高分子合成实验

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高分子化学实验

高分子化学实验

实验一溶液缩聚——三聚氰胺/甲醛树脂的合成三聚氰胺(M)—甲醛树脂(F)俗名密胺树脂(melamine resin),是由三聚氰胺和甲醛缩合而得的热固性树脂,是含有脲结构的氨基树脂的一个重要品种。

密胺树脂主要用于涂料和粘合剂。

如目前生产胶合板、强化木地板以及层压塑料板等,多采用密胺树脂做粘合剂,而过去则多采用脲醛树脂。

该树脂比脲醛树脂具有更低的吸水性,在潮湿条件下仍然具有良好的机械强度和电气绝缘性能,而且其耐热性能也十分良好,所以也常常用于质量要求较高的电器和日用品的制造。

除此之外,用密胺树脂制作的日用餐具安全无毒,外观与瓷器几乎完全一样,几乎可以假乱真。

一、实验目的1.掌握进行体型缩聚反应预聚阶段的一般原理、基本配方和操作过程;2.掌握三聚氰胺-甲醛树脂的合成方法;3.了解溶液聚合和缩合聚合的特点。

二、实验原理三聚氰胺是由尿素和氨合成,它与甲醛的缩合反应产物属于无规预聚物,其组成和结构取决于单体配比、反应的pH值和反应温度等因素。

在微碱性条件下,三聚氰胺与甲醛亲核加成,先形成羟基衍生物,原则上每一氨基可形成两个羟甲基,1分子就可能有6个羟甲基,但实际上也有不少单羟甲基衍生物存在。

层压用树脂的M/F摩尔投料比为1:2-3。

缩合反应是在碱性介质中进行,先生成可溶性预缩合物:这些缩合物是以三聚氰胺的三羟甲基化合物为主,在PH值为8-9时,特别稳定。

一旦pH值偏低,反应将立即进入N-羟甲基和NH-基团的脱水阶段,从而大大降低其溶解性能,最后转变为不溶不熔的体型交联产物。

如:三.仪器和试剂主要器材:配有电动搅拌器、水冷回流冷凝管、自动控温电加热水浴和100℃温度计的250ml 玻璃三口瓶——即所谓“标准高分子合成装置”1套,比色管、滤纸、pH试纸、移液管、烧杯、镊子等。

主要试剂:试剂名称:三聚氰胺甲醛水溶液(37%) 六次甲基四胺三乙醇胺试剂规格:C.P C.P C.P C.P用量(g):63 101.4 0.25 0.3四、实验步骤1.合成树脂安装仪器(搅拌器、回流冷凝管、温度计、250m1三口烧瓶),检查电动搅拌器运作是否正常,循环水回流冷凝是否正常。

高分子化合物的聚合反应实验

高分子化合物的聚合反应实验

高分子化合物的聚合反应实验在高分子化学领域中,聚合反应是一种重要的实验技术,用于合成高分子化合物。

聚合反应是指两个或多个单体分子通过共价键连接在一起,形成一个长链状分子的过程。

本文将介绍高分子化合物的聚合反应实验,并探讨实验过程中的关键环节和实验结果的分析。

实验目的:通过高分子化合物的聚合反应实验,学习聚合反应的基本原理和实验操作技巧;了解不同类型的聚合反应及其应用;掌握实验中对反应体系进行监测和分析的方法。

实验原理:聚合反应可以分为两类:加成聚合和缩聚聚合。

加成聚合是指单体分子之间通过共价键的加成反应形成高分子链;缩聚聚合是指在单体分子之间发生缩合反应,生成高分子链。

实验步骤:1. 实验准备:- 准备实验所需的单体、催化剂和溶剂;- 检查实验室设备和仪器的完好性和安全性;- 穿戴实验室安全装备,如实验服、手套和护目镜。

2. 反应体系构建:- 将所需单体按照一定比例混合,并加入适量溶剂;- 加入催化剂促进聚合反应的进行;- 进行必要的调节,如调节反应温度和pH值。

3. 聚合反应过程监测:- 采用适当的方法监测聚合反应的进行,如紫外-可见光谱、红外光谱和核磁共振等;- 定期取样进行分析,确定反应进程和反应产物的形成。

4. 实验结果分析:- 分析实验结果,计算聚合反应的收率和转化率;- 研究反应条件对反应速率和产物性质的影响。

实验安全注意事项:1. 实验人员应佩戴个人防护装备,如实验服、手套和护目镜;2. 实验过程中应注意操作规范,避免产生火灾、爆炸和有毒气体等危险;3. 注意实验室通风,保证实验环境的安全性;4. 实验后要及时清理实验台面和仪器设备,保持实验室的整洁。

实验结果分析:通过实验可以得到聚合反应的收率和转化率等数据,根据实验结果可以分析聚合反应的影响因素和反应机理。

此外,实验结果还可以用于评估聚合反应在合成高分子材料中的应用潜力和性能优化。

结论:高分子化合物的聚合反应是一种重要的实验技术,通过该实验可以学习到聚合反应的基本原理和实验操作技巧。

PMMA制备实验

PMMA制备实验

四 脱模
将试管轻轻敲破,即可得到透明的棒状有机 玻璃。 可能的实验现象 得到光洁透明无气泡的有机玻璃成品,但表 面有一层乳白色的小点,处于模具顶部的边缘部 分并非坚硬的玻璃状,橡胶质感较强.
分析:可能是因为顶部边缘与氧气接触较多,氧 在低温时的阻聚作用,使聚合反应停留在弹性态 造成的.
谢谢大家!
三 实验仪器和试剂
仪器 •50ml锥形瓶 •保鲜膜 •弹簧夹或螺旋夹 •水浴锅 •温度计 •小试管(1.5*10cm) 预先烘烤作模具 试剂 •甲基丙烯酸甲酯(MMP) •过氧化苯甲酰(BPO) 注:BPO为引发剂促使 MMP聚合
该反应转化率随时间的变化图象
四 实验装置图
原料(MMP) 蒸馏装置
现象 引发剂BPO在单体MMP里经摇荡至溶解,得无 色液体。加热刚开始反应无明显变化,之后溶液颜色 稍偏微黄,粘度逐渐增大,粘稠状类似甘油,由搅拌 器速度下降也可以看出粘度增大. 分析 应用MMP本体聚合的引发剂主要是偶氮类与过 氧化物油溶性引发剂;反应逐渐进行,粘度增大,大 分子链活性降低,阻碍了双基终止,然而由于单体仍 可以和小分子链接触生长,链仍在增长,则导致了自 动加速现象. 易错点提示
五 流程图
六 具体步骤
一 预聚
取25g新蒸馏过的甲基丙烯酸甲酯单体放入干 净的干燥锥形瓶中,加入引发剂过氧化苯甲酰 30mg.为防止预聚时水汽进入锥形瓶内,摇匀后可 在瓶口包上一层保鲜膜,再用橡皮圈扎紧。用70 ~80℃水浴加热锥形瓶,进行预聚合,并间歇振 荡锥形瓶,观察体系的粘度。当瓶内预聚物粘度 与甘油粘度相近时,立即停上加热并用冷水使预 聚物冷至室温,以终止聚合反应。
特别地,由于悬浮聚合散热易,可断续生产,得到较纯产物,只是后 处理不好会有余渍。

高分子物理化学实验

高分子物理化学实验

《高分子物理化学》课程实验实验一乳液聚合法合成聚醋酸乙烯酯一、实验目的1.了解乳液聚合的特点、体系组成及各组分的作用。

2.掌握醋酸乙烯酯的乳液聚合的基本实验操作方法。

3.根据实验现象对乳液聚合各过程的特点进行对比、认证。

二、实验原理乳液聚合是指将不溶或微溶于水的单体在强烈的机械搅拌及乳化剂的作用下与水形成乳状液,在水溶性引发剂的引发下进行的聚合反应。

聚合反应发生在增溶胶束内形成M/P(单体/聚合物〕乳胶粒,每个M/P乳胶粒仅含1个自由基,因而聚合反应速率主要取决于乳胶粒的数目,亦即取决于乳化剂的浓度。

乳液聚合能在高聚合速率下获得高分子量的聚合产物,且聚合反应温度通常都较低,特别是使用氧化还原引发体系时,聚合反应可在室温下进行。

乳液聚合即使在聚合反应后期体系粘度通常仍很低,可用于合成粘性大的聚合物,如橡胶等。

醋酸乙烯酯胶乳广泛应用于建筑纺织涂料等领域,主要作为胶粘剂、涂料使用,既要具有较好的粘接性,而且要求粘度低、固含量高、乳液稳定。

醋酸乙烯酯可进行单体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合,作为涂料或胶粘剂多采用乳液聚合。

醋酸乙烯酯的乳液聚合是以聚乙烯醇和OP-10为乳化剂(烷基酚聚氧乙烯醚,M=646),过硫酸钾为引发剂,进行自由基聚合,经过链的引发、增长、终止等基元反应,生成聚醋酸乙烯酯乳胶粒,最终得到外观是乳白色的乳液。

主要的聚合反应式如下:三、实验器材1.仪器恒温水浴 1套电动搅拌器 1套温度计(O~100℃) 1支冷凝管 1支四口烧瓶(250ml) 1个滴液漏斗 1个量筒( 10ml、50ml) 各 1支烧杯( 50ml、100ml) 各 1支蒸发皿 1套2.试剂醋酸乙烯酯 40g聚乙烯醇(1799) 4gOP-10 1.5g过硫酸钾(KPS) 0.3g碳酸氢钠溶液(10%) 适量图聚醋酸乙烯酯乳液聚合装置1.四口瓶2.球形冷凝管3.温度计4.漏斗5.搅拌棒四、实验步骤1.实验装置如上图所示,四口烧瓶中装好搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗和温度计并固定在恒温水浴里。

高分子化学实验报告

高分子化学实验报告

高分子化学实验报告实验目的:通过本次实验,我们旨在探究高分子化合物的合成方法及其性质特点,加深对高分子化学的理论知识的理解,提高实验操作能力。

实验原理:高分子化合物是由许多重复单元组成的大分子化合物,其合成方法主要包括聚合反应和缩聚反应。

聚合反应是通过单体分子之间的共价键形成高分子链,而缩聚反应则是通过小分子间的共价键形成高分子链。

高分子化合物的性质特点包括分子量大、熔点高、溶解性差等。

实验步骤:1. 实验前准备,准备所需试剂和设备,确保实验环境整洁。

2. 聚合反应实验,将单体A和单体B按一定摩尔比例混合,加入催化剂,在适当温度下进行反应,得到高分子化合物。

3. 缩聚反应实验,将小分子C和小分子D按一定摩尔比例混合,加入催化剂,在适当温度下进行反应,得到高分子化合物。

4. 高分子化合物性质测试,测试所得高分子化合物的分子量、熔点、溶解性等性质。

实验结果与分析:通过实验,我们成功合成了两种不同结构的高分子化合物,分别进行了性质测试。

实验结果表明,聚合反应所得高分子化合物具有较高的分子量和熔点,而缩聚反应所得高分子化合物溶解性较差。

这与高分子化合物的性质特点相吻合。

实验结论:本次实验通过聚合反应和缩聚反应成功合成了两种高分子化合物,并对其性质进行了测试。

实验结果表明,高分子化合物的合成方法和性质与理论知识相符合。

通过本次实验,我们加深了对高分子化学的理论知识的理解,提高了实验操作能力。

实验注意事项:1. 实验操作时要注意安全,避免接触有害物质。

2. 实验设备要保持干净整洁,避免杂质对实验结果的影响。

3. 实验操作要仔细,按照实验步骤进行,避免操作失误导致实验失败。

总结:通过本次实验,我们对高分子化学有了更深入的了解,实验结果验证了理论知识的正确性。

在今后的学习和研究中,我们将继续深入探究高分子化学领域,不断提高自己的实验技能和理论水平。

以上就是本次高分子化学实验的实验报告,谢谢阅读!。

高分子聚合反应实验报告

高分子聚合反应实验报告

高分子聚合反应实验报告一、实验目的通过进行高分子聚合反应实验,探究高分子聚合反应的原理及过程,并获得聚合物材料的性能测试结果。

二、实验原理高分子聚合反应是指通过一系列化学反应将单体分子逐渐连接成大分子的过程。

其中,自由基聚合反应是最常见的一种高分子聚合反应类型。

自由基聚合反应中,通常使用引发剂将稳定的自由基中间体引发聚合反应。

聚合反应的过程包括引发、传递和终止三个步骤。

引发步骤是通过引发剂产生自由基中间体,传递步骤是将自由基传递给单体分子,使其发生聚合反应,而终止步骤则是通过添加适量的终止剂来终止聚合反应,以防止链的过长。

三、实验步骤1. 实验前准备:准备实验所需的试剂和仪器设备。

2. 合成聚合物样品:按照实验方案中的比例混合单体和引发剂,加入适量的溶剂,通过恒温反应器进行反应。

3. 分离和提取聚合物:通过溶剂溶解和萃取等步骤,将聚合物从反应体系中分离和提取出来。

4. 聚合物性能测试:对提取得到的聚合物样品进行性能测试,包括分子量、熔点、玻璃化转变温度等方面的测试。

5. 结果记录和分析:将实验得到的数据进行整理、记录和分析,得出实验结论。

四、实验结果与讨论根据实验步骤进行实验后,得到了聚合物样品,并对其进行了性能测试。

实验结果显示,聚合物样品的分子量在一定范围内,熔点和玻璃化转变温度符合预期的范围。

这表明实验中成功合成了目标聚合物,并具备一定的热稳定性和物理性能。

五、实验结论通过高分子聚合反应实验,成功合成了目标聚合物。

实验结果表明,该聚合物具备一定的热稳定性和物理性能。

实验所采用的反应方案和操作步骤得到了验证,并为后续相似实验提供了指导和参考。

六、实验心得通过本次实验,我对高分子聚合反应的原理和过程有了更深入的理解。

同时,我也了解到了实验操作的重要性和细节处理的必要性。

在今后的实验中,我将更加注重实验操作的规范性和细致性,以获得更准确的实验结果。

七、参考文献[1] 参考文献1[2] 参考文献2[3] 参考文献3以上为本次高分子聚合反应实验报告,感谢您的耐心阅读。

高分子化学综合实验

高分子化学综合实验

高分子化学综合实验一脲醛树脂的合成及检测一 实验目的1.通过进行实验室脲醛树脂的合成实验,掌握聚合反应的基本过程,对实验过程设计,实验装置的构成,实验过程的控制有一定的感性认识,并能对实验现象进行较为深入的分析。

2.通过对脲醛树脂的重要性能指标粘度和固含量及外观的测定,了解脲醛树脂的两项重要性能指标的意义、粘度测定的原理和标准,掌握粘度和固含量测定的过程和方法,能够熟悉地应用实验数据的处理方法,按照脲醛树脂的质量标准( ZGB39001—85 )粘度和固含量性能重要指标得出相关的合理结论。

二 实验原理1.脲醛树脂合成机理脲醛树脂粘合剂是一种广泛采用的工业粘合剂,可用于竹木加工制品 的生产,在胶合板、细木工板、刨花板等的生产中有着大量的需求, 是目前产销量最大的粘合剂品种之一。

从目前生产脲醛树脂的有关资料报导来看, 脲醛树脂的合成生产工艺一般有三种,第一种是高温弱碱---弱酸工艺;第二种是高温弱酸工艺;上述两种工艺的工艺参数一般为温度94~96℃,弱酸pH5.6~6.8, 弱碱pH8.0左右;第三种强酸工艺,为温度40℃以下,pH ≤3.0。

此工艺尚属初步研究阶段,未有工业应用报道。

工业生产中常用的是前两种工艺。

脲醛树脂合成过程原理较复杂,国内外至今尚未研究透彻, 一般认为,该工艺过程反应分以下两步进行: ⑴脲和甲醛反应生成羟甲脲NH 2H 2N+ HCHONHH 2NCH 2OH一羟甲脲NHH 2NCH 2OH+ HCHONHHN CH 2OHHOCH 2二羟甲脲NHHNO CH 2OHHOCH 2+ HCHON(CH 2OH)2HNOHOCH 2第一步反应物为初期中间体;一羟甲脲,二羟甲脲和三羟甲脲。

⑵羟甲脲和尿素缩合成可熔可溶的脲醛树脂,其反应式为:NH 2H 2NONHH 2NOCH 2OH+NHH 2NCH 2NH 2HNO+ H 2ONHH 2NCH 2OH +NHHNOCH 2HOCH 2NHHNO CH 2HOCH 2NH HNCH 2OH+ H 2O第二阶段反应结束后,便得到初期阶段的脲醛树脂,为线型结构,初期脲醛树脂为分子量不同的混合物,在树脂分子结构中, 含有一定数量的游离羟甲基。

高分子实验报告

高分子实验报告

高分子实验报告一、实验目的本实验旨在通过合成高分子材料,了解高分子合成的基本原理和实验操作方法,并通过实验结果的分析,探究高分子材料的性质和应用。

二、实验原理高分子合成是通过聚合反应将单体分子(或多聚体分子)连接起来形成较大分子量的聚合物的过程。

常用的高分子合成方法包括聚合反应和缩聚反应等。

聚合反应通常是指开环聚合和链聚合两种方式,其中开环聚合以环氧树脂为代表,链聚合以聚酯、聚氨酯、聚丙烯、聚苯乙烯等为代表。

三、实验步骤1. 实验材料准备:根据实验需要,准备所需高分子材料、溶剂、催化剂、催化剂活化剂等。

2. 实验装置准备:准备好反应容器、热源、搅拌器、温度控制装置等实验装置。

3. 实验条件设置:根据实验需要,设置反应温度、反应时间、搅拌速度、配比比例等实验条件。

4. 实验操作步骤:按照预设实验条件,依次将原料加入反应容器中,并进行反应。

注意控制反应温度和反应时间。

5. 实验产物处理:根据实验需要,对实验产物进行过滤、洗涤、干燥等处理步骤。

6. 实验结果分析:使用合适的理化性质测试方法,对实验产物的性质进行分析和测试,如分子量测定、热性能测试等。

四、实验结果及分析根据实验操作步骤,我们成功合成了聚合物材料,并对其进行了性质测试。

实验结果显示,合成的高分子材料具有良好的热稳定性、机械强度和耐腐蚀性,适用于制备电子器件、涂料、塑料等方面。

五、实验总结通过本实验,我们深入了解了高分子合成的基本原理和实验操作方法。

合成的高分子材料具有较好的性能,说明实验操作正确、条件合适。

然而,在实验过程中,仍然遇到了一些问题,如反应温度控制不准确、产物处理不彻底等,需要进一步改进实验方法。

六、参考文献[1] 张三, 李四. 高分子化学实验室教程. 北京: 化学工业出版社,20XX.[2] 王五. 高分子材料制备与应用. 北京: 科学出版社, 20XX.以上即为高分子实验报告的内容,通过本次实验,我们深入了解了高分子合成的原理和操作方法,得到了合成材料的实验结果,并对实验结果进行了分析。

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第二章高分子合成实验 (2)实验一聚乙烯醇缩甲醛的制备 (2)实验二苯乙烯的聚合方法综合实验 (4)实验三甲基丙烯酸甲酯的本体聚合 (9)实验四水溶性酚醛树脂制备及性能测定 (10)实验五酚醛树脂的合成 (15)实验六水性丙烯酸树脂的合成 (17)实验七醋酸乙烯酯的乳液聚合 (18)实验八膨胀计法测定苯乙烯聚合反应速率 (21)实验九甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯悬浮共聚合 (26)实验十乙酸乙烯酯的溶液聚合 (28)实验十一丙烯酰胺水溶液聚合 (30)实验十二低分子量聚丙烯酸(钠盐)的合成和分析 (32)实验十三熔融缩聚反应制备尼龙-66 (34)实验十四ε-己内酰胺缩聚制备尼龙6 (37)实验十五强酸型阳离子交换树脂的制备及其交换量的测定 (39)实验十六苯丙乳液的制备 (43)第二章高分子合成实验实验一聚乙烯醇缩甲醛的制备一、实验目的1、加深对高分子化学反应基本原理的理解。

2、了解缩醛化反应的主要影响因素。

3、掌握聚乙烯醇缩甲醛的制备方法.二、实验原理早在1931年,人们已经研制出聚乙烯醇的纤维,但由于PVA的水溶性而无法实际应用。

利用“缩醛化”减少水溶性,使PVA 有了较大的实际应用价值。

目前,聚乙烯醇缩醛树脂在工业上被广泛用于生产黏合剂、涂料、化学纤维。

品种主要有聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩乙醛、聚乙烯醇缩甲乙醛、聚乙烯醇缩丁醛等。

其中以聚乙烯醇缩甲醛和聚乙烯醇缩丁醛最为重要。

前者是化学纤维“维尼纶”和“107”建筑胶水的主要原料,后者可用于制造“安全玻璃”。

聚乙烯醇缩甲醛随缩醛度的不同,性质和用途有所不同,缩醛度在35%左右,就得到人们所称为“维尼纶”的纤维,纤维的强度是棉花的1.5∽2.0倍,吸湿性5%,接近天然纤维,故又称为“合成棉花”,如果控制强度在较低水平,由于聚乙烯醇缩甲醛分子中含有羟基、乙酰和醛基,因此有较强的黏结性能,可用作胶水,用来黏结金属、木材、玻璃、陶瓷、橡胶等。

聚乙烯醇缩甲醛是由聚乙烯醇在酸性条件下与甲醛缩合而成的。

其反应方程式如下:由于几率效应,聚乙烯醇中邻近羟基成环后,中间往往会夹着一些无法成环的孤立的羟基,因此缩醛化反应不完全。

为了定量表示缩醛化的程度,定义已缩合的羟基量占原始羟基量的百分数为缩醛度。

由于聚乙烯醇溶于水,而反应产物聚乙烯醇缩甲醛不溶于水,因此,随着反应的进行,最初的均相体系将逐渐变成非均相体系。

本实验是合成水溶性聚乙烯醇缩甲醛胶水,实验中要控制适宜的缩醛度,使体系保持均相。

如若反应过于猛烈,则会造成局部高缩醛度,导致不溶性物质存在于胶水中,影响胶水质量。

因此,反应过程中,要严格控制催化剂用量、反应温度、反应时间及反应物比例等因素。

四、实验步骤1. 安装好合成装置。

2. 250mL三口瓶中加人90mL去离子水,装上搅拌。

加入10g聚乙烯醇。

3. 加热至95℃,加温直至聚乙烯醇全部溶解。

4. 降温至80℃,加入4mL甲醛溶液,搅拌15min。

滴加0.25 mol·L-1稀盐酸,控制反应体系pH为1∽3。

继续搅拌,反应体系逐渐变稠。

当体系中出现气泡或有絮状物产生时,立即迅速加入1.5mL8%NaOH溶液,调节pH值为8∽9。

冷却,出料,得无色透明黏稠液体,即为一种化学胶水。

5.测定不同温度下的粘度。

五、结果与讨论1. 由于缩醛化反应的程度较低,胶水中尚有未反应的甲醛,产物往往有甲醛的刺激性气味。

反应结束后胶水的pH值调至弱碱性有以下作用:可防止分子链间氢键含量过大,体系黏度过大;体系黏度过高;缩醛基团在碱性环境下较稳定。

2. 为什么缩醛度增加,水溶性会下降?3. 为什么以较稀的聚乙烯醇溶液进行缩醛化?4. 聚乙烯醇缩醛化反应中,为什么不生成分子间交联的缩醛键?5. 聚乙烯醇缩甲醛黏合剂在冬季极易凝胶,怎样使其在低温时同样具有很好的流动性和黏合性?实验二苯乙烯的聚合方法综合实验一、实验目的1、了解苯乙烯自由基聚合的基本原理。

2、掌握悬浮聚合的实施方法,了解配方中各组分的作用。

3、了解分散剂、升温速度、搅拌速度对悬浮聚合的影响。

4、了解苯乙烯本体聚合的实验方法。

5、了解苯乙烯溶液聚合的实验方法。

6、掌握苯乙烯乳液聚合的实验方法。

7、通过本综合实验,提高学生的学习兴趣、提高动手能力及综合分析问题解决问题的能力。

二、实验原理1. 悬浮聚合:苯乙烯在水和分散剂作用下分散成液滴状,在油溶性引发剂过氧化二苯甲酰引发下进行自由基聚合,其反应历程如下:悬浮聚合是由烯类单体制备高聚物的重要方法,由于水为分散介质,聚合热可以迅速排除,因而反应温度容易控制,生产工艺简单,制成的成品呈均匀的颗粒状,故又称珠状聚合,产品不经造粒可直接加工成型。

苯乙烯是一种比较活泼的单体,容易进行聚合反应。

苯乙烯在水中的溶解度很小,将其倒入水中,体系分成两层,进行搅拌时,在剪切力作用下单体层分散成液滴,界面张力使液滴保持球形,而且界面张力越大形成的液滴越大,因此在作用方向相反的搅拌剪切力和界面张力作用下液滴达到一定的大小和分布。

而这种液滴在热力学上是不稳定的,当搅拌停止后,液滴将凝聚变大,最后与水分层,同时聚合到一定程度以后的液滴中溶有的黏性聚合物亦可使液滴相黏结。

因此,悬浮聚合体系还需加入分散剂。

悬浮聚合实质上是借助于较强烈的搅拌和悬浮剂的作用,将单体分散在单体不溶的介质(通常为水)中,单体以小液滴的形式进行本体聚合,在每一个小液滴内,单体的聚合过程与本体聚合相似,遵循自由基聚合一般机理,具有与本体聚合相同的动力学过程。

由于单体在体系中被搅拌和悬浮剂作用,被分散成细小液滴,因此悬浮聚合又有其独到之处,即散热面积大,防止了在本体聚合中出现的不易散热的问题。

由于分散剂的采用,最后的产物经分离纯化后可得到纯度较高的颗粒状聚合物。

C O O C O C O O C O O CH H 2C +C O O CH 2CH C O OCH 2CH CH H 2C +C O O CH 2CH CH 2CH2……CH 2CHCH 2CH 2CH 2CH CH CH 22. 微乳液聚合:微乳液指的是由油、水、乳化剂(许多场合下还需要加入助乳化剂)组成的各向同性、热力学稳定透明或半透明胶体分散体系,其分散相尺寸为纳米级。

自Stoffer 、Atik 等于1980年代早期首次报道微乳液聚合反应以来,由于微乳液的特殊性能,在医药、生物、工业等方面具有广泛的潜在应用,因而受到人们的极大关注。

应用领域包括制备多孔材料用于高效分离膜,制备聚合物纳米粒子用于油墨、高性能吸附材料等,制备高档涂料以及制备用于原油开采的乳液、提高采收率等。

微乳液聚合可很方便地得到纳米级的高分子量聚合物乳胶粒,但是由于典型的微乳液聚合通常固含量都很低,一般低于10%,且需使用较高的乳化剂/单体比,如制备固含量为2%~5%的微乳通常需加入5%的乳化剂,因而大大地限制了微乳液聚合的商业应用。

如何提高固含量、降低乳化剂用量是近年来微乳液聚合研究的关键问题之一。

目前报道的方法主要有三种:①半连续法,或称多步加料法,即单体在聚合反应过程中的特定时段分批加入;②连续法,即单体在聚合反应过程中连续地加入正在反应的聚合体系;③类Winsor I 体系法,聚合体系的组成类似Winsor I 型分散体系,由清澈的两相组成,上层油相为纯的单体,下层为含阳离子乳化剂的微乳液相,水溶性的氧化还原引发剂溶于微乳液相,在温和搅拌下,单体由过量的油相吸收到胶束内进行聚合反应。

最后所得的聚合物乳胶粒子的大小取决于所用的微乳液体系及聚合反应方法。

有些情况下,所加单体多数是在已存在的乳胶粒子内聚合,因而随着所加单体的增加,乳胶粒子显著增大;有些情况下,乳胶粒子的大小则几乎保持不变。

影响粒子尺寸的可能因素包括单体的溶解性、扩散限制以及单体的用量等。

本实验采用半连续法制备聚苯乙烯微乳液,最后可得到固含量约为40%,聚合物粒子粒径小于40nm,相对分子质量大于106g/mol的微乳液。

3. 苯乙烯的本体聚合:苯乙烯的本体聚合是按自由基机理进行的均相聚合反应。

4.苯乙烯的溶液聚合:苯乙烯的溶液聚合是按自由基机理进行的均相聚合反应。

三、主要试剂和仪器1、主要试剂苯乙烯:除去阻聚剂;油溶性引发剂:过氧化二苯甲酰( C.P.重结晶精制);聚乙烯醇:1799水溶液1.5% ;过硫酸钾; NaH2PO4;油酸钠;十二烷基硫酸钠;甲醇;偶氮二异丁腈(AIBN)2、主要仪器聚合装置一套(包括250ml三口烧瓶一个,电动搅拌器一套,冷凝管一支,0~100℃温度计一支,加热水浴一套,如图2-1所示),表面皿,吸管,20ml移液管,布氏漏斗,锥形瓶。

图2-1 聚合装置图1-搅拌器;2-聚四氟乙烯密封塞;3-温度计; 4-温度计套管;5-冷凝管;6-三口烧瓶四、实验步骤(一)悬浮聚合:1、安装装置按图安装好实验装置,为保证搅拌速度均匀,整套装置安装要规范。

尤其是搅拌器,安装后用手转动要求无阻力,转动轻松自如。

本装置采用调压器,通过改变电压来控制电机转速和加热温度,进而达到控制搅拌速度和聚合物温度的目的。

2、加料用分析天平准确称取0.3g过氧化二苯甲酰放入100ml锥形瓶中,再用移液管按配方量取苯乙烯15g,亦加入锥形瓶中,轻轻振荡,待过氧化二苯甲酰完全溶解后加入三口烧瓶。

再加入1.5%的聚乙烯醇溶液20ml,最后用130ml去离子水分别冲洗锥形瓶和量筒后加入三口烧瓶中。

3、聚合通冷凝水,启动搅拌并控制在一恒定转速下,在20~30min 内将温度升至85~90℃,开始聚合反应。

在反应一个小时以后,体系中分散的颗粒变得发黏,此时一定要注意控制好搅拌速度。

在反应后期可将温度升至反应温度上限,以加快反应,提高转化率。

当反应1.5~2h后,可用吸管取少量颗粒于表面皿中进行观察,如颗粒变硬发脆,可结束反应。

4、出料及后处理停止加热,撤出电炉,一边搅拌一边用冷水将三口烧瓶冷却至室温,然后停止搅拌,取下三口烧瓶。

产品用布氏漏斗过滤,并用热水洗数次。

最后产品在50℃鼓风干燥箱中烘干,称量,计算产率。

5、注意事项①开始时,搅拌速度不宜太快,避免颗粒分散得太细。

②保温反应1个多小时后,由于此时颗粒表面黏度较大,极易发生黏结。

故此时必须十分仔细的调节搅拌速度,千万不能使搅拌停止,否则颗粒将黏结成块。

③悬浮聚合的产物颗粒的大小与分散剂的用量及搅拌速度有关,严格控制搅拌速度和温度是实验成功的关键。

为了防止产物结团,可加入极少量的乳化剂以稳定颗粒。

若反应中苯乙烯的转化率不够高,则在干燥过程中会出现小气泡,可利用在反应后期提高反应温度并适当延长反应时间来解决。

(二)乳液聚合:方法1:将0.3g十二烷基磺酸钠和125g去离子水依次加入装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的250ml三口瓶中,搅拌并升温,待完全溶解后,加入10g苯乙烯和0.3g过硫酸铵,升温至85~90℃反应1.5h,冷却至30~40℃时即可出料。

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