实验07 苯乙烯—顺丁烯二酸酐共聚

实验十二 苯乙烯—顺丁烯二酸酐共聚

一．实验目的

1．了解苯乙烯—顺丁烯二酸酐交替共聚合的原理。 2．学习苯乙烯—顺丁烯二酸酐交替共聚合的方法。 3．了解苯乙烯—顺丁烯二酸酐共聚物的工业用途。 二．实验原理

苯乙烯与顺丁烯二酸酐的共聚合反应是典型的交替共聚合。交替共聚的反应速率要比单独聚合速率快很多，其单体的竞聚率r 1＝k 11/k 12≈0, r 2=k 22/k 21≈0。两单体的极性差愈大，愈易形成电荷转移络合物，因此，就容易发生交替共聚反应。在乙烯基单体的自由基共聚合中，顺丁烯二酸酐的Q 、e 值分别为0.23、2.25，为缺电子型单体，通常不易单独进行聚合反应。苯乙烯的Q 、e 值分别为1.0、－0.8，为供电子型单体，因此二单体之间容易发生共聚，从而产生交替共聚物。其反应机理主要是由于电荷转移的相互作用，使得自由基与单体间容易形成过渡状态的络合物。络合物的形成：

CH

H 2C

HC

C

O C

CH O

O

+CH

CH 2HC

C O C HC O

O

引发剂的分解：

C

O O

O

C

O ∆

2

+ CO 2

或

R-R

∆

2R

链的引发：

链的增长：

链的终止：

苯乙烯与顺丁烯二酸酐的共聚物(Styrene - maleic Anhydride copo1ymer)，简称SMAn 树脂。SMAn树脂具有耐热性及优良的机械性能，但耐冲击性较差，为改善SMAn树脂的耐冲击性能，可在聚合反应中加入橡胶。若将苯乙烯及顺丁烯二酸酐之共聚物皂化、磺化、半酯化或以胶类中和，可合成水溶性树脂，可应用于颜料分散剂，皮革处理剂，印刷油墨，粘合剂，乳化剂．润滑剂及上浆剂等。其皂化、磺化、胺化及酯化反应，如图3所示。

*

3

图3、SMAn树脂的皂化、磺化、胺化及半酯化反应

三、仪器及药品

三口烧瓶回流冷凝器水浴搅拌器圆底烧瓶温度计量杯烧杯；

苯乙烯10.4g 顺丁烯二酸酐9.8g 过氧化二苯甲酰(BPO)(0.18g)的甲苯溶液。

四、实验步骤

1.如图4所示，共聚反应是在装有电动搅拌器的三口圆底烧瓶中进行，分别连有球形冷凝器和温度计。置于恒温水浴中，于三口烧瓶内，加入定量的甲苯，精制过的苯乙烯10.4g(0.1mol)约11.6mL顺丁烯二酸酐9.8g(0.1mol)。

2．先开动搅拌使固体物溶解，升温至55℃，向三口瓶内滴加过氧化二苯甲酰(0.18g)的甲苯溶液，加完后升温至75℃进行共聚合反应。

3．反应自动放热之后，加热至85℃，继续搅拌1小时，停止加热，冷却至室温，用布氏漏斗抽滤产物。

4．在60℃烘干，称重。此共聚物不溶于四氯化碳、氯仿、苯、甲苯及甲醇，但可溶于四氢

呋喃、二氧六环及二甲基甲酰胺。

图4、带水浴加热的反应装置

后续试验：

1、共聚物的磺化查找相关资料，拟定磺化实验方案并进行相关表征；

2、共聚物的皂化查找相关资料，拟定皂化实验方案并进行相关表征；思考题：

1．影响粒径大小的因素有哪些?如何控制悬浮聚合产物粒径大小?

2．添加食盐后，对粒径大小有何影响?其作用如何?

3．搅拌速度大小，对粒径有何影响?

4．用悬浮聚合法聚合单体的缺点是什么？

5．引发剂的用量对反应及产物有何影响？

6．溶有BPO的甲苯溶液为什么要滴加?

7．甲苯在此反应中的作用是什么?