反应时间对苯乙烯乳液聚合的影响
反应时间对苯乙烯乳液聚合的影响
一.综述
通过本实验控制单一变量，对比不同反应时间对产率的影响，从而了解乳液聚合的特点，并了解乳液聚合中各组分的作用。最后用乌氏粘度计测定聚苯乙烯的粘均分子量，来表征反应时间对苯乙烯聚合的影响。
1.1实验原理：
乳液聚合技术的开发起始于本世纪早期，于20年代末期就已有和目前生产配方类似的乳液聚合过程的专利出现。30年代初，乳液聚合方法已见于工业生产。第二次世界大战期间，由于各参战国对合成橡胶需求量剧增，激发了人们对乳液聚合理论与技术的研究和开发，取得了较大进展。现在，乳液聚合过程对商品聚合物的生产具有越来越大的重要性，在许多聚合物如合成橡胶、合成树脂涂料、粘合剂、絮凝剂、抗冲击共聚物等的生产中，乳液聚合己成为主要的方法之一，每年世界上通过乳液聚合方法生产的聚合物数以千万吨计。乳液聚合是由单体和水在乳化剂作用下配制成的乳状液中进行的聚合，体系主要由单体、水、乳化剂及溶于水的引发剂四种基本组分组成。
在乳液聚台体系中，乳化剂以四种形式存在：以单分子的形式存在于水中。形成真溶液；吸附在乳胶粒表面上顺聚合物乳液体系稳定。其次，乳胶粒主要是由胶束形成的，叫作乳胶粒形成的胶束机理。乳液聚合的聚合反应实际上发生在乳胶粒中。因为在乳胶粒表面上吸附了一层乳化剂分子，使其表面带上某种电荷，静电斥力使乳胶粒不能发生相互碰撞而聚并到一起．这样就形成了一个稳定的体系。无数个彼此孤立的乳胶粒稳定地分散在介质中，在每个乳胶粒中都进行着聚合反应，都相当于一个进行间断引发本体聚合的小反应器。而单体珠滴仅仅作为贮存单体的仓库，单体源源不断地由单体珠滴通过水相扩散到乳胶粒中，以补充聚合反应对单体的消耗。根据这一机理故又有人提出：乳液聚合是指在水乳液中
按照胶束机理形成彼此孤立的乳胶粒中，进行烯类单体自由基加成聚合来生产高聚物的一种技术而言。
乳液聚合有其优点：(1)聚合反应速度快，分子量高；（2）聚合热易扩散，聚合反应温度易控制；(3)聚合体系即使在反应后期粘度也很低，因而也适于制备高粘性的聚合物；(4)用水作介质，生产安全及减少环境污染；(4)可直接以乳液形式使用。可同时实现高聚合速率和高分子量。此外，乳液体系的粘度低，易于传热和混合，生产容易控制，所得胶乳可直接使用，残余单体容易除去。缺点是聚合物含有乳化剂等杂质影响制品性能；为得到固体聚合物，还要经过凝聚、分离、洗涤等工序；反应器的生产能力也比本体聚合时低；如果干燥需破乳，工艺较难控制。
尽管乳液聚合过程有上述这些缺点，但是它的可贵而难得的优点，仍决定了它具有很大的工业意义：丁苯橡胶、氯丁橡胶、聚丙烯酸酯、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯配、聚四氟乙烯等均可用乳液聚合法进行大规模工业生产。
二．方案设计
2.1影响苯乙烯乳液聚合产率的因素：
反应温度
反应时间
破乳完全程度
搅拌频率
苯乙烯纯度
乳化剂浓度
引发剂浓度
本实验通过控制单一变量的方法，设计四组不同的反应时间，来研究反应时间对苯乙烯乳液聚合产率和分子量的影响。
2.2高聚物分子量的几种测定方法
表2-1 高聚物分子量测定方法
测定方法分子量范围平均值
端基滴定3×104以下数均
沸点升高3×104以下数均
冰点下降3×104以下数均
蒸汽压渗透3×104以下数均
膜渗透压3×104－1.5×106数均
光散射1×104－1×107重均超离心沉降速度1×104－1×107各种
超离心沉降平衡1×104－1×107重均、Z均粘度1×104－1×107粘均
凝胶色谱1×102－1×107各种
质谱1×102－1×107重均
本实验选择粘度法测定聚苯乙烯分子量
2.2.1粘度法测定高聚物分子量的方法
毛细管粘度计测定法、落球式粘度计测定法、旋转式粘度计测定法。
聚苯乙烯的粘度较低，适用毛细管粘度计测定法，故本实验适用毛细管粘度计中的乌氏粘度计测定聚苯乙烯的粘度。
三．实验
3.1苯乙烯乳液聚合
3.1.1实验步骤
（1）安装实验仪器
1-搅拌器2-冷凝管
3-温度计4-水浴
5-电炉6-三口烧瓶
图3-1 实验装置图
（2）三口烧瓶中加入无离子水60ml，过硫酸钾、十二烷基硫酸钠、OP-10，搅
拌至混合物溶解，再调节PH=10。
（3）加入苯乙烯，按照以下四组反应时间进行实验：
表3-1 反应时间
组号步骤
1 逐步升温到70-75℃保持0.5h 逐步升温到80-85℃保持0.5h
2 逐步升温到70-75℃保持0.5h 逐步升温到80-85℃保持1h
3 逐步升温到70-75℃保持1h 逐步升温到80-85℃保持0.5h
4 逐步升温到70-75℃保持1h 逐步升温到80-85℃保持1h
（4）降温后转移至800ml烧杯中冷却至室温，在搅拌下(控制搅拌速度)加入150-200ml食盐水，加热至90-95度产物析出后，停止加热。
（5）加入200ml无离子水稀释搅拌数分钟，冷却后过滤，并用无离子水洗至无氯离子存在为止，将产品至于培养皿中，于80度烘箱中烘至恒重，称重，计算产率，保存待测。
3.1.2主要仪器与药品
250ml三口烧瓶1个；搅拌器1台；球形冷凝管1只；温度计2支；电炉1个；变压器1台；循环水泵1台；吸滤瓶1个；布氏漏斗1个；量筒（100ml,250ml）各1个
无离子水260ml 苯乙烯20g
过硫酸钾0.04g 十二烷基硫酸钠0.7g
辛基酚聚氧乙烯醚 2.1g 氢氧化钠溶液食盐水
3.2粘度法测定聚苯乙烯分子量
3.2.1实验步骤
（1）检查每组仪器是否齐全完好，调节水浴温度在30℃±0.1
（2）精确称取0.125g试样，放入容量瓶中，加入约20ml溶剂，放在水浴锅中溶解。
（3）夹好粘度计恒温水浴（30℃）中，使G 球全部浸没在水面之下，用砂芯漏斗从A 管中注入20ml 左右溶剂，在30℃±0.1水浴中平衡15分钟。
（4）夹住C 管，用注射器从B 管讲溶剂抽至G 球以上，开启C 管，记录液面流经a,b 刻线的时间0t ，重复三次，误差小于0.2秒、 （5）用水将粘度计洗干净，烘干，放在水浴中平衡。
（6）将容量瓶取出放入水浴中平衡15分钟，用移液管慢慢稀释至25ml 。 （7）重复（3）、（4）步骤，测出溶液流经a,b 刻线间的时间1t （出现气悬液柱）。
3.2.2实验数据计算方法
根据[η]=K a M ，先从手册上查出对应溶剂经验值K 、a ，再由实验数据，用一点法[η]=
C
sp 7.014.11-+η求特性粘度[η]，其中1-=r sp ηη，0
t t
r =
η。带入公式即可求得粘均分子量M 。 3.2.3主要仪器及药品
乌氏粘度计1支、玻璃恒温水浴、秒表、洗耳球、25ml 容量瓶1个、烧杯1个、5ml 移液管1支、砂芯漏斗、玻璃棒、天平、培养皿
聚苯乙烯0.5g 甲苯:125ml
四．总结
4.1原始数据
组号 培养皿+产物(g)
培养皿(g) 1 59.893 43.768 2 57.654 39.796 3 52.533 35.429 4
49.396
30.574
序号空白(s) Ⅰ(s) Ⅱ(s) Ⅲ(s) Ⅳ(s)
1 25.20 53.41 56.79 56.79 59.62
2 25.3
3 53.42 56.92 56.63 59.67
3 25.36 53.51 56.88 56.65 59.50
4.2数据处理
m(苯乙烯)=20g
组号 1 2 3 4
产物质量（g）16.125 17.858 17.104 18.822 产率(%) 80.63 89.29 85.52 94.11
C=0.125g/25ml=0.5g/100ml
查手册得在30℃，以甲苯做为溶剂，测定聚苯乙烯的K=7.2x10-3、α=0.72。
根据3.2.2实验数据计算方法得下表数据：
空白ⅠⅡⅢⅣ?t 25.30 53.45 56.86 56.69 59.60
η 2.11 2.25 2.24 2.36 r
η 1.11 1.25 1.24 1.36 sp
[η] 1.71 1.88 1.87 2.01
M 1997.04 2270.70 2256.81 2489.52 4.3实验结果讨论
从最终的数据处理结果可以看出，第一阶段逐步升温到70-75℃保持1h，第二阶段逐步升温到80-85℃保持1h的组别结果产率最大为94.1%，相应所得聚苯乙烯的分子量也是最大的为2489.52。这说明随着反应时间的延长，有助于再进一步聚合，可得到较高的产率和较高的分子量。理论上经乳液聚合所得的聚合物具有较高的分子量，但本实验得到产物的分子量都在两千左右，分子量相对较小，表明聚合时间还不是很充足。为了得到更好的结果，可以考虑再分别延长两段聚合反应的时间。
参考文献
[1]项尚林,余人同,王庭慰,傅伟宁,张军,黄健.粘度法测定高聚物分子量实验的改进[J].实验科学技术,2009,5.
[2]何曼君,张红东,陈维孝,董西侠.高分子物理,第三版.上海:复旦大学出版社,2007.3.
[3]潘祖仁.高分子化学,第四版.北京:化学工业出版社,2007.4.
[4]冯开才,李谷,符若文,刘振光.高分子物理实验.北京:化学工业出版社,2004.6.
[5]张兴英等.高分子科学实验,第二版.北京:化学工业出版社,2007.7.
[6]何卫东.高分子化学实验.合肥:中国科学技术大学出版社,2003.1.
[7]梁晖,卢江.高分子化学实验.北京:化学工业出版社,2004.
苯乙烯乳液聚合
实验四苯乙烯的乳液聚合及其共聚胶乳的合成 化工系毕啸天2010011811 一、实验目的 1.通过制备苯乙烯胶乳，了解乳液聚合的特点，各组份的作用。 2.掌握“理想乳液聚合体系”反应特点，以及用电解质凝聚胶乳和净化聚合物的方法。 3.掌握乳液聚合的制备工艺，了解合成共聚乳液方法和乳液稳定性的测定方法。 二、实验原理 乳液聚合是指在搅拌下，非水溶性或低水溶性单体借助乳化剂作用分散成乳状液进行的聚合反应。乳液聚合与悬浮聚合是单体、水、乳化剂和水溶性引发剂。乳液聚合得到的粒径一般在在10m μ以下。 乳化剂浓度很低时，以单分子状态溶解于水中。随着浓度增加到CMC值后，开始形成胶束。在聚合过程中，胶束内有增溶的单体，引发与增长基本都在胶束中发生。体系中最终有多少单体-聚合物颗粒主要取决于乳化剂和引发剂的种类和用量。当温度、单体浓度、引发剂浓度、乳化剂种类一定时，在一定范围内，乳化剂用量越多、反应速度越快，产物相对分子质量越大。乳化剂的另一作用是减少分散相与分散介质间的界面张力，使单体与单体-聚合物颗粒分散在介质中形成稳定的乳浊液。 乳液聚合的优点是：（1）聚合速度快、产物相对分子质量高。（2）由于使用水作介质，易于散热、温度容易控制、费用也低。（3）由于聚合形成稳定的乳液体系粘度不大，故可直接用于涂料、粘合剂、织物浸渍等。如需要将聚合物分离，除使用高速离心外，亦可将胶乳冷冻，或加入电解质将聚合物凝聚，然后进行分离，经净化干燥后，可得固体状产品。它的缺点是:聚合物中常带有未洗净的乳化剂和电解质等杂质，从而影响成品的透明度、热稳定性、电性能等。尽管如此，乳液聚合仍是工业生产的重要方法，特别是在合成橡胶工业中应用得最多。 O乳液聚合 + 苯丙乳液 1/54/5
苯乙烯与顺丁烯二酸酐共聚合
苯乙烯一顺丁烯二酸酐共聚反应 目的： 1.本实验要求掌握共聚合的基本基本原理和操作手段，了解基本的影响因素。 2.初步掌握高聚物中官能团的测定方法。 原理： 苯乙烯一顺丁烯二酸酐共聚反应及其组成测定 苯乙烯一顺丁烯二酸酐共聚反应是用甲苯为溶剂，偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂进行的溶液聚合，由于生成的聚合物不溶于溶剂而沉淀析出，因而又称沉淀聚合。 其反应方程如下： HC 2 + HC CH C C O O O H C H2 C H C CH C C O O O n 顺丁烯二酸酐由于结构对称，极化度低一般不能自聚。但是它能与苯乙烯相好地共聚，这是因为顺丁烯二酸酐上有强吸电子基，使双键上电子云密度降低，因而具有正电性，而苯乙烯具有共扼体系的结构，当带正电性的单体进攻时，双键上显负电性，因而电性相反的两种烯类单体容易交替地进入聚合链生成交替共聚物。其反应过程如下： 苯乙烯(M1)和顺丁烯二酸酐(M2)共聚的竞聚率r1＝0.04，r2＝0.015，r1·r2＝0.006若两种单体以1比1(mol)投料，则得到的接近交替共聚的产物。这种聚合物是悬浮聚合的良好外散剂，如双加入少量二烯单体并取得低交联的聚合物，可以制备水溶性增稠剂。 通过共聚物在计量的碱中水溶液中溶解，剩余的碱用标准酸滴定，共聚物的组成。 实验方案：
主要实验仪器和试剂: 搅拌器三口瓶球形冷凝管温度计布氏漏斗吸滤瓶锥形瓶滴定管烧杯滴液漏斗。 苯乙烯顺丁烯二酸酐甲苯 AIBN(重结晶) KOH水溶液(0.2mol/L) 标准盐酸溶液（0.2mol/L）酚酞指示剂 参考实验步骤： 共聚物的制备 1．在250m1的三口烧瓶上装上温度计、搅拌器、球形冷凝管及氮气导管 2. 将25.75g(29.5m1,0.25mol)苯乙烯及2.95g(0.03m01)顺丁烯二酸酐加入三口瓶中，水浴加热，体系温度升至50℃后，在搅拌下，顺丁烯二酸酐溶解。 3．将苯乙烯3.2g(0.03mo1)及AIBN0.007g(单体重的0．l％)，与25ml甲苯混合后，放入滴液漏斗中。升温至75—77℃，搅拌下，将苯乙烯溶液在30min内滴加完，再在80℃左右反应1h至1.5h。 4. 反应过程中注意观察现象。在反应物渐渐变稠，搅拌困难时停止加热。冷却至室温，用布氏漏斗过滤。 5. 得到的白色粉末状团体产物，用石油醚洗涤(可用60℃热水再洗3次)，产品置于培养皿巾，在真空烘箱中40℃下干燥至恒重。计算产率。
。。。乳液聚合的复习题(含详尽答案)
1 什么是乳液聚合？乳液聚合的特点？ 乳液聚合是在水或者其它液体做介质的乳液中, 按胶束机理或低聚物机理生成彼此孤立的乳胶粒，并在其中进行自由基聚合或者离子加成聚合来生产高聚物的一种聚合方法.优点:1 反应热易排出2 具有高的反应速率和高的分子量3 水作介质，安全、价廉、环保缺点:1 需经一系列后处理工序，才能得到聚合物2 具有多变性3 设备利用率低 2乳液聚合技术发展简史 1929 年Dinsmore专利“合成橡胶及其制备方法”：烯类单体可用油酸钾和蛋清混合物作乳化剂，在50~70℃下反应6个月，得到坚韧、有弹性，可硫化的合成橡胶——第一篇真正的乳液聚合的文献。40年代，乳液聚合研究中代表性有Harkins、Smith及Ewart的工作。Harkins定性阐明了在水中溶解度很低的单体的乳液聚合反应机理及物理概念。后二者在其理论基础上发展了定量的理论：确定乳胶粒数目与乳化剂浓度及引发剂浓度之间的定量关系，并提出三个阶段乳胶粒生成阶段,即成核阶段；乳胶粒长大阶段；乳液聚合完成阶段。 第二章乳液聚合原理 3什么是增溶现象？乳化作用及搀合作用分别是什么？ 许多油类和烃类在水中溶解度很小但是向水中加入少量乳化剂后其溶解度显著增大这种现象称为增容现象。乳化作用：使两种互不相溶的的液体借助于表面活性剂（又称界面活性剂）的作用，降低它们之间的张力，使一种液体以极微小的状态均匀分散在另一种液体中，这种作用叫乳化作用。掺合作用即分散作用，固体以极细小的颗粒形式均匀悬浮在液体介质中叫做分散，在合成聚合物乳液中乳胶粒之所以能稳定的悬浮在水中而不凝聚，就是因为乳化剂的分散作用所致。 4 什么是临界胶束浓度（CMC）？ 乳化剂能形成胶束的最低浓度或表面活性剂分子形成胶束时的最低浓度叫临界胶束浓度，CMC越小，越易形成胶束，乳化能力越强。 5 解释乳液聚合体系的物理模型？ 分散阶段（加引发剂前） 乳化剂（三种形式）：单分子（水相）、胶束、被吸附在单体珠滴表面。单体（三个去向）：单体珠滴、单分子（水相）、被增溶在胶束中 阶段Ⅰ（乳胶粒生成阶段）诱导期结束到胶束耗尽 乳化剂（四个去处/形式）：单分子（水相）、胶束、被吸附在单体珠滴表面、吸附在乳胶粒表面上；单体（三个去向）：单体珠滴、单分子（水相）、被增溶在胶束和乳胶粒 阶段Ⅱ（乳胶粒长大阶段）胶束耗尽到单体珠滴消失；乳化剂（三种位置）：单分子（水相）、被吸附在单体珠滴表面、吸附在乳胶粒表面上；动态平衡；单体（三个去向）：单体珠滴、单分子（水相）、被增溶在乳胶粒中 阶段Ⅲ（聚合完成阶段）胶束和单体珠滴消失，仅存在两相：乳胶粒相和水相 6 乳液聚合三个阶段的特征？ 阶段Ⅰ（乳胶粒生成阶段）诱导期结束到胶束耗尽阶段Ⅱ（乳胶粒长大阶段）胶束耗尽到单体珠滴消失阶段Ⅲ（聚合完成阶段）两相：乳胶粒相和水相 7什么是凝胶效应？玻璃化效应？产生原因？ 凝胶效应:随着反应转化率提高反应区乳胶粒中单体浓度越来越低但是反应速率不仅不下降反而随转化率增加而大大增加这种现象叫凝胶效应。原因：随转化率增大，体系粘度增加，链自由基卷曲，活性端基受包埋，双基扩散终止困难，导致链终止速率常数降低而形成的。 玻璃化效应:某些单体的乳液聚合过程在阶段3后期当转化率曾至某一值时转化速率突然降低至0 这种现象叫做玻璃化效应。原因：阶段Ⅲ乳胶粒中聚合物浓度随转化率增大而增大，单体-聚合物体系的玻璃化温度T g也随之提高。当转化率增大到某一定值时，就使得T g刚好等于反应温度。此时在乳胶粒中，不仅活性分子链被固结，而且单体也被固结。是链增长速率常数K p急剧降低至零，故链增长速率也急剧降低至零。 8 Smith-Ewart关于阶段Ⅰ动力学理论的假定？ ⑴阶段Ⅰ开始时，向体系中投入的乳化剂全部形成胶束，忽略在单体珠滴表面上吸附的以及在水中溶解的乳化剂；⑵进入阶段Ⅰ以后，乳化剂完全在胶束和乳胶粒之间进行分配⑶不管在胶束中还是在乳胶粒上，单位质量同种乳化剂的覆盖面积相等；⑷在阶段Ⅰ，乳胶粒中聚合物与单体的比例不变；⑸在阶段Ⅰ，每一个乳胶粒中聚合反应速率相等。 9 Smith-Ewart关于阶段Ⅰ动力学理论的两种极端情况？（推导过程见课本30—33） 假定所有的自由基全被胶束捕获而不进入乳胶粒，即所生成的自由基全部用于形成新的乳胶粒。这样，自由基生成速率将刚好等于新乳胶粒生成速率。乳胶粒数的上限方程。（2）不管粒子大小如何，单位表面积上单位时间内捕获自由基的能力都是一样的。乳胶粒数的下限方程 10 Smith-Ewart关于阶段Ⅰ反应速率的理论？ 在阶段Ⅰ的起点处，S p=0，S m=S，即全部乳化剂形成胶束。进入阶段Ⅰ以后，乳胶粒不断生成，且不断长大，所以S p 不断增大，这需要通过消耗胶束乳化剂来实现，致使S m不断降低。当胶束耗尽时，S m=0，而S p=S，此时全部乳化剂被吸附在乳胶粒表面上。这是，新乳胶粒生成过程停止，阶段Ⅰ结束。 11 Gardon对阶段Ⅰ动力学理论研究的假定？
乳液聚合技术
乳液聚合新技术的研究进展 摘要：乳液聚合方法具有广泛的应用范围,近期几年备受关注。本文首先介绍了乳液聚合的基本情况，并着重介绍了一些新的乳液聚合方法和研究成果。 关键词：乳液聚合；进展 前言： 乳液聚合技术的开发始于本世纪20年代末期，当时就已有和目前生产配方类似的乳液聚合的专利出现。30年代初，乳液聚合已见于工业生产。随着时问的推移，乳液聚合过程对商品聚合物的生产具有越来越大的重要性，在许多聚合物如合成橡胶、合成树脂涂料、粘合剂、絮凝剂、抗冲击共聚物等的生产中，乳液聚合已经成为主要的生产方法之一，每年通过该方法制作的聚合物数以千万吨计。【1】1．乳液聚合基本情况 乳液聚合定义 生产聚合物的方法有四种：本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合及乳液聚合。乳液聚合是由单体和水在乳化剂作用下配制成的乳状液中进行的聚合，体系主要由单体、介质(水)、乳化剂及溶于介质(水)的引发剂四种基本组分组成。目前的工业生产中，乳液聚合几乎都是自由基加成聚合，所用的单体几乎都是烯烃及其衍生物，所用的介质大多是水，故有人认为乳液聚合是指在水乳液中按照胶柬机理形成比较独立的乳胶粒中，进行烯烃单体自由基加成聚合来生产高聚物的一种技术。但随着聚合理论的逐步完善，对乳液聚合比较完整的定义应该为：乳液聚合是在水或其他液体作介质的乳液中，按照胶束理论或低聚合物机理生成彼此孤立的乳胶粒，并在其中进行自由基加成聚合或离子加成聚合来生产高聚物的一种聚合方法。 乳液聚合体系至少由单体、引发剂、乳化剂和水四个组分构成，一般水与单体的配比(质量)为70/30～40/60，乳化剂为单体的％～％，引发剂为单体的％～％；工业配方中常另加缓冲剂、分子量调节剂和表面张力调节剂等。所得产物为胶乳，可直接用以处理织物或作涂料和胶粘剂，也可把胶乳破坏，经洗涤、干燥得粉状或针状聚合物。 乳液聚合的特点 聚合反应发生在分散在水相内的乳胶粒中，尽管在乳胶粒内部粘度很高，但由于连续相是水，使得整个体系粘度并不高，并且在反应
自由基聚合
自由基聚合及实施方法 一、解释概念： 1、引发剂效率和引发剂半衰期 2、动力学链长及其表达式 3、链自由基的等活性理论 4、自动加速现象/ 自动加速效应 / 自由基聚合的凝胶效应 5、配位聚合、阴离子聚合、阳离子聚合 6、自由基聚合的双基终止，歧化终止、偶合终止 7、阻聚、缓聚、阻聚剂、分子量调节剂 8、链转移常数的定义及表达式 二、回答下列问题： 1、自由基聚合是由哪些基元反应组成的，其中决定聚合反应的速率的基元反应是什么？决定大分子链结构的基元反应是什么？决定聚合物分子量的两对竞争反应是什么与什么的竞争？ 2、试总结自由基聚合反应特征。引发剂分解、链增长反应是放热反应还是吸热反应？ 3、引发剂有哪些种类？在无引发剂的情况下是否能发生自由基聚合？如何引发？ 4、试总结自由基聚合有哪些链转移反应，这些反应对聚合度有何影响？写出自由基聚合产物聚合度的表达式。 5、推导自由基聚合速率方程时作了哪四条基本假设？试写出链引发、链增长、链终止反应的速率方程式。并推导自由基聚合速率方程式。 6、试回答动力学链长与聚合度之间的关系，在无链转移反应时，写出其关系式。 7、试从动力学的角度解释自由基聚合的凝胶效应。对聚合速率及分子量的影响。 8、使引发剂引发效率降低的原因主要什么？ 9、在自由基聚合反应中，影响反应速度因素有哪些？如何影响？这些因素对最终产物的分子量有何影响？ 10、在自由基聚合反应中和，逐步聚合反应中，单体转化率与时间、产物聚合度与时间的关系是什么？各自延长反应时间的目的是什么？ 11、典型乳液聚合的基本组份有哪些？其中乳化剂用量和聚合反应速度、产物分子量有何关系？简述乳液聚合的机理，为什么乳液聚合时，在恒定的引发速率下可同时提高聚合速率和分子量？ 12、写出下列物质在高分子合成中的用途：偶氮二异丁腈（AIBN），过硫酸钾，十二烷基硫酸钠，BPO，丁基锂，Lewis酸、正丁硫醇、苯醌。 13、在引发剂引发的自由基聚合、阳离子聚合、阴离子聚合中，其聚合机理的特征是什么？（引发、增
苯乙烯(St)、丙烯酸正丁酯(n-BA)复合乳液聚合
高分子化学实验报告 09高分子（1）班
实验六苯乙烯(St)、丙烯酸正丁酯(n-BA) 复合乳液聚合 一、实验目的 1. 通过苯乙烯(St) 、丙烯酸正丁酯(n-BA)复合乳液聚合，了解复合乳液聚合的特点，比较一般乳液聚合、种子乳液聚合和复合乳液聚合的优缺点。 2. 掌握制备核/壳结构复合聚合物乳液的方法和对聚合物进行改性的方法和途径。 二、实验原理 合成复合聚合物乳液的方法实际上是种子乳液聚合(或称多阶段乳液聚合)，即首先通过一般乳液聚合制备第一单体的聚合物乳液做为种子乳液(核聚合)，然后在种子乳液存在下，加入第二单体(或几种单体的混合物)继续聚合(壳聚合)，这样就形成了以第一单体的聚合物为核，第二单体的聚合物为壳的核/壳结构的崐复合聚合物乳液——乳胶型互为贯穿聚合物网络，复合乳液聚合与种子乳液聚合的差别在于前者是采用不同种单体，而后者采用同种单体。 如果以苯乙烯(St) 为主单体，同时加入少量的丙烯酸(AA) 单体进行核聚合，而以丙烯酸正丁酯(n-BA)为单体，同时加入少量的丙烯酸(AA) 单体进行壳聚合，即得到以聚苯乙烯(PS)为核、聚丙烯酸正丁酯(Pn-BA) 为壳的核/壳结构的复合聚合物乳液。 在第一阶段聚合中合成的聚苯乙烯(PS) 乳胶粒作为种子，再加入第二单体丙烯酸正丁酯(n-BA)、引发剂过硫酸钾(KPS)和少量乳化
剂进行第二阶段乳液聚合时，此时的聚合机理按接枝涂层理论机理进行。即单体n-BA 富集在种子乳胶粒PS 的周围，PS 乳胶粒成为n-BA 单体聚合的主要场所，所生成的聚合物Pn-BA 富集在PS 的周围而形成以PS 为核，Pn-BA为壳的核/壳结构聚合物，且核壳之间存在着PS-Pn-BA 接枝共聚物，理想情况下不生成新的乳胶粒。由于在聚合过程中形成了少量的PS-Pn-BA 接枝共聚物使得核/壳结构的复合聚 合物的性能优于任何一种均聚物PS 或Pn-BA 和PS-Pn-BA 无规共聚物的性能。如耐水性能、耐溶剂性能、软化点、弹性和机械强度等均有大幅度提高。特别是用于外墙涂料的基料，其最低成膜温度(FMT)、玻璃化温度(Tg)低、附着力好、耐水性能好、光泽度高、大大改善了夏季回粘性，从而提高了涂料的性能并延长了施工期。由此可见，制备复合聚合物是对聚合物改性的一种方法。 三、实验仪器及试剂 三口瓶，回流冷凝管，滴液漏斗，温度计，电动搅拌器，移液管，恒温水浴，量筒，烧杯 苯乙烯，碳酸氢钠，丙烯酸正丁酯，邻苯二甲酸二丁酯，丙烯酸，壬基酚聚氧乙烯基醚OP-10)，过硫酸钾，十二烷基硫酸钠(SDS) 四、实验步骤 <一>、单体预乳化 步骤现象分析 种 类
苯乙烯自由基悬浮聚合
高分子化学实验 苯乙烯自由基悬浮聚合 一、实验目的 （1）通过对苯乙烯单体的悬浮聚合实验，了解自由基悬浮聚合的方法和配方中各组分的作用； （2）学习悬浮聚合的操作方法； （3）通过对聚合物颗粒均匀性和大小的控制，了解分散剂、升温速度、搅拌形式与搅拌速度对悬浮聚合的重要性。 二、实验原理 悬浮聚合实质上是借助于较强烈的搅拌和悬浮剂的作用，通常是将不溶于水的单体分散在介质水中，利用机械搅拌，将单体打散成直径为0.01～5mm的小液滴的形式进行本体聚合，在每个小液滴内，单体的聚合过程和机理与本体聚合相似。悬浮聚合解决了本体聚合中不易散热的问题，产物容易分离，清洗可以得到纯度较高的颗粒状聚合物。 其主要组分有四种；单体、分散介质（水）、悬浮剂、引发剂。 1.单体 单体不溶于水，如：苯乙烯（styrene）、醋酸乙烯酯（vinyl acetate）、甲基丙烯酸酯（methyl methacrylate）等。 2.分散介质 分散介质大多为水，作为热传导介质。 3.悬浮剂 调节聚合体系的表面张力、粘度、避免单体液滴在水相中粘结。
（1）水溶性高分子，如天然物：明胶（gelatin），淀粉（starch）；合成物：聚乙烯醇(PVA)等。 (2)难溶性无机物，如：BaSO4, BaSO3，CaCO3，滑石粉，粘士等。 （3）可溶液性电介质：NaCl,KCl,Na2SO4等。 4.引发剂 主要为油溶性引发剂，如：过氧化二苯甲酰（BPO），偶氮二异丁腈（AIBN）等。 三、主要仪器和试剂 1.实验仪器名称及数量： 三口瓶（250ml）×1，球形冷凝管×1，电热锅×1，搅拌马达与搅拌棒各×1，温度计（100℃）×1，量筒（100ml）×1，布氏漏斗×1，抽滤瓶×1。 2.实验试剂 苯乙烯单体，过氧化二苯甲酰（BPO），聚乙烯醇（PVA），去离子水。 四、实验步骤 （1）架好带有冷凝管、温度计、三口烧瓶的搅拌装置，如下图所示； （2）分别将0.3gBPO和16ml苯乙烯加入100ml锥形瓶中，轻轻摇动至溶解后加入250ml三口烧瓶中； （3）再将7～8ml，0.3%PVA溶液加入250ml三口烧瓶中； （4）130ml去离子水冲洗锥形瓶及量简后，加入250ml三口烧
苯乙烯乳液聚合实验报告
实验名称：苯乙烯的乳液聚合姓名：学号：实验日期： 一、实验目的 1.了解乳液聚合的原理和乳液聚合的方法。 2.学习并了解乳液聚合和其他聚合方法的区别。 二、实验原理 乳液聚合是以大量水为介质，在此介质中使用能够使单体分散的水溶性聚合引发剂，并添加乳化剂（表面活性剂），以使油性单体惊行聚合的方法。所生成的高分子聚合物为微细的粒子悬浮在水中的乳液。 单体 能进行乳液聚合的单体数量很多，其中应用比较广范的有：乙烯基单体，例：苯乙烯、乙烯、醋酸乙烯酯、氯乙烯、偏二氯乙烯等；共轭二烯单体，例：丁二烯、异戊二烯、氯丁二烯等；丙烯酸及甲基丙烯酸系单体，例：甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯等。 引发剂 与悬浮聚合不同，乳液聚合所用的引发剂是水溶性的，而且由于高温不利于乳液的稳定性，引发体系产生的自由基的活化能应当很低，使聚合可以在室温甚至更低的温度下进行。常用的乳液聚合引发剂有：热分解引发剂，如过硫酸铵[（NH4）2S2O8]、过硫酸钾（K2S2O8）；氧化还原引发剂，如过硫酸钾-氯化亚铁体系、过硫酸钾-亚硫酸钠体系、异丙苯过氧化氢-氯化亚铁体系等。 乳化剂 乳化剂是可以形成胶束的一类物质，在乳液聚合中起着重要的作用，常见的乳液聚合体系的乳化剂为负离子型，如十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠等。乳化剂具有降低表面张力和界面张力、乳化、分散、增溶作用。 三、仪器及药品 三口烧瓶、搅拌器、回流冷凝管、固定夹及铁架、恒温水浴锅、烧杯、量筒、温度计苯乙烯10mL、十二烷基苯磺酸钠0.6g、过硫酸钾0.3g 、硫酸铝钾、水 四、实验步骤及现象 1．取0.6g十二烷基苯磺酸钠，50ml H2O 加入三口烧瓶升温至80℃。 2．加入10ml苯乙烯。 3．取0.3g过硫酸钾溶于10ml H2O 缓缓加入三口烧瓶。 4．升温到90℃反应1.5小时。 现象：溶液浑浊并发蓝光，后来蓝色消失变为乳白色。 5.加入KAl(SO4)2进行破乳 现象：溶液发生固化得到白色固体。 6．转移产物并洗涤仪器。
苯乙烯聚合的综合实验
苯乙烯聚合的综合实验 实验目的： 1，了解苯乙烯聚合的反应原理 2.通过对聚苯乙烯的表征掌握对红外光谱，粘度仪、DSC等的使用方法。 实验原理：聚苯乙烯一般由单体苯乙烯通过自由基聚合获得。要获得分子量分布较窄的聚苯乙烯，则须通过阴离子聚合反应的方法。自由基聚合的实施方法有本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合。本体聚合和溶液聚合也适合于阴离子聚合。 阴离子聚合是活性聚合和化学聚合，其特点是无终止聚合。在反应条件控制得当的情况下，阴离子聚合体系可以长时间保持链增长活性。活性聚合技术是目前合成单分散特定分子量的聚合物的一种方法。阴离子活性聚合物的分子量可通过单体浓度和引发剂的浓度来控制：错误！未找到引用源。（双阴离子引发n＝2，单离子引发n＝1），其分子量分布指数接近1。
反应部分试剂与仪器 试剂：苯乙烯，正丁基锂，环己烷，无水氯化钙，甲醇，氢氧化钠. 仪器：250 mL分液漏斗，100 mL烧杯，量筒（10 mL、50 mL），注射器及针头，无水无氧操作系统，玻璃棒，反应管，抽滤瓶，布氏漏斗，注射器，试管。表征部分：红外光谱仪、DSC、粘度仪 实验步骤： 1试剂的预处理 取苯乙烯50mL于250mL分液漏斗，用5%NaOH洗至水层变为无色，再用水洗至pH约为7，得到淡黄色液体。向所得液体中加入无水氯化钙，于100mL锥形瓶中保存。 2苯乙烯的阴离子聚合 取干燥试管一支，配上单孔橡皮塞和短玻璃管及一段橡皮管，接上无水无氧干燥系统，以油泵抽真空，通氮气，反复三次。持续通入氮气作为保护气，由注射器从橡皮管依次且连续注入4mL无水环己烷、1.5mL干燥苯乙烯和0.8mL正丁基锂溶液。放置10分钟后，以注射器从橡皮管注射加入甲醇。 3 正丁基锂的制备 在氮气保护下，在5000ml的三口瓶中加入3L正己烷（或60-90℃石油醚），将140g(20mol)金属锂片用正己烷(或60-90℃石油醚)洗涤干净，戴上一次性手套，将金属锂片快速撕成小片，加入到5000ml的三口瓶中，装上机械搅拌，冰盐浴冷
实验五：苯乙烯乳液聚合
高 分 子 化 学 实 验 报 告 实验五：苯乙烯乳液聚合
一、实验目的 1）、通过实验对比不同量乳化剂对聚合反应速度和产物的相对分子质量的影响，从而了解乳液聚合的特点，了解乳液聚合中各组分的作用，尤其是乳化剂的作用 2）掌握制备聚苯乙烯胶乳的方法。 二、实验药品、仪器及装置 药品：苯乙烯、过硫酸钾、十二烷基磺酸钠、乙醇、蒸馏水 仪器：三口瓶、冷凝管、搅拌器、恒温水浴锅、温度计、量筒、移液管、烧杯、布氏漏斗、抽滤瓶、水泵 装置图： 三、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。它不同于溶液聚合，又不同于悬浮聚合，它是在乳液的胶束中进行的聚合反应，产品为具有胶体溶液特征的聚合物
胶乳。 乳液聚合体系主要包括:单体、分散介质(水)、乳化剂、引发剂，还有调节剂、pH 缓冲剂及电解质等其他辅助试剂，它们的比例大致如下： 水（分散介质）：60%-80%（占乳液总质量） 单体：20%-40%（占乳液总质量） 乳化剂：0.1%-5%（占单体质量） 引发剂：0.1%-0.5%（占单体质量） 调节剂：0.1%-1%（占单体质量） 其它：少量 乳化剂是乳液聚合中的主要组分，当乳化剂水溶液超过临界胶束浓度时，开始形成胶束。在一般乳液配方条件下，由于胶束数量极大，胶束内有增溶的单体，所以在聚合早期链引发与链增长绝大部分在胶束中发生，以胶束转变为单体的聚合物颗粒，乳液聚合的反应速度和产物相对分子质量与反应温度、反应地点、单体浓度、引发剂浓度和单位体积内单体-聚合物颗粒数目等有关。而体系中最终有多少单体-聚合物颗粒主要取决于乳化剂和引发剂的种类和用量。当温度、单体浓度、引发剂浓度、乳化剂种类一定时，在一定范围内，乳化剂用量越多、反应速度越快，产物相对分子质量越大。乳化剂的另一作用是减少分散相与分散介质间的界面张力，使单体与单体-聚合物颗粒分散在介质中形成稳定的乳浊液。
苯乙烯及其聚合物
聚苯乙烯及共聚物概述 2006-10-13 14:16:03 【文章字体：大中小】打印收藏关闭 抗冲聚苯乙烯采用苯乙烯与橡胶进行接枝共聚的方法生产。得到的产品由分散的橡胶相及连续PS相组成，橡胶的引入使PS的韧性和抗冲击性能提高。为了使HIPS 在较宽的温度范围内具有较高的抗冲击强度，所用橡胶的玻璃化温度必须低于-50℃。聚丁二烯橡胶(玻璃化温度－80℃)是苯乙烯塑料最常用的抗冲改性剂，烯丙基氢原子和弱活性的双键可以提供理想的接枝和交联度。也有使用其他橡胶如丙烯酸酯橡胶、乙烯－丙烯－二烯烃橡胶、聚异戊二烯橡胶等的报道，但是由于这些橡胶的化学活性较低、玻璃化温度不合适等因素还未完全实现工业化。 SAN树脂由苯乙烯和丙烯腈嵌段共聚而成，聚合工艺可为乳液法，悬浮法和本体法。共聚物中丙烯腈的含量在15%左右，ABS树脂的制备工艺是先浮液法制备不同粒径的聚丁二烯胶乳，然后再于乳液中进行苯乙烯-丙烯睛嵌段共聚，同时接枝共聚聚丁二烯胶粒，之后三元共聚物再和SAN聚合物共混而成，由于共混物SAN分别可用乳液法，悬浮法，本体法制备，因此用SAN和苯乙烯三元共聚物共混而成的ABS 树脂的制备工艺，则分别称为乳液接枝乳液SAN共混工艺，乳液接枝悬浮SAN共混工艺，乳液接枝本体SAN共混工艺。 产品应用 聚苯乙烯及其共聚合物可用于通用塑料也可用于工程塑料，主要用于汽车、电子电器、器械部件、建筑、医疗等领域，其中高抗冲聚苯乙烯（HIPS），可用于制造容器的器皿，玩具、小型器具，高分子量聚苯乙烯用做强度发泡材料，间规聚苯乙烯（SPS）用做电子电器部件，汽车部件、医疗器械、汽车冷却泵的叶片，超薄电容器膜；丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚合物（ABS）主要用于制造冰箱内箱体，汽车内部件、器具外壳、电器部件、游乐型车、帐篷；苯乙烯-丙烯酸腈共聚物（SAN）主要用于制造耐油、耐化学的器具。 研发趋势 聚苯乙烯共聚物除ABS和SAN外，还有一些其他共聚物有工业应用价值。这些共聚物是： 1.苯乙烯和丁二烯的嵌段共聚物，称为K树脂，由丁基锂引发阴离子聚合而成，其中丁二烯含量约为25%。K树脂透明度好，抗冲击好，耐酸碱，价格低，加工性能
自由基聚合习题参考答案
第3章自由基聚合-习题参考答案 1、判断下列单体能否进行自由基聚合并说明理由 H2C CHCl H2C CH H2C CCl2H2C CH2H2C C H2C CHCN H2C C(CN)2H2C CHCH3F2C CF2ClHC CHCl H2C C CH3 COOCH3H2C C CN COOCH3 HC CH OC CO O 答： (1)可以。Cl原子的诱导效应为吸电性，共轭效应为供电性两者相抵，电子效应微弱，只能自由基聚合。 (2)可以。为具有共轭体系的取代基。 (3)可以。结构不对称，极化程度高，能自由基聚合。 (4)可以。结构对称，无诱导效应共轭效应，较难自由基聚合。 (5)不能。1，1—二苯基乙烯，二个苯基具有很强的共轭稳定作用，形成的稳定自由基不能进一步反应。 (6)可以。吸电子单取代基。 (7)不可以。1，1双强吸电子能力取代基。 (8)不可以。甲基为弱供电子取代基。 (9)可以。氟原子半径较小，位阻效应可以忽略不计。 (10)不可以。由于位阻效应，及结构对称，极化程度低，难自由基聚合 (11)可以。1，1-双取代。 (12)可以。1，1-双取代吸电子基团。 (13) 不可以。1，2-双取代，空间位阻。但可进行自由基共聚。 2、试比较自由基聚合与缩聚反应的特点。
答： 自由基聚合：（1）由链引发，链增长，链终止等基元反应组成，其速率常数和活化能均不等，链引发最慢是控制步骤。 （2）单体加到少量活性种上，使链迅速增长。单体-单体，单体-聚合物，聚合物-聚合物之间均不能反应。 （3）只有链增长才是聚合度增加，从一聚体增加到高聚物，时间极短，中间不能暂停。聚合一开始就有高聚物产生。 （4）在聚合过程中，单体逐渐减少，转化率相应增加 （5）延长聚合时间，转化率提高，分子量变化较小。 （6）反应产物由单体，聚合物，微量活性种组成。 （7）微量苯酚等阻聚剂可消灭活性种，使聚合终止。 缩聚反应：（1）不能区分出链引发，链增长，链终止，各部分反应速率和活化能基本相同。 （2）单体，低聚物，缩聚物中任何物种之间均能缩聚，使链增长，无所谓活性中心。 （3）任何物种之间都能反应，使分子量逐步增加，反应可以停留在中等聚合度阶段，只在聚合后期才能获得高分子产物。 （4）聚合初期，单体缩聚成低聚物，以后再由低聚物逐步缩聚成高聚物，转化率变化微小，反应程度逐步增加。 （5）延长缩聚时间分子量提高，而转化率变化较小。 （6）任何阶段都由聚合度不等的同系缩聚物组成。 （7）平衡和基团非等当量可使缩聚暂停，这些因素一旦消除，缩聚又可继续进行。 3、解释下列概念： 歧化终止，偶合终止，引发剂效率，笼蔽效应，诱导效应，自动加速现象，诱导期，聚合上限温度，悬浮聚合，乳液聚合，增溶作用，临界胶束浓度，胶束，种子乳液聚合， 答： 歧化终止：链自由基夺取另一自由基的氢原子或其他原子终止反应。 偶合终止：两链自由基的独电子相互结合成共价键的终止反应。 引发剂效率：引发剂在均裂过程中产生的自由基引发聚合的部份占引发剂分解总量的分率，
苯乙烯-丙烯酸丁酯复合乳液聚合
苯乙烯、丙烯酸正丁酯复合乳液聚合 一、实验目的 1、通过苯乙烯、丙烯酸正丁酯复合乳液聚合，了解复合乳液聚合的特点，比较一般乳液聚合、种子乳液聚合和复合乳液聚合的优缺点。 2、掌握制备核/壳结构复合聚合物乳液的方法和对聚合物进行改进的方法和途经。 二、实验目的 合成复合聚合物乳液的方法实际上是种子乳液聚合（或多阶段乳液聚合），即首先通过一般乳液聚合制备第一单体的聚合物乳液作为种子乳液（核聚合），然后在种子乳液存在下，加入第二单体继续聚合（壳聚合），这样就形成了以第一单体的聚合物为核，第二单体的聚合物为壳的核/壳结果的复合聚合乳液——乳胶型互为贯穿聚合物的网络，复合乳液聚合与种子乳液聚合的差别在于前者是采用不同种的单体，后者采用同种单体。 如果以苯乙烯(St)为主单体，同时加入少量的丙烯酸(AA)单体进行核聚合，而以丙烯酸正丁酯(n-BA)为单体，同时加入少量的丙烯酸(AA)单体进行壳聚合，即得到以聚苯乙烯为核、聚丙烯酸正丁酯为壳的核/壳结构的复合聚合物乳液。 在第一阶段聚合中合成的聚苯乙烯乳胶粒作为种子，再加入第二单体丙烯酸正丁酯、引发剂过硫酸钾和少量乳化剂进行第二阶段乳液聚合时，此时的聚合机理按接枝涂层理论机理进行。即单体n-BA富集在种子乳胶粒PS的周围，PS乳胶粒成为n-BA单体的聚合主要场所，所生成的聚合物Pn-BA富集在PS 的周围形成以PS为核Pn-BA为壳的核/壳结构聚合物，且核壳之间存在着PS-Pn-BA接枝共聚物，理想情况下不生成新的乳胶粒。由于在聚合过程中形成了少量的PS-Pn-BA接枝共聚物使得核/壳结构的复合聚合物的性能优于任何一个均聚物PS或Pn-BA和PS-Pn-BA无规共聚物的性能。如耐水性能、耐溶剂性能、软化点、弹性和机械强度等均有大幅度提高。特别是用于外墙涂料的基料，其最低成膜温度（FMT）、玻璃化温度（Tg）低、附着力好、耐水性能好、光泽度高、大大改进了夏季回粘性，从而提高了涂料的性能并延长了施工期。由此可见，制备复合聚合物是对聚合物改性的一种方法。 三、实验仪器及药品 仪器：三口瓶、回流冷凝管、滴液漏斗、温度计、电动搅拌器、移液管、恒温水浴、量筒、烧杯 药品：苯乙烯（核单体）、丙烯酸正丁酯（壳单体）、邻苯二甲酸二丁酯（增塑剂）、丙烯酸、十二烷基硫酸钠（SDS）壬基酚聚氧乙烯基醚（OP-10）过硫酸钾 四、实验步骤、现象及原因
苯乙烯乳液聚合实验报告
实验名称：苯乙烯的乳液聚合姓名：_________ 学号：__________ 实验日期：__________ 一、实验目的 1.了解乳液聚合的原理和乳液聚合的方法。 2.学习并了解乳液聚合和其他聚合方法的区别。 二、实验原理 乳液聚合是以大量水为介质，在此介质中使用能够使单体分散的水溶性聚合引发齐山并添加乳化剂(表面活性剂)，以使油性单体惊行聚合的方法。所生成的高分子聚合物为微细的粒子悬浮在水中的乳液。 单体 能进行乳液聚合的单体数量很多，其中应用比较广范的有：乙烯基单体，例：苯乙烯、乙烯、醋酸乙烯酯、氯乙烯、偏二氯乙烯等；共轭二烯单体，例：丁二烯、异戊二烯、氯丁二烯等；丙烯酸及甲基丙烯酸系单体，例：甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯等。 引发剂 与悬浮聚合不同，乳液聚合所用的引发剂是水溶性的，而且由于高温不利于乳液的稳定性，弓I发体系产生的自由基的活化能应当很低，使聚合可以在室温甚至更低的温度下进行。常用的乳液聚合引发剂有：热分解引发剂，如过硫酸铵[(NH4) 2?O8]、过硫酸钾(K2908)；氧化还原引发剂，如过硫酸钾-氯化亚铁体系、过硫酸钾-亚硫酸钠体系、异丙苯过氧化氢-氯化亚铁体系等。 乳化剂 乳化剂是可以形成胶束的一类物质，在乳液聚合中起着重要的作用，常见的乳液聚合体系的乳化剂为负离子型，如十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠等。乳化剂具有降低表面张力和界面张力、乳化、分散、增溶作用。 三、仪器及药品 三口烧瓶、搅拌器、回流冷凝管、固定夹及铁架、恒温水浴锅、烧杯、量筒、温度计苯乙烯10mL、十二烷基苯磺酸钠0.6g、过硫酸钾0.3g、硫酸铝钾、水 四、实验步骤及现象 1.取0.6g十二烷基苯磺酸钠，50ml H2O加入三口烧瓶升温至80C。 2.加入10ml苯乙烯。 3.取0.3g过硫酸钾溶于10ml H2O缓缓加入三口烧瓶。 4.升温到90C反应1.5小时。 现象：溶液浑浊并发蓝光，后来蓝色消失变为乳白色。 5?加入KAI(SO)2进行破乳 现象：溶液发生固化得到白色固体。 6.转移产物并洗涤仪器。
实验_苯乙烯悬浮聚合
实验二:苯乙烯的悬浮聚合 一、实验目的 1．通过对苯乙烯单体的悬浮聚合实验，了解自由基悬浮聚合的方法和配方中各组分的作用； 2．学习悬浮聚合的操作方法； 3．通过对聚合物颗粒均匀性和大小的控制，了解分散剂、升温速度、搅拌形式与搅拌速度对悬浮聚合的重要性。 二、实验原理 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。悬浮聚合得到珠状的聚合物颗粒，常常作为离子交换树脂和高分子试剂、高分子催化剂的载体。 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发粘聚合物亦可使液滴相粘结。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。 悬浮聚合主要组分有四种：单体，分散介质（水），悬浮剂，引发剂。1．单体:单体不溶于水，如：苯乙烯（styrene），醋酸乙烯酯（vinyl acetate），甲
实验二 苯乙烯悬浮聚合
实验二苯乙烯悬浮聚合 一、实验目的 1、了解悬浮聚合反应原理、特点及配方中各组分作用。 2、掌握苯乙烯悬浮聚合的实验室实施方法，搅拌、温度等各种条件对产品的颗粒度合性能的影响。 二、实验原理 虽然实验一所介绍的本体聚合是烯类单体聚合制备高分子聚合物的最简单的方法。但这种方法不是在全体情况下都适用的。特别是大型工业生产中。因为本体聚合开始除加的很少引发剂外，体系中只有单体一个组分。在聚合过程中，随着单体不断转变为聚合物大分子，体系的粘度急剧增高，聚合热的传递越来越困难，引起自动加速效应和不规则的过热点，导致产物有较宽的分子量分布和过热点的缺陷。 为了克服本体加聚过程中粘度增高和传热受阻产生的不良后果，一种办法是加入一种惰性的、可溶的、低分子量的稀释剂来减轻，这种方法就是溶液聚合。虽然溶液聚合提供了较好的热控制，减缓了自动加速效应，但溶剂很少对自由基是真正惰性的。由于溶剂常常发生链转移反应使得产物的分子量大大降低，而且聚合溶剂的除去和回收也是相当复杂和浪费的，所以在自由基加聚反应中用的较少。另一种方法是加入一种不相混溶的液体，通过强烈的搅拌使单体变成不连续的小颗粒或微珠分散在作为连续相的液体中。采用能溶解于单体相的引发剂（油溶性引发剂），使得引发、增长、终止过程均在单体微珠中进行。这样实际上每个单体微珠均成为一个独立的、微型的本体聚合反应体系，但是却把传热距离缩短到了0.2~0.5mm，从而解决了传热问题，这就是悬浮聚合。因此悬浮聚合就本质而言仍然是本体聚合。符合本体聚合的动力学规律。 悬浮聚合通常采用的连续相是水，水是最廉价易得的。而且热容高、粘度小、表面张力大，有利于形成悬浮体系。由于悬浮聚合反应热易于排除，保证了反应温度的均一性，减少了爆聚反应的可能。因此可以使用催化剂等来提高反应速率。而且制成的产品呈均匀的颗粒状，不经造粒就可以直接用于成型加工。同时解决了本体聚合难以大型化的问题，现代工业生产中采用的大型悬浮聚合釜可达200M2以上。 但是，藉强烈搅拌分散开的悬浮体系是亚稳状态的，特别是在聚合物量增加，颗粒发粘时容易凝结成团，加入少量亲水的聚合物如明胶、羟乙基纤维素、聚丙烯酰胺或聚乙烯醇，可以在单体微珠外形成一层保护胶体。加入表面活性剂和无机化合物的细粉如粘土或钙、镁的磷酸盐也能帮助稳定悬浮体系。无机化合物粉末在小珠变得发粘并倾向于粘在一起时是特别有效的，但是，当分散的颗粒过小，接近于胶体粒子大小时，聚合历程实际上就可能改变，所以必须精心选择表面活性剂避免形成乳液（参见实验三）。 采用悬浮聚合法制备的聚苯乙烯是一种透明的无定型热塑性高分子材料，其分子量分布窄。加工流动性好而适用于模压注射制品的加工，其制品有较高的透明度良好的耐热性和电绝缘性。 苯乙烯单体在引发剂过氧化二苯甲酰（可溶于苯乙烯单体而不溶于水）的作用下，以水为分散介质，聚乙烯醇为悬浮剂，按自由基型反应历程进行悬浮聚合。聚合反应历程如下：
苯乙烯的乳聚合
高吸水树脂聚丙烯酸的制备 一、实验目的： 1.了解高吸水树脂的制备方法 2.了解高吸水树脂的吸水原理及影响因素 二、实验步骤： 在100mL烧杯中加入5g丙烯酸，用10wt%氢氧化钠水溶液中和至不同中和度，之后加入0.05g～0.5g N,N-亚甲基双丙烯酰胺，0.05g～0.1g过硫酸铵，再补加适量水（水的总量不超过40g），搅拌溶解，用表面皿盖住烧杯，将烧杯放入70℃水溶中静置聚合，待反应物完全形成凝胶后（约2h）取出烧杯，将凝胶转移到搪瓷盘中，将凝胶切割成碎片或薄片，置于50℃烘箱中干燥至恒重，待用。 将制得并干燥的吸水树脂研磨，用60目铜网筛分，将筛分后的树脂取出约0.1~0.2g放入250mL烧杯中，加入去离子水浸泡，至吸水平衡，用自然过滤法测定其吸收倍率并分析结果。再用同样的方法将树脂置于10wt％氯化钠水溶液中至吸水平衡，测定其吸水倍率。 吸水倍率Q（膨胀度）是指1g树脂所吸收的液体的量。单位为g/g或倍。 Q=(M2-M1)/M1 Q-吸水倍率，g/g或倍；
M1-树脂（干态）质量，g； M2-树脂吸水饱和后的质量，g。 三、注意事项 1.本实验为研究型实验，中和度、交联度和引发剂用量都为可选条件， 同组的同学共享实验结果，并分析讨论不同配方对吸水倍率的影响因 素。 2.在中和过程中，氢氧化钠水溶液应滴加到丙烯酸中，使其缓慢放热。 中和度用摩尔比计算。 3.在聚合过程中不可搅动溶液，聚合之后应用去离子水洗涤。 四、思考题： 1.高吸水性树脂一般具备什么样的结构？ 2.高吸水性树脂的溶胀原理是什么？ 3.影响高吸水性树脂吸水倍率的因素有哪些？ 五、高吸水性树脂的应用简介： 高吸水性树脂是20世纪60年代发展起来的新型功能性高分子材料，它能吸收相当于自身质量数百倍甚至上千倍的液体，同时具有较高的保液能力，特殊的结构设计还可以使树脂具有对外界刺激的应答性响应，因此其用途极为广泛。目前的产品主要用于医药卫生、农林园艺、建筑材料、食品和人工智能材
苯乙烯的自由基和阴离子聚合及聚苯乙烯的表征
苯乙烯的自由基和阴离子聚合及聚苯乙烯 的表征 摘要：本实验以苯乙烯为原料，利用悬浮聚合和阴离子聚合两种方法来合成聚苯 乙烯，并对聚合物的分子量和力学性能进行测试。 关键字：苯乙烯悬浮聚合阴离子聚合光散射力学性能 引言 聚苯乙烯是广泛应用的聚合物材料，一般由单体苯乙烯通过自由基聚合生产。要获得窄分布的聚苯乙烯，则须通过阴离子聚合反应的方法。 自由基聚合的实施方法有本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合。本体聚合和溶液聚合也适合于阴离子聚合。 不溶于水的单体以小液滴状态悬浮在水中进行的聚合反应叫悬浮聚合，又叫珠状聚合。体系主要由四个部分组成：单体、引发剂、水和分散剂。单体液层在搅拌的剪切力作用下分散成微小液滴，粒径的大小主要由搅拌的速度决定。由于油水两相间的表面张力可使液滴粘结，必须加入分散剂降低表面张力，保护液滴，使形成的小珠有一定的稳定性。分散剂可用溶于水的聚乙烯醇、明胶等高分子或不溶水的无机盐，如CaCO3、BaSO4等。对孤立的小珠本身而言，实际上仍是本体聚合。 阴离子聚合是活性聚合和化学聚合。活性聚合技术是目前合成单分散特定分子量的聚合物的一种方法。阴离子活性聚合物的分子量可通过单体浓度和引发剂的浓度来控制：Xn＝ n[单体浓度]/[引发剂浓度]（双阴离子引发n＝2，单离子引发n＝1），分子量分布指数接近1。 聚合物的分子量及其分布不但是高分子合成中的重要控制指标，也是聚合物的最基本的结构参数，它们对聚合物的力学性能和加工性能有很大影响。聚合物的分子量是一个平均值，根据统计方法的不同，可分为数均分子量、重均分子量、Z均分子量和粘均分子量。测定聚合物分子量的方法很多，不同的方法适用于测定不同的分子量范围和测出不同的平均分子量。 利用光的散射性质测定分子量和分子尺寸的方法称为光散射法，是研究高分子溶液性质的一种重要方法。 光是一种电磁波。当一束光通过介质时，组成介质的分子中的电子受到电场作用而强迫振动，成为二次光源，并向各个方向发射散射光。通常，高分子溶液的散射光强远远大于纯溶剂的散射光强。而且，散射光强与溶质分子量、溶液浓度、分子尺寸、溶剂折光指数、溶液折光指数增量等有关。在此，用瑞利因子R 来量度散射强度。