聚乙酸乙烯酯的合成、化学改性、表面及性能测试

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剩余聚合物溶液倒出,加入去离子水完全沉淀,丙酮溶解后水沉淀,室温晾干,
50℃烘箱干燥,进行后面分析测试。
2数据记录及处理
表3乙酸乙烯酯:偶氮二异丁腈=1525.917:1(摩尔比)反应转化率及固含量
样品
聚合物溶液质量m1(g)
干燥后质量m2(g)
转化率%
固含量%
反应1h
2.00
0.135
10.13
反应2h
样品
聚合物溶液质量m1(g)
干燥后质量m2(g)
转化率%
固含量%
反应1h
2.32
0.361
23.38
反应2h
2.23
0.827
55.72
反应3h
1.98
0.806
61.16
固含量取样
1.11
0.493
44.41
2.3乳液聚合
反应方程式
实验步骤
如图示搭好装置:
图3聚乙酸乙烯酯乳液聚合装置图
250mL四颈烧瓶内加入100g去离子水、5.0g聚乙烯醇、5g 20%的OP-10水溶液,开启搅拌,水溶液加热至80-90℃使其溶解;0.20g过硫酸铵溶于5mL水,待用;降温至70℃,停止搅拌,加入1g十二烷基磺酸钠、0.26g碳酸氢钠后,开启搅拌,再加7g乙酸乙烯酯(1/10单体量),最后加入已配好的过硫酸铵水溶液,至反应体系出现蓝光,乳液聚合反应开始启动,15min后再开始缓慢滴加剩余的乙酸乙烯酯63g,两小时内加完(一般出现蓝光后即可缓慢滴加单体);滴加完毕后继续搅拌,温度保持在70℃反应0.5h,逐步升温至85℃,无回流为止,反应1.5h,撤恒温浴槽,继续搅拌冷却至室温;将生成的乳液经纱布过滤倒出。约20mL生成的乳液取出,加入1.1g邻苯二甲酸丁酯,搅拌约1h后密封保存,测定固含量随后进行黏接实验。95%的工业酒精加入聚合物乳液破乳,得聚合物沉淀,聚合物在90℃热水中反复洗涤3-4次,丙酮溶解后再用水沉淀,置于真空烘箱干燥处理,以进行之后的分析测试。
聚乙酸乙烯酯(PVAc)乳液主要用于制备日常生活中常用的白乳胶,其粘度系数与其分子量紧密相关。在溶液聚合过程中为了得到不同分子量的产物,通常控制引发剂的用量,但得到的产物分子量在十万以下。为了得到更高的分子量,通常采用乳液聚合,所得分子量在十万以上,从而产物粘性增强。由于聚乙烯醇(PVA)不能由乙烯醇直接聚合所得,通常聚由乙酸乙烯酯(PVAc)醇解得到。早期PVA又主要用来生产维尼纶。我国从60年代初开始生产PVA,发展较快,产量现已跃居世界第二位,由于PVA无毒、价格便宜,又有大量可用于化学改性的羟基,可以进一步加工,得到适应不同要求的改性产品4。聚乙烯醇(PVA)则广泛用作包装薄膜材料,同时也是重要的膜分离材料。此外,对PVA进行缩醛改性是制备维尼纶纤维的主要方法。PVAc的制备及其下游产物PVA和PVA缩甲醛(PVF)的开发具有很好的实际应用前景,并且PVA不能由乙烯醇直接聚合而得,生产PVA只能由PVAc醇解得到。理解影响PVAc及其下游产物性能的各种因素对于相关产品的开发以及相应聚合物制备及改性机理的认识具有重要意义。本实验以聚乙酸乙烯酯的合成与醇解,以及醇解物的缩醛改性为主线,利用不同的聚合方法(溶液聚合与乳液聚合)制备聚乙酸乙烯酯,加深理解聚合方法对聚合物分子量及其分布的影响。对聚合、醇解以及缩醛反应的相关产物进行结构表征及性能测试,重点理解产物性能和结构之间的内在关系。
1.1.7聚乙酸乙烯酯醇解度的测定的药品
聚乙烯醇(乳液聚合醇解),去离子水,0.5mol・L-1NaOH溶液,0.5mol・L-1HCl溶液,0.01mol・L-1NaOH/CH3CH2OH溶液,酚酞试剂
1.1.8性能表征药品
四氢呋喃(THF),重水(D2O),氘代氯仿(CDCl3)
1.2 仪器
1.2.1乙酸乙烯酯精制的仪器
关键词:聚乙酸乙烯酯;溶液聚合;乳液聚合;化学改性;聚乙烯醇;性能测试
Synthesis、Chemistry modification、Characterization and Performance Testing of PVAc
Student:LI Chengcai(Faculty Adviser:ZUOBiao、ZHAOFugang)
Keywords:Polymer Vinyl Acetate(PVAc);Solution Polymerization;EmulsionPolymerization;ChemistryModification;Polyvinyl Alcohol(PVA);Performance Testing
引言
1.1 药品
1.1.1乙酸乙烯酯精制的药品
乙酸乙烯酯,10% Na2CO3溶液,饱和NaHSO3溶液,去离子水,无水MgSO4,对苯二酚
1.1.2偶氮二异丁腈的药品
偶氮二异丁腈(分析纯),95%乙醇(工业)
1.1.3溶液聚合的药品
乙酸乙烯酯,无水乙醇,偶氮二异丁氰(AIBN),邻苯二甲酸二丁酯,丙酮,去离子水
2.02
0.359
26.68
反应3h
1.90
0.356
28.13
固含量取样
1.18
0.321
27.20
2.2.2 乙酸乙烯酯:偶氮二异丁腈=1525.917:2(摩尔比)
反应方程式
1实验步骤
偶氮二异丁腈质量加入0.150g,重复1.2.1实验步骤。记录数据并处理。
2数据记录及处理
表4 乙酸乙烯酯:偶氮二异丁腈=1525.917:2(摩尔比)反应转化率及固含量
1实验步骤
(1)在250ml锥形瓶中加入50ml95%的乙醇,然后在80℃水浴中加热至乙醇将近沸腾,边加边搅拌加入5g偶氮二异丁腈使其溶解。
(2)溶液趁热抽滤,滤液冷却后,即产生白色结晶。若冷却至室温仍无结晶产生,可将锥形瓶置于冰水浴中冷却片刻,即会产生结晶。
(3)结晶出现后静置30min,用布氏漏斗抽滤。滤饼摊于表面皿中,真空减压干燥,然后置于真空干燥箱中常温干燥24h。称量计算收率;
(4)精制后的偶氮二异丁腈置于棕色瓶中密封,低温(0-5℃)保存备用。
2数据记录及处理
表2偶氮二异丁腈精制数据
偶氮二异丁腈原重量(g)
偶氮二异丁腈精制后重量(g)
收率(%)
5.0
3.5
70
2.
2.2.1 乙酸乙烯酯:偶氮二异丁腈=1525.917:1(摩尔比)
反应方程式
1实验步骤
如图示搭好装置。
图2聚乙酸乙烯酯溶液聚合装置图
250mL三颈瓶中加入30mL无水乙醇、60mL乙酸乙烯酯、0.075g偶氮二异丁氰,开始搅拌,至完全溶解,水浴升温65-70℃,在此温度下反应-4h。
注:温度至65℃后,每1h,取反应溶液2g左右(m1),去离子水沉淀,丙酮溶解,再水沉淀,沉淀干燥至恒重(m2)后称重。按下式计算单体转化率:
将约10mL聚合物溶液取出,加入0.75g邻苯二甲酸丁酯,搅拌约1h,密封保存,测定固含量随后进行黏接实验。(固含量测定:在培养皿(预先称重m0)中倒入1g左右的已配好聚合物溶液并准确记录(m1),在120℃烘箱内烘烤2h,称量并计算干燥后的质量(m2),测其固体百分含量:
1.2.5粘度法测定聚乙酸乙烯酯的黏均分子量的仪器
乌氏黏度计,恒温槽,秒表,洗耳球,止血钳,5mL移液管,10mL移液管,25mL容量瓶
1.2.6聚乙酸乙烯酯的醇解的仪器
恒温水浴,机械搅拌器,500mL三颈瓶,球形冷凝管,0-100℃温度计,100mL恒压滴液漏斗,布氏漏斗,表面皿,100mL量筒,250mL磨口锥形瓶
500mL三口烧瓶,沸石,刺型分馏柱,直型冷凝管,0-100℃温度计,50mL圆底烧瓶,250mL圆底烧瓶,250mL分液漏斗,500mL磨口锥形瓶,分馏头,温度计套管,三通尾接管,真空干燥箱,pH试纸
1.2.2偶氮二异丁腈的仪器
500mL三口烧瓶,恒温水浴,抽滤瓶,表面皿,真空干燥箱,球形回流管,棕色瓶
(Department of Chemistry,ZheJiang Sci-Tech University)
Abstract
Poly vinyl acetate(PVAc)is one of the commonly used adhesive.In this paper,as the main monomer,vinyl acetate(VAc)was used to prepare PVAc with solution polymerization and emulsion polymerization method.We can control the polymer molecular weight by changing the initiator percentage during the solution polymerization,and it molecular weight is in the following about 100000,but it can be obtained more than 100000 during the emulsion polymerization.Different product have producted through chemical modification of PVAc. PVA was producted by PVAc alcoholysis reaction,and the degree of alcoholysis have changed with the solvent andthe catalyst alkali percentage. The part of the product performance of PVAc and PVA were tested by the viscosity method measuring its viscosity all molecular weight、Gel Permeation Chromatography(GPC)、NMR、X-Rray Detection、strainrelieftestand adhesive experiment.
1.2.3溶液聚合的仪器
250mL三颈瓶,球形冷凝管,搅拌器,表面皿,100mL烧杯,250mL烧杯,三合板片,真空干燥箱
1.2.4乳液聚合的仪器
机械搅拌器,回流冷凝管,250mL四颈烧瓶,100mL恒压滴液漏斗,恒温水浴,0-100℃温度计,表面皿,纱布,pH广泛试纸,100mL烧杯,250mL烧杯,玻棒,三合板片,真空干燥箱
1.2.7聚乙酸乙烯酯醇解度的测定的仪器
回流冷凝管,酸式滴定管,250mL磨口锥形瓶,恒温水浴
1.2.8性能表征仪器
X-射线衍射仪,凝胶渗透色谱仪,核磁共振仪
2 实验部分
2.1 原料的精制
2.1.1 乙酸乙烯酯的精制
1实验步骤
(1)搭好如下装置
图1乙酸乙烯酯精馏装置
(2)300mL(278.6g)的乙酸乙烯酯(分两次处理),250mL分液漏斗中,饱和NaHSO3溶液充分洗涤两次(每次约25mL),去离子水洗涤两次(每次约25mL);10%Na2CO3溶液洗涤两次(每次约25mL),去离子水洗涤至中性,放入干燥的500mL磨口锥形瓶中,无水硫酸镁(用量为0.5-1g/10mL液体)干燥1-2h
高分子现代实验技术
(实验报告)
题目:
聚乙酸乙烯酯的合成、化学改性、表面及性能测试
学生姓名:
XXXX
学号:
XXXXXX
所在院系:
XXXXX
专业名称:
XXXXX
级别:
XXXXX
指导教师:
XXXXXXXX
聚乙酸乙烯酯的合成、化学改性、表面及性能测试
学生:李成才(指导老师:左彪赵福刚)
(浙江理工大学理学院化学系)
摘 要
聚乙酸乙烯酯(PVAc)为常用的胶黏剂之一,以乙酸乙烯酯(VAc)为单体进行聚合,聚合方法有溶液聚合、乳液聚合。溶液聚合时改变引发剂的用量从而得到不同分子量的产物,但分子量皆在十万以下,乳液聚合则可得到分子量十万以上的产品。聚乙酸乙烯酯(PVAc)经过化学改性可得到不同产物,其中聚乙酸乙烯酯(PVAc)经过醇解可得到聚乙烯醇(PVA),醇解时改变溶剂以及催化剂碱的用量从而导致聚乙酸乙烯酯(PVAc)醇解度变化1-3。通过粘度法测其粘均分子量、凝胶渗透色谱(GPC)、NMR、X-RD、拉力实验以及粘结实验对所得部分产物进行性能测试。
(3)干燥过的乙酸乙烯酯,有刺型分馏柱的精馏装置上精馏,收集70-72℃之间的馏分。称量按下式计算产率;
(4)将馏分放在冰箱里低温(0-5℃)储存,待用。
2数据记录及处理
表1乙酸乙烯酯精制数据
乙酸乙烯酯原重量(g)
乙酸乙烯酯精制后重量(g)
收率(%)
278.6
166.6
59.59
2.1.2偶氮二异丁腈的精制
1.1.4乳液聚合的药品
乙酸乙烯酯,聚乙烯醇Hale Waihona Puke Baidu十二烷基磺酸钠,OP-10,过硫酸铵,NaHCO3,去离子水,邻苯二甲酸丁酯,无水工业酒精,丙酮
1.1.5粘度法测定聚乙酸乙烯酯的黏均分子量的药品
合成的聚乙酸乙烯酯样品(溶液聚合与乳液聚合),丙酮
1.1.6聚乙酸乙烯酯的醇解的药品
聚乙酸乙烯酯(乳液聚合),1% NaOH/CH3CH2OH溶液,2% NaOH/CH3CH2OH溶液,无水乙醇
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