实验四醋酸乙烯酯的乳液聚合讲解

《高分子化学实验》指导河西学院化学化工学院

金淑萍博士教授

2010.03.01

目录

实验一单体、引发剂的纯化 (3)

实验二甲基丙酸烯甲酯的本体聚合——有机玻璃的制备 (3)

实验三悬浮聚合——甲基丙烯酸甲酯的悬浮聚合 (5)

实验四醋酸乙烯酯的乳液聚合——白乳胶的制备 (7)

实验五聚乙烯醇缩甲醛胶水的制备 (9)

实验六酚醛树脂的合成 (11)

附录一高分子化学实验须知 (13)

附录二高分子实验室安全制度 (13)

附录三常用仪器操作规定 (14)

2

单体、引发剂的纯化实验一

目的要求：一、

了解单体、引发剂的纯化目的，学会并掌握甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯及常用引发剂的纯化方法。二、实验原理：略三、实验内容：，过滤除去不溶性杂质，滤在室温下溶于20mL CHCl1. BPO重结晶：将10g BPO3液滴入等体积的甲醇中结晶，过滤，晶体用冷甲醇洗涤，室温下真空干燥．贮于冰箱中待用。（体蒸馏水迅速加入沸腾的200 mL乙醇/2. AIBN重结晶：称取5g 化学纯的AIBN，）的混合溶液中，搅拌使其溶解，热过滤除去不溶性杂质，自然冷却结晶，过7/3积比滤，晶体用冷蒸馏水洗涤，室温下真空干燥。贮存于冰箱中待用。o甲基丙烯酸甲酯，500ml 分液漏斗中加250ml（沸点101在C）。减压蒸馏3. MMA）洗至中性，NaOH水溶液洗涤至无色。然后用去离子水（每次50-80ml用50ml 5％的以上，再加入对苯5％的无水硫酸钠，充分摇动，放置干燥24h分尽水层后加入单体量o 16.5KPa二酚减压蒸馏搜集50）的馏分，得到的纯品放置棕色瓶中冷藏储存。C（醋酸乙烯酯，分液漏斗中加250ml减压蒸馏醋酸乙烯酯（沸点72）。在500ml4.

饱和碳酸氢钠洗涤，然后用去离子水洗至中50mL用50mL饱和亚硫酸氢钠洗涤，再用o的馏性，再无水硫酸钠干燥，静置过夜。然后加入对苯二酚常压蒸馏收集71.8-72.5C 分。----有机玻璃的制备甲基丙酸烯甲酯的本体聚合实验二

一、目的和要求并着重了解聚合温度对产品质量的影1. 通过实验了解本体聚合基本原理和特点, 响。 2. 掌握有机玻璃制备的操作技术。二、聚合原理反应式：CHCH33BPO CH-Cn=CnCH 22o C80-90 COOCH COOCH333

本体聚合是指单体在少量引发剂下或者直接在热、光和辐射作用下进行的聚合反应，因此本体聚合具有产品纯度高、无需后处理等特点。本体聚合常常用于实验室研究，如聚合动力学的研究和竞聚率的测定等。工业上多用于制造板材和型材，所用设备也比较简单。本体聚合的缺点

是散热困难，易发生凝胶效应，工业上常采用分段聚合的方式。

有机玻璃板就是甲基丙烯酸甲酯（MMA）通过本体聚合方法制成，聚合热为56.5kJ/mol。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)具有优良的光学性能、密度小、机械性能、耐候性好。在航空、光学仪器，电器工业、日用品方面有着广泛用途。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反应速率常数下降；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。由于本体聚合没有稀释剂存在，聚合热的排散比较困难，“凝胶效应”放出大量反应热，使产品含有气泡影响其光学性能。因此在生产中要通过严格控制聚合温度来控制聚合反应速率，以保证有机玻璃产品的质量。

甲基丙烯酸甲酯本体聚合制备有机玻璃常常采用分段聚合方式，先在聚合釜内进行预聚合，后将预聚合物浇注到制品型模内，再开始缓慢后聚合反应聚合成型。预聚合有几个好处，一是缩短聚合反应的诱导期并使“凝胶效应”提前到来，以便在灌模前移出较多的聚合热，以利于保证产品质量；二是可以减少聚合时的体积收缩，因MMA由单体变成聚合体体积要缩小20％-22％，通过预聚合可使收缩率小于12%，另外浆液粘度大，可减少灌模的渗透损失。

三、仪器和试剂

仪器: 100 mL三角烧瓶（标准口）、回流冷凝管、磁力搅拌恒温水浴锅、玻璃漏斗、试管或其它形状的玻璃模具。

试剂: 甲基丙烯酸甲酯(MMA. 20g约21ml) 、过氧化二苯甲酰(BPO引发剂, 0.05g)。

四、实验步骤

1.制浆(预聚)

在洁净、干燥的100ml三角烧杯中加入甲基丙烯酸甲酯20g，再称量BPO重0.02g（0.1%），轻轻摇动至溶解，在该锥形瓶上安装回流装置并用水浴加热。磁力搅拌下于4

86～90℃加热预聚合，观察反应的粘度变化至形成粘性薄浆（似甘油状或稍粘些，反应需0.5～1小时），迅速冷却到40℃停止聚合反应。

2.成型（有机玻璃棒材的制备）

将上述制得的预制物, 通过小漏斗, 小心地由开口处灌入洁净, 干燥的试管或其它形状的玻璃模具中,然后将灌好的模具放入50℃的烘箱中, 保持6小时。然后升温至70℃，保持半小时。最后升温至95℃，保持半小时。最后取出试管，冷却后将试管砸碎，得一透明光滑的有机玻璃棒。

五.思考题

1. 本体聚合与其它聚合方法比较有何特点?

2. 采用预制浆的目的?

3. 本体聚合与其它聚合为何要在低温下聚合然后升温,如何避免有机玻璃中产生气泡?

4. MMA单体比重为0.94,聚合物比重为1.99,计算安全聚合后体积的收缩率,若要制得厚5mm,长20mm,宽15mm的有机玻璃平板,所需的单体量为几何?

实验三悬浮聚合——甲基丙烯酸甲酯的悬浮聚合

一、实验目的

了解悬浮聚合的配方及各组份的作用，了解不同类型悬浮剂的分散机理、搅拌速度、搅拌器形状对悬浮聚合物粒径等的影响，并观察单体在聚合过程中之演变。

二、实验原理