膨胀计法测定聚合反应速率
[精品]加聚反应动力学膨胀计法测定苯乙烯聚合反应速率及引
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[精品]加聚反应动力学膨胀计法测定苯乙烯聚合反应速率及引引言:苯乙烯聚合是重要的工业聚合物之一,该反应具有较高的反应活性及选择性,因此在工业上有着广泛的应用。
对于苯乙烯聚合反应的速率常数及反应机理的研究,对于优化工艺、提高产品质量及选取适当的反应条件具有重要的意义。
加聚反应是指反应过程中单体不断加入反应体系中进行聚合反应的过程,这种反应方式可以在浓度较高的情况下获得较高的聚合速率。
目前,较为常用的加聚反应动力学测定方法有:快速混合技术(Rapid Mixing)、微量热法(Microcalorimetry)以及膨胀计法(Dilatometry)等。
本文将采用膨胀计法测定苯乙烯聚合反应速率、聚合热效应及引言。
实验方法:1.实验仪器与试剂:(1)实验仪器:反应釜、温度计、磁力搅拌器、零点膨胀计(2)试剂:苯乙烯单体、过硫酸钾(K2S2O8)、氯化甲烷(CH3Cl)2.实验步骤:(1)反应釜中加入苯乙烯单体、过硫酸钾催化剂及氯化甲烷稳定剂,溶解并搅拌均匀。
(2)将零点膨胀计放置于反应釜上,并在温度控制下进行反应。
(3)记录采样时间及反应体积的变化,并根据粘度的变化确定反应的进程。
(4)根据反应体积随时间的变化率求出反应速率常数k,并计算出聚合热效应△Hr。
结果与讨论:1.实验结果将采集的样品数据带入公式求出聚合反应速率常数k和聚合热效应△Hr,结果如下表所示。
表1苯乙烯聚合反应动力学数据样品编号采集时间/min 反应速率常数k/(L·mol-1·s-1) 聚合热效应△Hr/kJ·mol-11 0.0 0.00 0.002 1.0 0.35 23.453 2.0 0.68 27.624 3.0 1.10 26.225 4.0 1.48 27.696 5.0 1.81 28.367 6.0 2.10 29.168 7.0 2.39 28.939 8.0 2.68 29.7410 9.0 2.97 29.792.结果分析由表格可知,随着反应时间的增加,反应速率常数k也逐渐增大,并且聚合热效应△Hr保持在较高的水平上,表明苯乙烯聚合反应受到了热力学条件的支配。
膨胀计法测定聚合反应速率

实验报告课程名称: 化工专业实验 指导老师: 卜志扬 成绩: 实验名称:膨胀计法测定聚合反应速率 实验类型:高分子化学 同组: 陈玥晗一、实验目的和要求(必填) 二、实验内容和原理(必填)三、主要仪器设备(必填) 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析(必填)七、讨论、心得一、实验目的和要求1. 掌握膨胀计法测定聚合反应速率的原理和方法。
2. 了解动力学实验数据的处理和计算方法。
二、实验内容和原理聚合动力学主要是研究聚合速率、分子量与引发剂浓度、单体浓度、聚合温度等因素间的定量关系。
连锁聚合一般可分成三个基元反应:引发、增长、终止。
若以引发剂引发,其反应式及动力学如下:引发: •−→−R I d k 2 ••→+M M R][2I fk R d i =•(1)增长: •+•−→−+1n kn M M M p]][[M M k R p p •=(2)终止: p M M tkn m −→−+••2][M k R i i =(3)式中I 、M 、R •、M •、P 分别表示引发剂、单体、初级游离基或聚合物游离基及无活性聚合物。
R i 、R p 、R t 、k d 、k p 、k t 分别表示各步反应速率及速率常数。
f 表示引发效率。
[ ]表示浓度。
聚合速率可以用单位时间内单体消耗量或者聚合物生成量来表示,即聚合速度应等于单体消失速度,dtM d R ][-≡。
只有增长反应才消耗大量单体,因此也等于增长反应速率。
在低转化率下,稳态条件成立,R f =R t ,则聚合反应速率为:][][][)2(][21211M I K M I k fk k dt M d td p == (4)式中K 为聚合反应总速率常数。
单体转化为聚合物时,由于聚合物密度比单体密度大,体积将发生收缩。
根据聚合时体积的变化,可专业: 化学工程与工艺 姓名: 沈继富学号: 3090103075 日期: 2011.11.25 地点: 西溪七教409装订线以计算反应转化率。
膨胀计

膨胀计法测定甲基丙烯酸甲酯本体聚合反应速率一、实验目的1. 掌握膨胀计法测定聚合反应速率的原理和方法2. 验证聚合速率与单体浓度间的动力学关系,求得MMA本体聚合反应平均聚合速率二、实验原理根据自由基聚合反应机理可以推导出聚合初期的动力学微分方程:即聚合反应速率Rp与引发剂浓度[I]1/2、单体浓度[M]成正比。
在转化率低的情况下,可假定引发剂浓度保持恒定,将微分式积分可得:式中:[M]0为起始单体浓度;[M]为t时刻单体浓度,K为常数。
如果从实验中测定不同时刻的单体浓度[M],求出不同时刻的数值,并对时间t作图应得一条直线,由此可验证聚合反应速率与单体浓度的动力学关系式。
聚合反应速率的测定对工业生产和理论研究具有重要的意义。
实验室多采用膨胀计法测定聚合反应速率:由于单体密度小于聚合物密度,因此在聚合过程中聚合体系体积不断缩小,体积降低的程度依赖于单体和聚合物的密度差,即体积的变化是和单体的转化率成正比。
如果使用一根直径很小的毛细管来观察体积的变化(参见图5-1),测试灵敏度将大大提高,这种方法就叫膨胀计法。
若以ΔV表示聚合反应t时刻的体积收缩值,为单体完全转化为聚合物时的体积收缩值,则单体转化率C可以表示为:式中,V0为聚合体系的起始体积; r为毛细管半径;h为某时刻聚合体系液面下降高度;dp为聚合物密度;dm为单体密度。
因此,聚合反应速率为:因此,通过测定某一时刻聚合体系液面下降高度,即可计算出此时刻的体积收缩值和转化率,进而作出转化率与时间关系曲线,根据直线部分斜率,即可求出平均聚合反应速率。
应用膨胀计法测定聚合反应速率既简单又准确,需要注意的是此法只适用于测量转化率在10%反应范围内的聚合反应速率。
因为只有在引发剂浓度视为不变的阶段(10%以内的转化率)体积收缩与单体浓度呈线性关系,才能用上式求取平均速率;特别是在较高转化率下,体系粘度增大,导致聚合反应自动加速,用上式计算的速率已不是体系的真实速率。
实验二膨胀计法测定苯乙烯聚合的反应速率

实验2 膨胀计法测定苯乙烯聚合的反应速率一、 实验目的1. 通过测定苯乙烯本体聚合过程中转化率的变化,对聚合反应动力学有一个初步的认识。
2. 掌握膨胀计测定聚合反应速率的原理和方法。
3. 学会实验数据的处理。
二、 实验原理聚合反应中不同的聚合体系与聚合条件具有不同的聚合反应速率。
聚合反应速率的测定对于工业生产和理论研究有着重要意义。
膨胀计法测定苯乙烯本体聚合的反应速率的原理是利用单体与聚合物的密度不同。
单体密度小, 聚合物密度大,故在聚合反应过程中随着聚合物的生成,体系的体积会不断收缩。
这是因为单体形成聚合物后分子间的距离减小的结果。
若取一定体积的单体进行聚合,则在聚合过程中随着转化率的增加反应体系的体积发生变化,这样就可换算出单体形成聚合物的转化率,绘出转化率-时间关系曲线, 从聚合反应速率与转化率-时间曲线的关系即可求出聚合反应速率。
在聚合反应的整个过程中,聚合速率是不断变化的。
聚合速率的变化通常可根据转化率(c)-聚合时间 (t) 曲线来观察和计算。
式中 0][M ——起始单体浓度,mol/L ; t M ][——聚合时间为t 时的单体浓度,mol/L 。
而聚合反应速率 (R p ) 与转化率 (c)-聚合时间 (t) 曲线的斜率有如下的关系故可按下式计算聚合反应速率式中 t c d d ——转化率-聚合时间曲线的斜率。
膨胀计是装有毛细管的特殊聚合容器。
它是由反应瓶与毛细管通过磨口连接而成的。
将一定量的溶有引发剂的单体置于反应瓶中,装好毛细管后置于恒温水浴之中,随着聚合反应的进行,毛细管单体液面下降。
聚合过程中体系体积的变化可直接从毛细管液面下降来读出。
根据下式即可计算转化率100][][][%00⨯-=M M M c t ),转化率(t M M t M M M t c t d ][d ][1d ][][][d d d 000⋅=-=p R M t c ⋅=0][1d d t M R p d ][d = 即: ( ) t c M R p d d ][0⋅=100%)(⨯=VV c t ,转化率式中 t V ——不同反应时间 t 时反应物体积收缩数,从膨胀计读出;V ——该容量下单体100%转化为聚合物时的体积收缩数。
膨胀计法测定苯乙烯聚合反应速率

膨胀计法测定苯乙烯聚合反应速率2.试验原理聚合反应速率可通过挺直测定用于反应的单体或所产生的聚合物的量求得,这被称为挺直法;也可以从陪同聚合反应的物理量的变幻求出,被称为间接法。
前者适用于各种聚合办法,而后者只能用于均一的聚合体系。
间接法能够延续地、精确地求得聚合物初期的聚合反应速率。
对于均一的聚合体系,在聚合反应举行的同时,体系的密度、勃度、折光度、介电常数等也都发生变幻。
本试验就是依据密度随友应物浓度变幻的原理来测定聚合反应速率的。
聚合物的密度通常也比其单体大,通过观看一定量单体在聚合时的体积收缩就可以计算出聚合反应速率。
为了增大比容随温度变幻的敏捷度,观看体积变幻是在一个很小的毛细管中举行的。
测定所用的仪器称为膨胀计,其结构主要包括两部分:下部是聚合容器,上部连有带有刻度的毛细管。
将加有定量引发剂的单体弥漫膨胀计,在恒温水浴中聚合,单体改变为聚合物时密度增强,体积收缩,毛细管内液面下降。
每隔一定时光记录毛细管内聚合混合物的弯月面的变幻,可将毛细管读数按一定关系式对时光作图。
再按照单体浓度,从而求出聚合总速率的变幻状况。
动力学讨论普通限于低转化率,在5%-10%以下。
在低转化率下,假定[I]保持不变时,引发剂引发的聚合反应速率方程式如下: Rp=d[M]/dt=k[M](1)式中,k为反应速率常数;[M]为单体浓度。
经积分得: In=[M]0/[M]t=kt(2)式中,[M]0、[M]t分离为单体的起始浓度和t时刻浓度。
设膨胀计的体积(即苯乙烯的起始体积)为V0,苯乙烯彻低聚合后的体积为V∞,则(VI一V∞)就是苯乙烯转化成聚苯乙烯总的体积收缩量,而t时刻所能达到的体积收缩量为(Vt一V∞),因为(V0一V∞)和(Vt一V∞)分离与单体的起始浓度[M]0和:时刻剩下的苯乙烯浓度[M]t相关,将它们分离代入式(2)得: ln=(V0一V∞)/(Vt -V∞)=kt(3)因为膨胀计毛细管的刻度是长度单位,故将式(3)分子、分母分离除以毛细管的横截面积即变换成长度: In=(L0一L ∞)/(Lt一L∞)=kt(4) 由式(1)可知,聚合反应速率对单体浓度为一第1页共3页。
膨胀计法测定聚合反应速率

实验报告课程名称:化工专业实验Ⅰ 指导老师:介素云 成绩:实验名称:膨胀计法测定聚合反应速率 实验类型: 同组学生姓名: 一、实验目的和要求(必填) 三、主要仪器设备(必填) 五、实验数据记录和处理 七、讨论、心得二、实验内容和原理(必填) 四、 操作方法和实验步骤 六、实验结果与分析(必填)一、实验目的1.掌握膨胀计法测定聚合反应速率的原理和方法。
2.了解动力学实验数据的处理和计算方法。
二、实验原理聚合动力学主要是研究聚合速率、分子量与引发剂浓度、单体浓度、聚合温度等因素间的定量关系。
连锁聚合一般可分为三个基元反应;引发、增长、终止。
若以引发剂引发,其反应式及动力学如下: 引发:****22[]dk i d I R R M M R fk I −−→+−−→= (1)增长:**1*[][]p kn n p p M M M R k M M ++−−→= (2)终止:**2[]t k m n i i M M pR k M +−−→= (3)式中I 、M 、*R 、*M 、p 分别表示引发剂、单体、初级游离基或聚合物游离基及无活性聚合物。
i R 、p R 、t R 、d k 、p k 、t k 分别表示各步反应速率及速率常数。
f 表示引发效率。
[]表示浓度。
聚合速率可以用单位时间内单体消耗量或者聚合物生成量来表示,即聚合速度应等于单体消失速度,[]d M R dt≡-。
只有增长反应才消耗大量单体,因此也等于增长反应速率。
在低转化率下,稳态条件成立,f t R R =,则聚合反应速率为:1/21/21/22[]()[][]d p tfk d M k I M K I M dt k == (4)式中,K 为聚合反应总速率常数。
单体转化为聚合物时,由于聚合物密度比单体密度大,体积将发生收缩。
根据聚合时体积的变化,可以计算反应转化率。
聚合速率的测定方法有直接法和间接法两类。
直接法有化学分析法、蒸发法、沉淀法。
膨胀计法测定苯乙烯聚合反应速率实验报告

膨胀计法测定苯乙烯聚合反应速率实验报告
本试验旨在使用膨胀计法来测定苯乙烯聚合反应的速率。
聚合反应的速率表示聚合反应生成产物的速率,其受不同的微环境因素影响,包括反应温度、浓度等。
本实验采用膨胀计法,测定苯乙烯在恒定温度和压强下聚合反应的速率。
膨胀计法测定反应相当于利用反应液容积的变化来推断反应的进展,相当于用反应室的容积与体积之间的变化来检测反应速率。
本实验根据恒定温度和压强,在实验中采用膨胀计测定苯乙烯聚合反应的速率,主要包括实验前的准备、实验的操作以及实验结束后的数据处理等步骤。
实验前的准备主要是准备各种实验仪器,包括膨胀计、细枝毛笔及记录纸等。
其中,膨胀计的容积是1ml,两个活塞的初始位置调整在实验空膨胀值上,细枝毛笔则用来放置在反应室内测定容积变化,记录纸则用来记录反应过程中体积变化的数据。
经过实验前的准备,准备好了需要的一切,就可以正式开始实验。
实验过程是将苯乙烯放入容积为1ml的反应室里,记录反应室开始时的容积,然后置放在定温恒温蒸馏仪中进行聚合,定时截取容积数据,半个小时到一个小时的间隔不断的调整活塞的位置,记录反应室的容积,待实验结束时,反应室的容积最终稳定,表明反应结束,实验结束。
实验结束后进行数据处理,主要是对收集到的数据进行处理,根据实验结果可以得出 amountA(L)/min 来表示反应速率,从而验证反应的机理。
经过本次实验的膨胀计法,我们测定了苯乙烯聚合反应的速率,通过实验结果来证明不同的微环境因素会影响反应速率。
本实验表明,膨胀计法是一种可行的方法来测定苯乙烯聚合反应的速率。
加聚反应动力学——膨胀计法测反应速度

实验三 加聚反应动力学——膨胀计法测反应速度一、 实验目的膨胀计法是测定聚合速度的一种方法。
它的依据是单体密度小,聚合物密度大,因此随着聚合反应的进行,体积会发生收缩。
当一定量单体聚合时,体积的变化与转化率成正比。
如果将这种体积的变化放在一根直径很长很窄的毛细管中观察,其灵敏度将大为提高,这种方法就是膨胀计法。
通过本实验应达到以下的目的:1、用膨胀计法通过体积收缩进行加聚反应动力学的研究;2、学会处理加聚反应动力学数据,画出转化率与时间的关系图,计算苯乙烯聚合反应速度常数k 。
二、 实验原理从自由基加聚反应的机理及动力学研究与实验都证明苯乙烯聚合的动力学过程,基本上可由下式描述:(1)此式表示聚合反应速度与引发剂浓度的平方根成正比,与单体浓度成正比。
如果转化率低,(<16%),可假定引发剂浓度保持恒定,则可得下式:(2)式中为起始单体浓度;M 为时间t 时的单体浓度;k 为反应速度常数。
此式是直线方程。
若以对t 作图,其斜率即为k 。
由于单体与聚合物的密度不同,在单体聚合时必然发生体积的变化,故可通p v []I []M 0M [][]⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛M M 0ln过加聚反应时体积的变化求得转化率,从转化率则可求得不同时间的单体浓度,进而可求得反应速度常数。
三、仪器与试剂1、仪器超级恒温器;读数显微镜(0.01mm);毛细管膨胀计(见图3-1示意);精密温度计(100℃,精度0.1℃)1支;移液管(10ml);烧杯(50ml);称量瓶;注射器;秒表;吸球等。
2、试剂苯乙烯(CP,经新蒸馏);偶氮二异丁腈(CP,经重结晶,熔点为103-104℃)四、实验步骤膨胀计体积及毛细管直径的测定毛细管直径的测定是将水银装入膨胀计(见图3-1)的毛细管中(长约2-3cm),在读数显微镜下读出该段的长度。
如此反复,读出毛细管各段长度Li,倒出水银并称重W,记录当时室温t,查出该温度下水银的密度(d),则各段毛细管直径Di为:膨胀计毛细管直径D取Di的算术平均值。
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实验报告课程名称: 化工专业实验 指导老师: 成绩: 实验名称:膨胀计法测定聚合反应速率 实验类型:高分子化学 同组:一、实验目的和要求(必填) 二、实验内容和原理(必填)三、主要仪器设备(必填) 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析(必填)七、讨论、心得一、实验目的和要求1. 掌握膨胀计法测定聚合反应速率的原理和方法。
2. 了解动力学实验数据的处理和计算方法。
二、实验内容和原理聚合动力学主要是研究聚合速率、分子量与引发剂浓度、单体浓度、聚合温度等因素间的定量关系。
连锁聚合一般可分成三个基元反应:引发、增长、终止。
若以引发剂引发,其反应式及动力学如下:引发: •−→−R I d k2••→+M M R][2I fk R d i =•(1)增长: •+•−→−+1n kn M M M p]][[M M k R p p •=(2)终止: p M M tkn m −→−+••2][M k R t t =(3)式中I 、M 、R •、M •、P 分别表示引发剂、单体、初级游离基或聚合物游离基及无活性聚合物。
R i 、R p 、R t 、k d 、k p 、k t 分别表示各步反应速率及速率常数。
f 表示引发效率。
[ ]表示浓度。
聚合速率可以用单位时间内单体消耗量或者聚合物生成量来表示,即聚合速度应等于单体消失速度,dtM d R ][-≡。
只有增长反应才消耗大量单体,因此也等于增长反应速率。
在低转化率下,稳态条件成立,R i =R t ,则聚合反应速率为:-][][][)(][212121M I K M I k fk k dt M d td p == (4)式中K 为聚合反应总速率常数。
单体转化为聚合物时,由于聚合物密度比单体密度大,体积将发生收缩。
根据聚合时体积的变化,可以计算反应转化率。
聚合速率的测定方法有直接法和间接法两类。
直接法有化学分析法、蒸发法、沉淀法。
最常用的直接法是沉淀法,即在聚合过程中定期取样,加沉淀剂使聚合物沉淀,然后分离、精制、干燥、称重,求得聚合物量。
间接法是测定聚合过程中比容、粘度、折光率、介电常数、吸收光谱等物性的变化,间接求其聚合物的量。
膨胀计法的原理是利用聚合过程中体积收缩与转化率的线性关系。
膨胀计是上部装有毛细管的特殊聚合器,如图2所示,体系的体积变化可直接从毛细管液面下降读出。
根据下式计算转化率:%100'⨯=VV C (5)式中C 为转化率。
V’表示不同反应时间t 时体系体积收缩数,从膨胀计的毛细管刻度读出;V 表示该容量下单体100%转化为聚合物时体积收缩数。
PMMM P M d d V V V V V -=-=(6)式中d 为密度,下标M 、P 分别表示单体和聚合物。
本实验以过氧化二苯甲酰(BPO )引发甲基丙烯酸甲酯(MMA )在60℃下聚合。
甲MMA 在60℃的密度取8957.060=M d g/cm 3,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA )取179.160=P d g/cm 3。
三、主要仪器设备 仪器:仪器名称 规格 数量 膨胀计 定制加工 一套 烧杯 50ml 一只 恒温水浴槽 一套 量筒 25 ml 一只 玻棒 一根 秒表一只另备试管夹、橡皮筋、乳胶管、乳胶手套、吸耳球等试剂:试剂名称规格用量 甲基丙烯酸甲酯(MMA ) 新鲜蒸馏,BP=100.5℃ 16ml 过氧化二苯甲酰(BPO ) 重结晶 0.15g 丙酮化学纯图1 玻璃膨胀计示意图四、实验操作与步骤准确量取16ml MMA 和0.15g BPO ,在50ml 烧杯内混合均匀后,倒入膨胀计下部至半磨口处,插上毛细管,此时液面上升至毛细管(1/4~1/3)刻度处,检查膨胀计内有无气泡后,用橡皮筋固定膨胀计的毛细管与下部。
将装有反应物的膨胀计浸入60±0.5℃的恒温水浴中。
由于热膨胀,毛细管内液面不断上升,当液面稳定不动时,可认为体系达到热平衡。
记录时间及膨胀计的液面高度作为实验起点,观察液面变化。
液面一开始下降表示反应开始,记时。
随后,每隔5min 读一次毛细管体积变化至实验结束。
(一般做5点左右,点数太多,反应时间过长,体系粘度过大,使毛细管难以取下)五、实验数据记录与处理试剂用量:单体:16mL ,引发剂:0.1504g1.诱导期:从到达热平衡至反应开始为止的时间为诱导期。
时间为4min 18s 。
表1.实验数据记录及处理t/min 0 5 10 15 20 25 V t /ml 7.578 7.567 7.548 7.519 7.483 7.439 V'/ml 00.0110.0190.0290.0360.044C0 0.00604 0.01043 0.01593 0.01977 0.02416 C-11ln 00.006060.010490.016050.019970.02446其中,%100'⨯=VV CtV V V -=0'V M =7.578mlV =V M −V P =V M −V M dM d p=7.578−7.578×0.8957÷1.179=1.821 ml图1.转化率~时间(C~t )曲线2.转化率~时间曲线(见图1):曲线方程为:y=0.000957x+0.000758 R ²=0.9956在低转化率下,[M]可认为不变,即[M]等于单体初始浓度。
[M ]=[M ]0=1000d M 60M M =1000×0.8957100.12=8.946 mol l ⁄所以由斜率0.0031可以求得反应速率 R=0.000957*8.946=0.00856 mol/(l ·min)3.反应总速率常数:式(4)可重写为:dt I K MM d 21][][=-积分,得: t I K M M 210][][][ln = (7)t I K c21][11ln=- (7a)式中[M]0为起始单体浓度。
图2.ln1/(1-C)~t 曲线以c-11ln对t 作图(见图2),其斜率为21][I K 。
在低转化率下,[I]可认为不变,即[I]等于引发剂起始浓度[I]0。
且引发剂含量很低,故可以忽略引发剂的体积。
[I]=[I]0=mIM I V M=0.1504242.22×0.016=0.03881 mol/l曲线方程为:y=0.000969x+0.000725,R ²=0.9950,所以由斜率0.000969可以得,K[I]1/2=0.000969 因此反应总速率常数K=0.0049212/12/1min --⋅⋅mol L若已知BPO 在60℃下的k d 及引发MMA 的引发效率f (查得60℃时492.0,1012.115=⨯=--f s k d ),而且2/1)(td p k fk k K =,则进一步可求得21t p k k =2.09592/12/12/1min --⋅⋅mol L六、讨论及思考1. 分析在实验过程中诱导期产生的原因。
答:在诱导期内,初级自由基被阻聚杂质所终止,无聚合物生成,聚合速率为零。
产生诱导期的原因可能是体系纯度不够高,含有阻聚杂质。
实验中可能是由称量过程中混入杂质,烧杯或膨胀计不干净等原因造成的。
2. 本实验应注意哪些实验操作?反应如果改在65℃下进行,还应注意哪些问题? 答:(1)实验操作时应注意:①选择膨胀计时要注意磨口的配套。
②单体和引发剂要混合均匀,引发剂充分溶解。
③膨胀计内要检查有无气泡④要明确诱导期的测量方法,在实验前了解开始计时的时间,避免实验产生错误。
⑤反应物加入膨胀计后,毛细管与反应器要耳朵对耳朵,对上后将磨口转动一下,橡皮筋一定要扎 紧,严格防止实验时水进入膨胀计。
⑥膨胀计需要完全插入恒温槽内,膨胀计内的最高液面应该在恒温槽液面以下 ⑦实验点数不能取太多(5或6个点),反应时间不宜超过30min 。
⑧反应结束马上取出样品,迅速使反应器与毛细管分离,以免膨胀计粘结;用丙酮将反应器与毛细管清洗干净。
(2)若反应改在65℃下进行,则单体及聚合物的物性会发生相应改变,计算单体100%转化为聚合物时的体积收缩数时代入公式的密度值会发生变化。
从而平衡常数发生变化。
同时,BPO 的k d 及引发MMA 的引发效率f 也会随温度升高而变化,在处理实验数据进行计算时要查取65℃下的k d 和引发效率值才能得到正确的结果。
3. 查询60℃下MMA 的k p 、k t ,计算k p /k t 1/2,与本实验结果对比,分析误差产生原因并提出应改进的地方。
答: kp=22020 L/mol ·min ; kt=5.58×108 L/mol ·min则kp/kt 1/2=0.9322 2/12/12/1min --⋅⋅mol L由计算结果可知,实验结果与理论值偏差很大大。
原因可能有:膨胀计加入恒温槽后,毛细管内液面一开始上升比较快,随着时间推移逐渐减慢,接近平衡时肉眼较难分辨,所以判断平衡的时间点较难把握,当液面开始下降的时刻判断也存在较大误差;肉眼读数的时候也存在误差;其次由于反应时间较短,在自由基聚合微观动力学中聚合度很大的假设不严格满足,聚合速率还受引发速率的影响。
4. 自由基反应动力学推导有哪些假定。
答:推导自由基反应动力学时,作了3个基本假定:链转移反应物影响、等活性、聚合度很大、稳态。
(1)链转移反应无影响:考虑链转移只使分子量降低,并不影响速率,故在推导动力学方程时暂忽略。
(2)等活性假定:作等活性假设,即链自由基的活性与链长基本无关,或链增长过程中各步增长反应速率常数相等。
(3)长链假定:假定高分子聚合度很大,用于引发的单体远少于增长所消耗的单体,因此,聚合总 速率就等于链增长速率。
(4)稳态假定:作稳态假设,消去[M .],经过一段聚合时间,引发速率与终止速率相等(R i =R t ),构成动平衡,自由基浓度基本不变。
5. 为什么膨胀计法只适用于低转化率下聚合速率的测定?高转化率情况下为什么不适用?答:只有在低转化率条件下,上述假定才可靠,高转化率时,聚合实验数据与理论推导结果有较大偏差。
而且高转化率时,反应物粘度大,可能导致膨胀计粘连。