高分子实验

高分子实验安排如下：

第一周：实验一甲基丙烯酸甲酯的本体聚合

第二周：实验二苯乙烯-顺丁烯二酸酐的共聚

第三周：实验三醋酸乙烯酯的乳液聚合

实验四对苯二甲酰氯与己二胺的界面缩聚第四周：实验五聚合物的吹膜与挤出实验

（注：请按黑色加粗字体的方案安排实验）

高分子化学实验指导

通过高分子化学实验，可以获得许多感性认识，加深对高分子化学基础知识和基本原理的理解；通过高分子化学实验课程的学习，能够熟练和规范地进行高分子化学实验的基本操作，掌握实验技术和基本技能，了解高分子化学中采用的特殊实验技术，在实验的过程中训练科学研究的方法和思维，培养学生严谨求实的科研精神，为以后的科研工作打下坚实的实验基础。

实验一 甲基丙烯酸甲酯本体聚合

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

本体聚合是不加其它介质，只有单体本身在引发剂或光、热等作用下进行的聚合。 本实验是以甲基丙烯酯甲酯（MMA ）进行本体聚合，生产有机玻璃棒。甲基丙烯酸甲酯在过氧化苯甲酰（BPO ）引发剂存在下进行如下聚合反应：

用MMA 进行本体聚合时，为了解决散热、避免自动加速作用而引起的爆聚现象，以及单体转化为聚合物时由于比重不同而引起的体积收缩等问题，工业上或实验室目前多采用预聚－浇铸聚合的方法。将本体聚合迅速进行到某种程度（转化率10%左右）做成单体中溶有聚合物的粘稠溶液（预聚）后，再将其注入相应的模具中，在低温下缓慢聚合使转化率达到93～95％，最后在100℃下高温聚合至反应完全，最后脱模制得有机玻璃。

三、实验仪器和试剂

四口瓶，电动搅拌器，温度计，球形冷凝管，恒温水浴，试管等。

甲基丙烯酸甲酯(MMA)，过氧化二苯甲酰(BPO)

nCH 2CH 3C COOCH 3CH 2CH 3C COOCH 3

n

BPO

四、实验步骤

1.预聚合反应

在装有搅拌器、冷凝管、温度计的250ml的四口瓶中加入溶有0.5g BPO的MMA 50ml，开动搅拌并升温至75~80℃，反应20~30分钟，观察粘度变化。当物料呈蜜糖状时，用冷水浴骤然降温至40℃以下停止搅拌，将四口瓶中预聚物灌入已备好的试管中。

2.聚合反应

将上述试管放入水浴中，升温至60℃，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100℃，保温1小时后，任其自然冷却到40℃以下，去除玻璃试管，即可得到光滑无色透明的有机玻璃棒。

（1、预聚合

在50ml锥形瓶中加入20ml MMA及单体质量0.1%的BPO，瓶口用胶塞盖上，用试管夹夹住瓶颈在85~90℃的水浴中不断摇动，进行预聚合约0.5h，注意观察体系的黏度变化，当体系黏度变大，但仍能顺利流动时，结束预聚合。

2、浇铸灌模

将以上制备的预聚液小心地分别灌入预先干燥的两支试管中，浇灌时注意防止锥形瓶外的水珠滴入。

3、后聚合

将灌好预聚液的试管口塞上棉花团，放入45~50℃的水浴中反应约２０h，注意控制温度不能太高，否则易使产物内部产生气泡。然后再在烘箱中升温至100~105℃反应2~3h,使单体转化完全，完成聚合。

4、取出所得有机玻璃棒，观察其透明性，是否有气泡。）

五、思考题及实验结果讨论

1. 本体聚合方法有什么特点?

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，试分析致成原因？

4. 凝胶效应进行完毕后，提高反应温度的目的何在?

实验二 苯乙烯-顺丁烯二酸酐树脂的合成

一、实验目的

通过聚苯-丁树脂的合成，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-丁树脂。

（在装有冷凝管、温度计与搅拌计的三口瓶中分别加入75mL 甲苯、2.9mL 新蒸苯乙烯、2.5g 马来酸酐及0.005g AIBN ，将反应混合物在室温下搅拌至反应物全部溶解成透明溶液，保持搅拌，将反应物加入升温至85～90℃，可观察到有苯乙烯/马来酸酐共聚物沉淀生成，反应1h 后停止加热，反应混合物冷却至室温后抽滤，所得白色粉末在60℃下真空干燥后，称重，计算产率。比较聚苯乙烯/马nCH 2=CH + C 6H 5 nCH=CH O=C C=O O [CH 2 CH CH CH ]n C 6H 5 O=C C=O O

来酸酐共聚物的红外光谱。）

五、思考题

1. 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?

实验三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，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酯10g，用水浴加热至65～70℃。