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?