实验一 苯乙烯-马来酸酐共聚合

实验一苯乙烯-马来酸酐共聚合
一、实验目的
通过聚苯乙烯-马来酸酐树脂的合成，了解共聚合的原理及其特点。

二、实验原理
本实验制备的聚苯-丁树脂是采用苯乙烯与顺丁烯二酸酐（马来酸酐），在甲苯(或乙苯)溶剂中以过氧化二苯甲酰为引发剂进行溶液聚合，因为生成的苯-丁共聚物不溶于溶剂因而又称为沉淀聚合。

顺丁烯二酸酐自身很难聚合，但与苯乙烯很容易进行共聚，而且总是形成1∶1 的交替共聚物其反应如下：
三、实验仪器与试剂
四口瓶，回流冷凝管，电动搅拌器，恒温水浴，温度计，滴液漏斗
马来酸酐，苯乙烯，过氧化二苯甲酰，二甲苯
四、实验步骤
1. 在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计和滴液漏斗的250mL 四口瓶中加入12g 马来酸酐和100 mL 二甲苯，加热至80 ℃使其全部溶解。

2. 将13 g 苯乙烯，0.25~0.35g 过氧化二苯甲酰和50 mL 二甲苯混合摇匀后自滴液漏斗加入反应瓶中，温度不超过90℃，约30~40 min 滴完。

3. 从出现白色沉淀聚合物时算起，在100~105 ℃下，反应2 h 左右，即可停止反应。

4. 将产物冷至室温，过滤(回收二甲苯)，用石油醚洗涤、干燥，即得白色粉末状聚苯乙烯-马来酸酐树脂。

五、思考题
顺丁烯二酸酐自身很难聚合，但与苯乙烯共聚很容易，为什么?其共聚物结构如何?
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.
实验二 醋酸乙烯酯的乳液聚合-白乳胶的制备
一、实验目的
1. 熟悉乳液聚合的特点，了解乳液聚合中各组分的作用。

2. 掌握制备聚醋酸乙烯胶乳的方法。

二、实验原理
乳液聚合是指单体在乳化剂的作用下，分散在介质中加入水溶性引发剂，在机械搅拌或振荡情况下进行非均相聚合的反应过程。

乳液聚合体系主要包括单体、分散介质(水)、乳化剂、引发剂。

乳液聚合的机理不同于一般的自由基聚合，可以同时提高聚合速度和分子量。

而在本体、溶液和悬浮聚合中，使聚合速率提高的一些因素，往往使分子量降低。

醋酸乙烯乳液聚合产物——聚醋酸乙烯胶乳，可用于漆、涂料和胶粘剂。

该胶乳做为漆具有水基漆的特点:粘度小，不用有机溶剂；做为涂料，对于纸张、织物、地板及墙壁等均可涂用；做为胶粘剂，无论木材、纸张及织物，凡是多孔性表面均可使用。

醋酸乙烯酯（VAc ）的乳液聚合采用水溶性的过硫酸盐为引发剂，为使反应平稳进行，单体和引发剂均需分批加入。

本实验采用PVA 和OP -10 两种乳化剂混合使用，乳化效果和稳定性比单独使用一种好。

三、实验仪器及试剂
四口瓶，回流冷凝管，电动搅拌器，温度计，恒温水浴
醋酸乙烯酯，过硫酸铵，聚乙烯醇，OP -10，邻苯二甲酸二丁酯，去离子水
四、实验步骤
1. 在装有搅拌器、球型冷凝管和温度计的250 mL 四口瓶中，加入聚乙烯醇水溶液（10%wt ）60 mL ，去离子水30mL 、OP-10 1g ，搅拌均匀后加入醋酸乙烯10g ，用水浴加热至65～70℃。

2. 称取0.3g 过硫酸铵，用10mLH 2O 配成溶液，加5 mL 于反应瓶中，控温65~70℃，
反应一段时间（出现蓝色荧光，温度慢慢升至70℃）后，在70±1℃下滴加50g 醋酸乙烯，约2～2.5h 滴加完毕，滴加单体过程中补加剩余引发剂溶液。

3.单体滴加完毕后，缓慢升温至80℃以上，如在70～72℃保温10 分钟，缓慢升温到75℃，保持10 分钟，再缓慢升温至78℃，保持10 分钟，再缓慢升温至80℃，保持10分钟。

4.撤掉水浴，自然冷却到40℃，用NaHCO 3 水溶液调节pH=4~6，加入3 g 邻苯二甲酸二丁酯，充分混合后停止搅拌，出料，即得到白色粘稠的、均匀而无明显粒子的聚醋酸乙烯胶乳(即市售的白乳胶)。

五、思考题
1. 比较乳液聚合、溶液聚合、悬浮聚合和本体聚合的特点及其优缺点。

2. 在乳液聚合过程中，乳化剂的作用是什么？
3. 本实验操作应注意哪些问题？
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.赵德仁主编,高聚物合成工艺学（第二版）,, 北京：化学工业出版社，1997 年.
3. 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
实验三苯乙烯的悬浮聚合
一、实验目的
1. 了解悬浮聚合的反应原理及配方中各组分的作用。

2. 了解珠状聚合实验操作及聚合工艺的特点。

二、实验原理
悬浮聚合是指在较强的机械搅拌下，借悬浮剂的作用，将溶有引发剂的单体分散在另一与单体不溶的介质中(一般为水)所进行的聚合。

悬浮聚合实质上是单体小液滴内的本体聚合，在每一个单体小液滴内单体的聚合过程与本体聚合是相类似的，但由于单体在体系中被分散成细小的液滴，因此，悬浮聚合又具有它自己的特点。

苯乙烯（St）通过聚合反应生成如下聚合物。

反应式如下：
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、实验仪器及试剂
250mL 三口瓶，电动搅拌器，恒温水浴，冷凝管，温度计，吸管，抽滤装置苯乙烯，聚乙烯醇，过氧化二苯甲酰，甲醇
四、实验步骤
1. 在250 mL 三颈瓶上，装上搅拌器和水冷凝管。

量取100 mL 去离子水，称取0.5 g聚乙烯醇(PVA)加入到三颈瓶中，开动搅拌器并加热水浴至95℃左右，待聚乙烯醇完全溶解后(20 min左右)，将水温降至80℃左右。

2. 称取0. 5g 过氧化二苯甲酰(BPO)于一干燥洁净的50mL量筒（或烧杯）中，并加入20g 单体苯乙烯(已精制)使之完全溶解。

3. 将溶有引发剂的单体倒入到三颈瓶中，此时需小心调节搅拌速度，使液滴分散成合适的颗粒度(注意开始时搅拌速度不要太快，否则颗粒分散的太细)，继续升高温度，控制水浴温度在86~89℃范围内，使之聚合。

一般在达到反应温度后2~3h为反应危险期，此时搅拌速度控制不好(速度太快、太慢或中途停止等)，就容易使珠子粘结变形。

4. 在反应3 h 后，可以用大吸管吸出一些反应物，检查珠子是否变硬，如果已经变硬，即可将水浴温度升高至90~95℃，反应1 h后即可停止反应。

5. 将反应物进行过滤，并把所得到的透明小珠子放在25 mL 甲醇中浸泡20
min(为什么?)，然后再过滤(甲醇回收)，将得到的产物用约50℃的热水洗涤几次(为什么?)，用滤纸吸干后，置产物于50~60℃烘箱内干燥，计算产率，观看颗粒度的分布情况。

五、思考题
为什么聚乙烯醇能够起稳定剂的作用?聚乙烯醇的质量和用量在悬浮聚合中，对颗粒度影响如何?
实验四环氧树脂的制备
一、实验目的
1. 通过双酚A 型环氧树脂的制备，掌握一般缩聚反应的原理。

2. 熟悉低分子量环氧树脂的制备方法，了解环氧树脂的用途。

3. 熟悉环氧值的测定方法。

二、实验原理
凡分子内含有环氧基团的聚合物，统称为环氧树脂。

它是一种多品种、多用途的新型合成树脂，且性能很好，对金属、陶瓷、玻璃等许多材料具有优良的粘结能力，所以有万能胶之称，又因为它的电绝缘性能好、体积收缩小、化学稳定性高、机械强度大，所以广泛的被用做粘接剂，增强塑料(玻璃钢)电绝缘材料、铸型材料等，在国民经济建设中有很大作用。

双酚A 型环氧树脂是环氧树脂中产量最大、使用最广的一个品种，有通用环氧树脂之称，它是由双酚A 和环氧氯丙烷在氢氧化钠存在下反应生成的。

其反应式如下：
三、实验仪器及试剂
四口瓶，滴液漏斗，分液漏斗，电动搅拌器，温度计，减压蒸馏装置，恒温水浴环氧氯丙烷，双酚A，氢氧化钠，苯，去离子水，
四、实验步骤
将22 g双酚A（0.1mol）和28 g环氧氯丙烷(0.3mol)依次加入装有搅拌器、滴液漏斗和温度计的250 mL四颈瓶中。

用水浴加热，升温至75℃，搅拌双酚A使其完全溶解。

70℃下滴加40 mL，20%的NaOH溶液①，约0.5 h滴加完毕。

在75~80℃继续反应1.5～2 h，此时溶液呈乳黄色，停止加热，降温。

加入苯60 mL，搅拌，使树脂溶解后移入分液漏斗，静置后分去水层，再用水洗数次，直到洗涤水相呈中性及无氯离子（用pH纸及AgNO3溶液检查），分出有机层。

将上层苯溶液倒入减压蒸馏装置中，先在常压下蒸去苯，然后在减压下蒸馏以除去所有挥发物。

趁热将烧瓶中的树脂倒出，冷却后得琥珀色透明的、粘稠的环氧树脂，称重并计算产率。

五、思考题
1. 试讨论影响环氧树脂合成的主要因素有那些?
2. 举例说明环氧树脂固化反应机理。

3. 环氧树脂有那些用途?
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.赵德仁主编,高聚物合成工艺学（第二版）, 北京：化学工业出版社，1997 年.
3.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.。