实验一 丙烯腈溶液聚合

实验1 丙烯腈的聚合

一、目的和要求

了解和掌握丙烯腈自由基聚合的原理及方法。

二、实验原理

丙烯腈聚合反应属于链锁聚合反应，链锁聚合反应一般由三个基元反应组成。

a)链的引发

i.引发剂分解成初级自由基（R·）

ii.自由基引发单体变成单体自由基：

R·+CH2=CH－CN R－CH2－CH－CN

自由基丙烯腈单体分子单体自由基

b)链的增长

单体自由基和单体不断加成形成高分子活性链。

R－CH2－CH· + CH=CH R－C2H－CH－CH2－CH·

CN CN CN CN

R－CH－CH－CH－CH2－HC·+CH2=CH－CN

CN CN

R－CH2－CH－CH2－CH－CH2－CH·

CN CN CN

R－(CH2－CH)n－1－CH2－CH· + CH2 = CH

CN CN CN

R－(－CH2－CH－) n－CH2－CH·

CN CN

c)链的终止

最终高分子活性链发生双基终止（偶合或歧化终止），活性消失，形成高分子化合物。

偶合

偶合

R－(－CH2－CH－) n－CH2－C H· + ·CH－CH2－(－CH－CH2－)－R

CN CN CN CN

R－(－CH2－CH－) n－CH2－CH－CH－CH2－(－CH－CH2－) n－R

CN CN CN CN

或者：

R－(CH2－CH) n－CH2－CH + CH－CH2－(CH－CH2)－R

CN CN CN CN

R－(CH2－CH) n－CH2－CH2 + CH-CH－(CH－CH2) n－R

CN CN CN CN

总反应式如下：引发剂

nCH2=CH －(CH2－CH) n－

50－60℃

CN CN

丙烯腈（单体）聚丙烯腈（高聚物）

三、仪器和药品

1．试剂：丙烯腈、浓硫酸、过硫酸钾、硫代硫酸钠。

2．仪器：三口烧瓶（250ml）、温度计（0～100℃）、冷凝器、搅拌装置。

（实验装置图见图1-1）

四、实验步骤

在三口烧瓶里装入蒸馏水125ml ，随后加入丙烯腈，并搅拌，观察其互溶情况，

然后依次将浓硫酸15～25滴，2％过硫酸钾（K2S2O8）溶液25ml和10％硫代硫酸钠（Na2S2O3）溶液5ml ，加入烧瓶中，并继续搅拌，溶液很快出现乳色，表示反应已经开始。反应温度将逐渐上升，约到40℃时进行水浴加热，使反应温度维持在60℃左右，约达到反应终点，最后进行过滤，以分出聚丙烯腈粉膏状物质。洗涤、过滤，放置表面皿中烘干、称重，计算产率。

纯粹的聚丙烯腈为白色粉末状物质，不溶于水，比重为～，220～230℃时软化，并同时进行分解。

图1－1 丙烯腈聚合实验装置

1－电炉； 2－铁架台； 3－三口烧瓶； 4－温度计；

5－冷凝管； 6－搅拌器； 7－控温仪；8－调速器

五、思考题

游离基（自由基）型连锁聚合反应的历程和实质如何其内因和外因是什么试以丙烯腈聚合反应加以说明。