4 醋酸乙烯酯的溶液聚合与聚乙烯醇的制备

醋酸乙烯酯的溶液聚合与聚乙烯醇的制备

一、实验目的

1. 通过本实验掌握聚醋酸乙烯酯（PV Ac）溶液聚合方法；

2. 了解聚醋酸乙烯酯制备聚乙烯醇（PV A）方法；

3. 通过高分子转化反应了解溶液聚合、高分子侧基反应原理及醇解度测定方法。

二、实验原理

在本实验采用自由基溶液聚合反应。之所以选用乙醇作溶剂，是由于PV Ac能溶于乙醇，而且聚合反应中活性连对乙醇的链转移常数较小。而且在醇解制取PV A时，加入催化剂后在乙醇中经侧基转化反应即可直接进行醇解。

PV Ac的醇解反应可以在酸性或碱性催化下进行，目前工业上都采用碱性醇解法。

乙醇中过量的水对醇解反应会产生阻碍作用，因为水的存在使反应体系内产生CH3COONa，消耗了NaOH，而NaOH在此是用作催化剂的，因此要严格控制乙醇中水的含量。

三、主要试剂和仪器

1. 实验仪器

250 mL 三口烧瓶，回流冷凝管，搅拌器，100 mL 滴液漏斗。

2. 实验试剂

醋酸乙烯酯，氢氧化钠（NaOH），乙醇，偶氮二异丁腈（AIBN）。

四、实验步骤

1. 聚醋酸乙烯酯（PV Ac）的制备：

如图4-1搭好装置，在250 mL 三口烧瓶中加入20 g乙醇、40 g醋酸乙烯酯和0.05 g偶氮二异丁腈，开始搅拌。当偶氮二异丁腈完全溶解后，升温至60 o C ±2o C，在此温度下反应3h，加入40 g乙醇，起稀释作用，下一步参加醇解反应。

2. 将大部分聚合物溶液倒入回收瓶中，反应瓶内留下约15 g。用15 mL乙醇将瓶口处的溶液冲净。

3. 醇解反应：

如图4-2改装好装置，在反应瓶中加入85 mL乙醇。开动搅拌，使聚合物混合均匀后，在25 o C下慢慢滴加5%的氢氧化钠/乙醇溶液2.8 mL（约2秒/滴）。仔细观察反应体系，约1 ~ 1.5h 发生相转变。这时再滴加1.2 mL氢氧化钠/乙醇溶液，继续反应1h，用布氏漏斗抽滤，所得聚乙烯醇（PV A）为白色沉淀，分别用15 mL乙醇洗涤3次。产物放在表面皿上，捣碎并尽量散开，自然干燥后放入真空烘箱中，在50 o C下干燥1h，再称重。

图4-1 通用聚合反应装置图

1—搅拌器；2—聚四氟乙烯密封塞；3—温度计；4—温度计套管；

5—球形冷凝管；6—250 mL三口烧瓶

图4-2 聚醋酸乙烯酯醇解装置

五、注意事项

为避免醇解过程中出现冻胶甚至产物结块，添加催化剂的速度要慢，并分两次加入。如反应过程中发现可能出现冻胶时，应加快搅拌速度，并适当不佳一些乙醇。

六、讨论与问题

1. 聚合过程中，哪些因素会导致聚合物支化度的增加？

2. 降低反应温度及反应物浓度，可减少支化的发生，但聚合速度减慢，应如何设计工艺条件，使之既可保证产品质量又能取得较快的聚合速率？