高分子化学实验8

高分子化学实验梁晖卢江主编出版社化学工业出版社书号ISBN7-5025-5633-X出版日期2005-7-1目录第1章高分子化学实验的基础技术………………………………11.1聚合反应装置…………………………………………………………11.2聚合体系的除湿除氧…………………………………………………51.3单体的纯化与贮存……………………………………………………61.4常见引发剂（催化剂）的提纯………………………………………81.5常见溶剂的处理………………………………………………………91.6聚合物的分离与提纯…………………………………………………10附：几种常见单体和溶剂的提纯处理……………………………………12主要参考文献……………………………………………………………14第2章逐步聚合反应的实施…………………………………………152.1熔融聚合………………………………………………………………15实验一聚对苯二甲酸乙二醇酯(涤纶)的合成及其熔融纺丝………162.2溶液聚合………………………………………………………………18实验二聚苯硫醚的合成………………………………………………192.3界面缩聚………………………………………………………………20实验三对苯二甲酰氯与己二胺的界面缩聚…………………………212.4固相聚合………………………………………………………………23实验四固相聚合法合成高分子量聚碳酸酯…………………………232.5逐步聚合预聚体的合成及其固化……………………………………26实验五醇酸树脂缩聚反应动力学……………………………………27实验六三聚氰胺—甲醛树脂的合成及层压板的制备………………29实验七软质聚氨酯泡沫塑料的制备…………………………………31实验八不饱和聚酯预聚体的合成及其交联固化……………………32实验九双酚A型环氧树脂的合成及其固化…………………………35主要参考文献……………………………………………………………38第三章自由基聚合反应的实施……………………………………403.1本体聚合………………………………………………………………40实验十甲基丙烯酸甲酯的本体聚合…………………………………413.2溶液聚合………………………………………………………………42实验十一乙酸乙烯酯的溶液聚合……………………………………423.3沉淀与分散聚合………………………………………………………43实验十二沉淀聚合合成单分散MMA/二乙烯基苯DVB交联微球…44实验十三苯乙烯/丙烯酸丁酯的分散共聚合…………………………453.4悬浮聚合………………………………………………………………47实验十四甲基丙烯酸甲酯的悬浮聚合………………………………48实验十五多孔交联聚丙烯酸小球的合成……………………………493.5乳液聚合………………………………………………………………51实验十六乙酸乙烯酯的乳液聚合—白乳胶的制备………………53实验十七苯乙烯微乳液聚合…………………………………………54实验十八种子乳液聚合法合成苯乙烯-乙酸乙烯酯核壳聚合物……56主要参考文献……………………………………………………………59第四章离子聚合与配位聚合反应的实施…………………………614.1离子聚合………………………………………………………………61实验十九甲醇钠的制备及丙烯腈的阴离子聚合……………………63实验二十MMA阴离子定向聚合……………………………………64实验二十一α-蒎烯阳离子聚合………………………………………68实验二十二三聚甲醛阳离子开环聚合………………………………704.2配位聚合反应…………………………………………………………72实验二十三高效Zieglar-Natta催化剂制备及丙烯的配位聚合……74实验二十四插层聚合制备聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料……………76主要参考文献……………………………………………………………78第五章自由基共聚合反应的实施……………………………………80实验二十五苯乙烯与丙烯腈共聚合反应竞聚率的测定……………81实验二十六苯乙烯与马来酸酐的交替共聚合………………………84实验二十七苯丙乳液的合成…………………………………………85主要参考文献……………………………………………………………88第六章活性聚合反应的实施…………………………………………89实验二十八苯乙烯活性阳离子聚合…………………………………90实验二十九甲基丙烯酸甲酯基团转移（活性）聚合…………………92实验三十苯乙烯原子转移自由基聚合………………………………95主要参考文献……………………………………………………………96第七章高分子化学反应的实施………………………………………987.1聚合物的功能基反应…………………………………………………99实验三十一聚乙烯醇的制备及其缩醛化反应………………………99实验三十二聚丙烯腈的部分水解反应………………………………101实验三十三溶剂对淀粉羧甲基化反应的影响………………………1027.2接枝反应………………………………………………………………104实验三十四丙烯腈—丁二烯—苯乙烯接枝共聚物（ABS树脂）的合成…………………………………………………105实验三十五氯丁橡胶接枝聚甲基丙烯酸甲酯………………………107实验三十六聚苯乙烯的氯甲基化及其与聚苯乙烯阴离子活性链的接枝反应………………………………………………1097.3光交联固化反应………………………………………………………112实验三十七丝网印刷…………………………………………………113实验三十八UV光油的配制及固化…………………………………115主要参考文献……………………………………………………………117精选内容实验二十七苯丙乳液的合成苯丙乳液是苯乙烯、丙烯酸酯类、丙烯酸类的多元共聚物的简称，是一大类容易制备、性能优良、应用广泛且符合环保要求的聚合物乳液。单体是形成聚合物的基础，决定着其乳液产品的物理、化学及机械性能[5]。合成苯丙乳液的共聚单体中，苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等为硬单体，赋予乳胶膜内聚力而使其具有一定的硬度、耐磨性和结构强度；丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯等为软单体，赋予乳胶膜以一定的柔韧性和耐久性。丙烯酸为功能性单体，可提高附着力、润湿性和乳液稳定性，并赋予乳液一定的反应特性，如亲水性、交联性等。除了丙烯酸以外，功能性单体还有丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、丙烯腈等。单体的组成，特别是硬单体与软单体的比例，会使苯丙乳液的许多性能发生变化，其中昀重要的是乳胶膜的硬度和乳液的昀低成膜温度会有显著的变化。共聚单体的组成与所得共聚物的玻璃化温度Tg的关系如下式所示：iTwTwTwTgi2g21g1g1+⋅⋅⋅⋅++=式中wi为共聚物中各单体的质量分数，Tg为共聚物玻璃化温度（单位为K），Tgi为共聚物中各单体的均聚物的玻璃化温度。共聚物的玻璃化温度Tg愈高，膜就越硬；反之Tg越低，膜越软。调节苯丙乳液的共聚单体的种类及它们之间的比例，可合成具有不同玻璃化温度Tg的乳液，用于涂料、粘合剂等行业[6]。本实验用苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸进行四元乳液共聚，合成苯丙乳液。聚合引发剂为过硫酸钾，采用阴离子型十二烷基硫酸钠和非离子型OP－10的混合乳化剂。聚合工艺采用单体预乳化法，并连续滴加预乳化单体和引发剂溶液。（一）主要药品与仪器苯乙烯31.1mL甲基丙烯酸甲酯31.5mL丙烯酸丁酯31.4mL丙烯酸2.7mLOP－103.4g十二烷基硫酸钠3.4g碳酸氢钠1.5g过硫酸钾1.5g氨水四颈瓶(250mL)1个圆底烧瓶(500mL)1个冷凝管滴液漏斗2个Y型管1支电动搅拌器1套恒温浴1套温度计2支（二）实验步骤（1）单体预乳化在500mL圆底烧瓶中，加入100mL水，1.5g碳酸氢钠，3.4g十二烷基硫酸钠，3.4gOP－10，搅拌溶解后再依次加入2.7g(2.7mL)丙烯酸，12.7g(13.2mL)甲基丙烯酸甲酯，27.5g(31.1mL)丙烯酸丁酯，28.3g(31.4mL)苯乙烯，室温下搅拌30min。（2）聚合称取1.5g过硫酸钾于锥形瓶中，用30mL水溶解配成引发剂溶液，置于冰箱中备用。在如图5-2所示的聚合反应装置中注，加入40mL单体预乳化液，搅拌并升温至78℃后滴加8mL引发剂溶液,约20min滴完。然后同时分别滴加剩余的单体预乳化液和14mL引发剂溶液，2.5h内滴完。再在30min内滴完剩余的8mL引发剂溶液。缓慢升温至90℃，熟化1h，冷却反应液至60℃，加氨水调pH值至8，出料。图5-2苯丙乳液聚合反应装置示意图注：Y型管同时接上二只滴液漏斗，一只用于滴加单体预乳化液，另一只用于滴加引发剂溶液（3）性能测定[7]转化率测定：称取少量乳液（～2g）于培养皿中，再加入微量阻聚剂对苯二酚，放入120℃烘箱中，干燥2h，取出冷却后再称重，计算单体总转化率。凝胶率：将制备的乳液过滤，残余物置于烘箱中烘干称重，则凝胶率为：%100×=单体总质量凝胶物质量凝胶率化学稳定性测定：用5％CaCl2溶液滴定20mL的乳液，观察是否出现絮凝、破乳现象。玻璃化温度Tg的测定：将一定量乳液置于烧杯中，加入甲醇使聚合物沉淀，经洗涤和干燥后得到聚合物，用DSC仪测定其玻璃化转变温度Tg。（4）结构表征聚合物经THF溶解后，采用涂膜法进行红外光谱测定，指出聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸丁酯的特征吸收峰。（三）思考题假设单体的转化率为100%，计算所得共聚物的玻璃化温度，并与实测值比较。主要参考文献1邓云祥，刘振兴，冯开才.高分子化学、物理和应用基础.北京：高等教育出版社，19972D.布劳恩,H.切尔德龙，W.克恩著.黄葆同等译校.聚合物合成和表征技术.北京：科学出版社，19813余学海，陆云.高分子化学.南京：南京大学出版社，19944StevensMP.PolymerChemistry.3rded.NewYork:OxfordUniversityPress,1999.1995冯俊忠等.现代涂料与涂装.1997,2：126刘国杰.涂料应用科学与工艺学.北京：中国轻工业出版社，19947侯有军等.离子交换与吸附.2002,18（4）：310