高分子化学实验讲义1

高分子化学实验讲义

目录

实验一甲基丙烯酸甲酯的本体聚合 (3)

实验二:苯乙烯的悬浮聚合 (5)

实验三醋酸乙烯酯的乳液聚合 (7)

实验四乙酸乙烯酯的溶液聚合与聚乙烯醇的制备.10 实验五苯乙烯与马来酸酐的交替共聚合 (12)

实验六双酚A型低分子量环氧树脂的制备 (14)

实验七乙酸纤维素的制备 (20)

实验一甲基丙烯酸甲酯的本体聚合

一、实验目的

1.了解自由基本体聚合的特点和实施方法。

2.熟悉有机玻璃的制备方法，了解其工艺过程。

二、实验原理

本体聚合是指单体本身在不加溶剂及其他分散介质的情况下由微量引发剂或光、热、辐射能等引发进行的聚合反应。由于聚合体系中的其他添加物少（除引发剂外，有时会加入少量必要的链转移剂、颜料、增塑剂、防老剂等），因而所得聚合产物纯度高，特别适合于制备一些对透明性和电性能要求高的产品。

本体聚合的体系组成和反应设备是最简单的，但聚合反应却是最难控制的，这是由于本体聚合不加分散介质，聚合反应到一定阶段后，体系粘度大，易产生自动加速现象，聚合反应热也难以导出，因而反应温度难控制，易局部过热，导致反应不均匀，使产物分子量分布变宽。这在一定程度上限制了本体聚合在工业上的应用。为克服以上缺点，常采用分阶段聚合法，即工业上常称的预聚合和后聚合。

三、主要药品与仪器

甲基丙烯酸甲酯（MMA） 20 mL

过氧化苯甲酰（BPO） ~20mg

50 mL锥形瓶1个

恒温水浴1套

试管夹1个

试管2支

四、实验步骤

（1）预聚合

在50mL锥形瓶中加入20mLMMA及单体质量0.1%的BPO，瓶口用胶塞盖上，用试管夹夹住瓶颈在85~90℃的水浴中不断摇动，进行预聚合约0.5h，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，结束预聚合。

（2）浇铸灌模

将以上制备的预聚液小心地分别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。

（3）后聚合

将灌好预聚液的试管口塞上棉花团，放入45~50℃的水浴中反应约20h，注意控制温度不能太高，否则易使产物内部产生气泡。然后再升温至100~105℃反应2~3h，使单体转化完全完成聚合；

（4）取出所得有机玻璃棒，观察其透明性，是否有气泡。

五、思考题

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:苯乙烯的悬浮聚合

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0.01~5 mm的小液滴的形式进行的本体聚合。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。

a．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。

b．难溶性无机物，如：BaSO4，BaCO3，CaCO3，滑石粉，粘土等。c．可溶性电介质：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（benzoyl peroxide，BPO），偶氮二异丁腈（azobisisobutyronitrile，AIBN）等。

二． 主要仪器和试剂

实验仪器：三口瓶（250ml ）×1，球形冷凝管×1，电热锅×1，搅拌马达与搅棒×1，温度计（100℃）×1，量筒（100ml ）×1，锥形瓶（100ml ）×1，布氏漏斗×1，和抽滤瓶×1。

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

三． 实验步骤

1．架好带有冷凝管、温度计、三口烧瓶的搅拌装置，如图1－1所示；

2． 分别将0.3g BPO 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7-8 ml 0.3% PVA 溶液和130ml 去离

子水冲洗锥形瓶与量筒后加入250ml 三口

烧瓶中开始搅拌和加热；

4． 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2小时后，用吸管吸

少量反应液于含冷水的表面皿中观察，若聚

合物变硬可结束反应；

5． 将反应液冷却至室温后，过滤分离，反覆

水洗后，在50℃下温风干燥后，称重。

四． 注意事项

1． 除苯乙烯外，

其他可进行悬浮聚合的单体，还有氯乙烯（vinyl chloride ），甲基丙烯酸甲酯（MMA ），醋酸乙烯酯（VAc ）等；

图1－1 2． 搅拌太激烈时，易生成砂粒状聚合体；搅拌太慢时，易生成结块，附着在反应器内壁或搅拌棒上；

3． PVA 难溶于水，必须待PVA 完全溶解后，才可以开始加热；

4． 称量BPO 采用塑料匙或竹匙，避免使用金属匙；

5． 是否能获得均匀的珍珠状聚合物与搅拌速度的确定有密切的关系。聚合过程中，不宜随意改变搅拌速度