33 8.00 13.3 26.71.2 过硫酸钾(或过硫酸铵)先在40o C下制备得到过硫酸钾(或过硫酸铵)的饱和水溶液,再加入过量5~l0%的蒸馏水,过滤,滤液放在低温浴或冰箱中冷却。
析出的晶体用冷的蒸馏水洗涤,并用BaCl2溶液检验洗涤液。
若其中仍含有SO42-则应进行再次结晶。
得到的白色针状或白色片状结晶放入真空干燥箱中干燥,存放在干燥器中。
1.4 过氧化苯甲酰过氧化苯甲酰(BPO)的精制是利用BPO在不同溶剂中溶解度相差很大的原理进行的。
过氧化苯甲酰(BPO)在几种常用溶剂中的溶解度如下:室温下几种溶剂中过氧化苯甲酰的溶解度溶剂石油醚甲醇乙醇甲苯苯丙酮氯仿溶解度g/100mL 0.5 1.0 1.5 11.0 14.6 16.4 31.6精制的常用方法是选用一种溶解度较大的溶剂,在室温下将BPO溶解并达到饱和(不要加热!),然后将BPO在另一溶解度较小的溶剂中结晶出来。
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综合化学实验(一)——系列高分子合成与表征1 试剂精制在高分子化学中,将能够通过加成或者缩合反应形成高分子化合物的低分子有机化合物称之为单体。
制备好的单体,无论是工业产品还是市售化学试剂,为了防止贮存过程中发生聚合反应,一般都加入阻聚剂如对苯二酚或对叔丁基邻苯二酚,然后在低温下用棕色容器储存,所以在聚合反应之前,必须首先进行单体的纯化工作。
在聚合反应中,常使用各种各样的化学试剂,如引发剂、溶剂、分子量调节剂等等,这些试剂的纯度对聚合反应及其聚合产物性质的影响是很大的,因此,高分子化学实验中,要求使用经过纯化精制的试剂。
下面简单介绍几种常用的单体和试剂的精制步骤。
1.1 苯乙烯苯乙烯为无色(或略带浅黄色)的透明液体。
沸点145.2o C,熔点-30.6o C,n D20=1.5468,纯品比重0.9060(20/4o C)。
苯乙烯的精制方法:在500 mL分液漏斗中装入250 mL苯乙烯,每次用约50 mL 5%NaOH 水溶液洗涤数次,至无色后,再用蒸馏水洗涤至水层显中性。
然后,加入适量的无水Na2SO4,静置干燥。
干燥后的苯乙烯进行减压蒸馏,收集60o C/5.33kPa馏分,测定纯度。
不同压力下苯乙烯的沸点温度/o C 18 39.8 44.6 59.8 69.5 82.1 101.4压力/kPa 0.67 1.33 2.67 5.33 8.00 13.3 26.71.2 过硫酸钾(或过硫酸铵)先在40o C下制备得到过硫酸钾(或过硫酸铵)的饱和水溶液,再加入过量5~l0%的蒸馏水,过滤,滤液放在低温浴或冰箱中冷却。
析出的晶体用冷的蒸馏水洗涤,并用BaCl2溶液检验洗涤液。
若其中仍含有SO42-则应进行再次结晶。
得到的白色针状或白色片状结晶放入真空干燥箱中干燥,存放在干燥器中。
1.4 过氧化苯甲酰过氧化苯甲酰(BPO)的精制是利用BPO在不同溶剂中溶解度相差很大的原理进行的。
过氧化苯甲酰(BPO)在几种常用溶剂中的溶解度如下:室温下几种溶剂中过氧化苯甲酰的溶解度溶剂石油醚甲醇乙醇甲苯苯丙酮氯仿溶解度g/100mL 0.5 1.0 1.5 11.0 14.6 16.4 31.6精制的常用方法是选用一种溶解度较大的溶剂,在室温下将BPO溶解并达到饱和(不要加热!),然后将BPO在另一溶解度较小的溶剂中结晶出来。
由于丙酮和乙醚对BPO有诱导分解作用不宜作为它的重结晶溶剂。
实例:将12 g BPO在室温下溶解在50 mL氯仿中,滤去其中不溶物。
滤液倒入150 mL甲醇中,将白色针状结晶用布氏漏斗抽滤,结晶用少量甲醇洗涤三次。
必要时可重复结晶一次,晶体自然晾干后再放入真空烘箱中,在室温下真空干燥。
产品放在棕色瓶中、保存于干燥器内。
2 高分子化学实验2.1 苯乙烯的溶液聚合及聚合物分子量的表征一、目的1. 掌握溶液聚合的方法和原理。
2. 了解聚合物分子量以及分子量分布的概念。
二、原理将单体溶于溶剂中进行聚合的方法叫做溶液聚合。
生成的聚合物有的溶解有的不溶,前一种情况称为均相聚合,后者则称为沉淀聚合。
自由基聚合、离子型聚合和缩聚均可用溶液聚合的方法。
沉淀聚合中,由于聚合物处在非良溶剂中,聚合物链处于卷曲状态,端基被包裹,聚合—开始就出现自动加速现象,不存在稳态阶段。
随着转化率的提高,包裹程度加深,自动加速效应也相应增强。
沉淀聚合的动力学行为与均相聚合明显不同:均相聚合时,依双基终止机理,聚合速率与引发剂浓度的平方根成正比;而沉淀聚合一开始就是非稳态,随包裹程度的加深,只能发生单基终止,故聚合速率将与引发剂浓度的一次方成正比。
均相溶液中,聚合物处于良溶剂环境中,聚合物链呈现比较伸展的状态,包裹程度浅,链段扩散容易,活性端基容易相互接近而发生双基终止。
只有在高转化率时,才开始出现自动加速现象。
如果单体浓度不高,还有可能消除自动加速效应,使反应遵循正常的自由基聚合动力学规律。
因此,溶液聚合是实验室中研究聚合机理及聚合动力学最常用的方法之一。
与本体聚合相比,溶液聚合具有以下优点:① 体系粘度较低,混合以及传热容易,不容易产生局部过热,聚合反应温度易于控制;② 聚合物容易从体系中取出;③ 可以通过选择不同的溶剂或者通过分子量调节剂控制聚合物的分子量;④ 聚合体系中聚合物的浓度较低,向聚合物的链转移不易发生,产物不易形成交联结构或产生凝胶化;⑤ 引发剂、分子量调节剂和残存的单体等都可简单除去。
虽然溶液聚合方法优点颇多,但是,工业生产上却由于单体的聚合速率慢,聚合过程存在向溶剂的链转移反应使分子量变低,反应设备的利用效率较低,且使用有机溶剂将增加成本,溶剂回收困难还附加运行成本,因此,溶液聚合在工业上并不经常采用,只在直接使用聚合物溶液的情况下才采用溶液聚合的方法,如涂料、胶粘刘、浸渍剂和合成纤维纺丝液等。
进行溶液聚合时,最简单的溶液聚合体系包括三个组分:单体、引发剂和溶剂,根据实际需要有时还添加其它组分如分子量调节剂等。
为了获得具有所期望性能的聚合物,在单体确定后,须考虑到溶剂并非完全惰性,对反应会产生各种影响。
所以,选择合适的溶剂是至关重要的。
溶剂的选择应兼顾以下几个方面:1) 对引发剂分解的影响不同种类引发剂的的分解速度对溶剂的依赖性不同,偶氮类引发剂(如偶氮二异丁腈)的分解速率受溶剂的影响很小,但有机过氧化物引发剂的分解速度对溶剂有较大的依赖性。
这主要是溶剂对引发剂的诱导分解作用造成的,诱导分解的结果使得引发剂引发效率降低,引发速率增大,聚合速率加快。
这种作用按下列顺序依次增大:芳烃、烷烃、醇类、醚类、胺类,即溶剂属于给电子型,则诱导分解效应加强,过氧类引发剂在醇、醚、胺类溶剂中诱导分解现象明显,就是因为苯甲酸酯自由基与受电子体之间的相互作用。
2)溶剂的链转移作用自由基是一个非常活泼的反应中心,不仅能引发单体分子进行聚合,而且还能与溶剂发生反应,夺取溶剂分子的一个原子,如氯或氢,以满足它的不饱和原子价。
溶剂分子提供这种原子的能力越强,链转移作用就越强。
若发生链转移反应生成的自由基活性降低,则聚合速率也将减小。
另一方面,发生向溶剂的链转移反应后生成的自由基活性不变,引发聚合的效果不变,即不影响聚合反应速率。
但是,总的来说,链转移的结果使聚合物分子量降低,且改变了聚合物链的端基。
3) 对聚合物的溶解性能溶剂溶解聚合物的能力控制着活性链的形态(卷曲或舒展)及其粘度,决定了链终止速度和分子量的分布。
4) 除此之外,还需要综合考虑溶剂的价格、毒性、来源是否方便、是否容易回收等。
在溶液聚合中,另一个组分引发剂的选择同样是十分重要的。
均相溶液聚合体系首先要选择溶于聚合体系的引发剂,其次要根据聚合反应温度选择半衰期合适的引发剂,保证自由基形成速率适中。
如果半衰期过长,分解速率过低,聚合时间势必延长;半衰期过短,引发太快,聚合反应温度就难以控制,也可能造成引发剂过早分解完毕,造成聚合反应在较低的转化率下就停止反应。
一般要求引发剂的半衰期最好比聚合时间短一些,或者至少处于同一数量级。
进行溶液聚合反应时,影响聚合反应的因素还有很多,如单体/溶剂比例、搅拌速度、引发剂用量、反应时间长短等。
因而要设计一个成功的实验方案,必须全面考虑各个因素的影响才能达到预期的目的。
苯乙烯的聚合反应以化学反应方程式表示如下:在均相溶液聚合结束后,可加入适当的沉淀剂使聚合物与溶剂分离,再用过滤等方法,得到固体聚合物。
三、主要仪器和试剂100 mL两口烧瓶,球形冷凝管,温度计,量筒,烧杯等。
凝胶色谱仪(GPC)。
苯乙烯,过氧化苯甲酰,乙醇,甲苯。
四、实验步骤在装有温度计以及球形冷凝管的100 mL两口反应瓶中,加入20 mL苯乙烯、20 mL甲苯以及0.3 g过氧化苯甲酰。
电磁搅拌下,加热逐步升温至95 o C,并在95 o C下反应2~3 h。
冷却,将10 mL所得产物慢慢倒入盛有100 mL95%乙醇的烧杯中,边倒边搅拌,使聚苯乙烯沉淀出来。
然后用布氏漏斗抽滤,沉淀用少量乙醇洗涤,转移到表面皿上,在50 o C真空烘箱中干燥,称重,计算产率。
产品干燥后,利用凝胶色谱仪测定其分子量以及分子量分布(原理见附件)。
思考题1. 试叙述溶液聚合的特点。
2. 工业上在什么情况下采用溶液聚合? 为什么?3. 进行溶液聚合时,选择溶剂应注意那些问题?4. 凝胶色谱柱分离聚合物的原理是什么?2.2 苯乙烯乳液聚合一、目的1. 掌握聚苯乙烯胶乳的制备、凝聚、和净化、方法。
2. 通过实验了解乳液聚合的组分及其作用,认识聚合反应机理。
二、原理乳液聚合是自由基聚合实施方法之一,它是单体在乳化剂作用下分散在介质中,利用水溶性引发剂,在机械搅拌或者振荡下进行的非均相聚合反应过程。
作为一种聚合方式,它具有一些胜过本体聚合、溶液聚合或者悬浮聚合的优点。
乳液聚合没有局部热效应、粘度障碍、单体沾污聚合物和需要除去溶剂等缺点,它也不像悬浮聚合那样对搅拌速度敏感,而所得聚合产物作为胶乳可以直接使用,或者更容易从乳液获得高流动性的粉末状产物,而且其聚合反应速度快,产物分子量高,聚合物链长具有较高的均一性。
乳液聚合的缺点是聚合物中常常带有未洗净的乳化剂和电解质等杂质,从而对产品的透明度、电性能、热稳定性等有影响。
乳液聚合体系主要由四个组分组成:单体、分散介质、引发剂、乳化剂。
一般来说,水是最常用的分散介质,水为分散介质时引发剂则是水溶性引发剂。
另外,也使用一些辅助试剂,如分子量调节剂、pH缓冲剂等。
乳液聚合时各组分的大致比例如下:分散介质(水)单体乳化剂引发剂调节剂其它60~80%20~40%0.1~5%0.1~0.5%0.1~1%少量(占乳液总重量)(占单体总重量)乳化剂是乳液聚合中的主要组分。
当乳化剂水溶液的浓度超过临界胶束浓度CMC时,就开始形成胶束。
这些胶束由50~100个分子组成,直径为0.1μm。
胶束的数目极多,而且大部分胶束内增溶有单体。
大部分单体以被乳化剂保护着的单体液滴形式存在,水相中则含有引发剂、所有水溶性添加剂和少量的单体。
乳液聚合有着特殊的机理和动力学,在高分子化学教科书中都有详细的介绍。
这里仅讨论一下聚合反应进行的场所。
引发剂在水相中分解产生自由基,由于水相中单体的浓度很低,因此很难引发水相中单体进行聚合。
即使在水相有引发反应进行,增长链也会很快迁移到某一邻近的胶束中去。
由于引发剂的水溶性,也不大可能在单体液滴中引发。
所以绝大部分引发和增长反应是在增溶胶束中进行的。
胶束中的单体由于扩散作用不断得到补充,这是一个动态过程。
胶束从水相取得单体,水相中的单体又从单体液滴中获得补充。
引发和增长反应就是这样进行的。
由于胶束十分小,假定胶束中有一个以上的自由基,就会很快发生终止反应。
尽管如此,乳液聚合生成的聚合物分子量通常仍是很高的。