甲基丙烯酸甲酯本体聚合

甲基丙烯酸甲酯的本体聚合

一、实验目的

1 了解本体聚合的特点，掌握本体聚合的实施方法

2熟悉有机玻璃的制备方法及工艺

二、实验原理

本体聚合是烯类单体在没有介质的情况下，单体本身在引发剂或催化剂等作用下进行的聚合，而自由基聚合可以通过本体聚合实现。本体聚合的特点是产物纯净，尤其可以得到透明制品，所需设备简单。甲基丙烯酸甲酯（MMA ）通过本体聚合方法可以制得有机玻璃。聚甲基丙烯酸甲酯由于有庞大的侧基存在，为无定形固体，其最突出的性能具有高度的透明性，其比重小，故制品比同体积无机玻璃制品轻巧得多。同时又具有一定的耐冲击强度与良好的低温性能，是航空工业与光学仪器制造工业的重要原料。聚甲基丙烯酸甲酯表面光滑，在一定的弯曲限度内，光线可在其内部传导而不逸出，故外科手术中利用它把光线输送到口腔喉部作照明。聚甲基丙烯酸甲酯的电性能优良，是很好的绝缘材料。

甲基丙烯酸甲酯在过氧化苯甲酰引发剂存在下进行如下聚合反应：

由于甲基丙烯酸甲酯单体比重只有0. 94g/cm3,而聚合物比重为17 g/cm［故有较大的体积收缩。

三、仪器和试剂

主要仪器设备：试管四颈瓶冷凝管恒温水浴搅拌器甲基丙烯酸甲酯（MMA ），过氧化

二苯甲酰（BP0）

四、实验步骤

1预聚合

装有搅拌器、冷凝管、温度计的250ml的四口烧瓶中加入50ml甲基丙烯酸甲酯

MMA , 1g （占单体量0. 2%）的过氧化苯甲酰BP0,开动搅拌并升温至75〜80C,反应20-30分钟，注意引发剂是否全部分解完全，观察现象，看有无气泡产生。体系稍有

粘稠状时，换冷水浴冷却到40C左右停止搅拌。将反应物倒入预先洗净烘干的小试管中。

2.聚合反应

将试管放入水浴升温至60C,保温1-2h,待试管中基本无气泡产生，且聚合物基本变硬

时，升温至100C,保温待其自然冷却到40C以下，除去玻璃管，得到光滑无色透明的有机玻璃棒或有条件也可以这样做密圭寸试管口，移入40〜50° C烘箱中放置2〜3天。到固化阶段后，再在115C± 5C处理1h,使聚合达到完全，冷却后脱模。

五、注意事项

MMA在本体聚合中的突出特点是有“凝胶效应”,即在聚合过程中，当转化率达到10%〜

20%时，聚合速率突然加快，物料的粘度骤然上升，以致发生局部过热现象。其原因是由于随着聚合反应的进行，物料的粘度增大，活性增长链移动困难，致使其相互碰撞而产生的链终止下降；相反，单体分子扩散作用不受影响，因此活性链与单体分子结合进行链增长的速率不变，总的结果是聚合总速率增加，以致发生爆发性聚合，即“爆聚”现象。

六、讨论与思考

1 .本体聚合有什么特点2.制备有机玻璃时，为什么需要首先制成具有一定粘度的预聚物。

3.如果最后产物出现气泡，试分析原因

4.凝胶效应进行完毕后，提高反应温度的目的何在。

高分子物理实验：粘度法测定聚合物的分子量

一、实验目的

掌握用乌氏粘度计测定高分子溶液粘度的方法并计算粘均分子量M n

二、实验原理

高分子溶液具有比纯溶剂高得多的粘度，其粘度大小与高聚物分子的大小、形状、溶剂性质以及溶液运动时大分子的取向等因素有关。因此，利用高分子粘度法测定高聚物的分子量基于以下经验式：

Mark经验式：

!1 - KM -

式中：［n+特性粘数

M -粘均分子量

K—比例常数

a-与分子形状有关的经验参数

K和a值与温度、聚合物、溶剂性质有关，也和分子量大小有关。K值受温度的影

响较明显，而a值主要取决于高分子线团在某温度下，某溶剂中舒展的程度，其数值介于0.5-1 之间。K与a的数值可通过其它绝对方法确定，例如渗透压法、光散射法等，从粘度法只能测定得Eno 粘度除与分子量有密切关系外，对溶液浓度也有很大的依赖性，故实验中首先要消除浓度对粘度的影响，常以如下两个经验公式表达粘度对浓度的依赖关系:

亠叩]+ ] 2C

C

ln r=[]-订]2C

c

式中：r —相对粘度

sp—增比米占度sp/C —比浓粘度(10-1) (1° 2)

c-溶液浓度

和浓度无关，由此可知，若以sp/c 和In sp/c 分别对c 作图，则它们外推到c>0的截距应重合于一点，其值等于口

三、 仪器和试剂 「

试剂：聚苯乙烯，甲苯 仪器：乌氏粘度计 四、 实验步骤

1. 玻璃仪器的洗涤：粘度计先用经砂芯漏斗滤过的水洗涤，把粘度计毛细管上端小球存在的中沙 粒等

杂质冲掉。抽气下，将粘度计吹干，再用新鲜温热的洗液滤入粘度计，满后用小烧杯盖好， 防止尘粒落入。浸泡约2h 后倒出，用自来水（滤过）洗净，经蒸f 留水（滤过）冲洗几次，倒挂 干燥后待用。其他如容量瓶等也须经无尘洗净干燥。

n

_ 1

to

1

sp

r

式中：t —溶液流出时间

to —溶剂流出时间

口即是聚合物溶液的特性粘数，

(10-3)

(10-4)

—均为常数

图图1。外推卜推法求W

2. 测定

溶剂流出时间：将恒温槽调节至〔25 （或30） ±.1 J Co 在粘度计B 、C 管 上小心地接上医用橡皮管，用铁夹夹好粘度计，放入恒温水槽，使毛细管垂直 于水面，使水面浸没a 线上方的球。用移 液管从A 管注入10mL 溶剂（滤过） 恒温

10min 后，用夹子夹住C 管橡皮管使不通气，而将接在B 管的橡皮管用注 射器抽

气，使溶剂吸至a 线上方的球一半时停止抽气。先把注射器拔下，而 后放开 C 管的夹子，空气进入b 球下面的小球，使毛细管内溶剂和 A 管下端

的球分开。这时水平地注视液面的下降，用停表记下液面流

a 线

和b 线的时间，此即为t 。。重复3次以上，误差不超过0. 2 So 将溶剂倒出，粘度计烘干。

3•溶液的配制：称取聚苯乙烯0. 2-0. 3g （准确至0.1mg ），小心倒入25mL 容量瓶中，加入约 20mL 丙酮，使其全部溶解。溶解后稍稍摇动，置恒温温水槽中恒温，用甲苯稀释到刻度，再经

砂芯漏斗滤入另一支

25mL 无尘干净的容量瓶中，它和无尘的纯甲苯

（100mL 容量瓶）同时放入恒温水槽，待用。

4•溶液流出时间的测定：用移液管吸取10mL 溶液注入粘度计，粘度测定如前。测得 溶液流出时 间

七。然后再移入5mL 溶剂，这时粘度计内的溶液浓度是原来的2/3,将它混合均匀，并把溶液 吸至a 线上方的球一半，洗两次，再用同法测定t2。同样操作，再加入5mL 、10mLv 10mL 溶 剂，分别测定匕、

14、七5,填入表1

试样 _____________________ ；溶剂 ____________________ ；浓度 __________________ ； 粘度计号码 ____________________ ；恒温 ________________________

表10T 实验数据纪录

C(g Cm -3

)

ti/s

t2/S t3/s

t 平均/s

n

In n

n P /c

In n/C

Co

Ci

C2

C3

C4

取其平均值作为t 。。然后 图2乌氏粘度计