聚己二酸己二酯的制备.pdfVIP

实验07 实实验验0077 聚己二酸乙二酯的制备 聚聚己己二二酸酸乙乙二二酯酯的的制制备备 具有双官能团或多官能团的单体通过缩合反应，彼此连在一起，同时消除小 分子副产物，生成长链高分子的反应称为缩聚。缩聚反应分为线性缩聚反应和体 型缩聚反应，利用缩聚反应能制备很多品种的高分子材料。 一．实验目的 1．本实验将通过改变己二酸乙二酯制备的反应条件，了解其对反应程度的影响； 2. 分析副产物的析出情况，进一步了解聚酯类型的缩聚反应的特点。 二．实验原理 线性缩聚反应的特点是单体的双官能团间相互反应，同时析出副产物，在反 应初期，由于参加反应的官能团数目较多，反应速度较快，转化率较高，单体间 相互形成二聚体、三聚体、最终生成高聚物。 aAa + bBb  aABb + ab aABb + aAa  aABAa + ab 或aABb +bBb  bBABb + ab a(AB) b + a(AB) b  a(AB) b + ab m n m+n 整个线性缩聚是可逆平衡反应，缩聚物的分子量必然受到平衡常数的影响。 利用官能团等活性的假设，可近似的用同一个平衡常数来表示其反应平衡特征。 聚酯反应的平衡常数一般较小，K 值大约在4～10 之间。当反应条件改变时，例 如副产物ab 从反应体系中蒸除出去，平衡即被破坏。除了单体结构和端基活性 的影响外，影响聚酯反应的主要因素有：配料比，反应温度，催化剂，反应程度、 反应时间、去除水的程度等。 配料比对反应程度和聚酯的分子量大小的影响很大，体系中任何一种单体过 量，都会降低聚合程度；采用催化剂可大大加快反应速度；提高反应温度一般也 能加快反应速度，提高反应程度，同时促使反应生成的低分子产物尽快离开反应 体系，但反应温度的选择是与单体的沸点、热稳定性有关。反应中低分子副产物 将使逆反应进行，阻碍高分子产物的形成，因此去除副产物越彻底，反应进行的 程度越大。为了去除水分，本实验可采取提高反应温度，降低系统压力，提高搅 拌速度和通入惰性气体等方法。此外，在反应没有达到平衡，链两端未被封锁的 情况下，反应时间的增加也可提高反应程度和分子量。 在配料比严格控制在1:1 时，产物的平均聚合度X 与反应程度(P)具有如下 n 关系：X＝1/(1-P)，假如要求X = 100，则需使P＝99％，因此，要获得较高分 n n 子量的产品，必须提高反应程度，反应程度可通过析出的副产物的量计算：P＝ n/n，其中n为收集到的副产物的量，n 为反应理论产生的副产物的量。 0 0 本实验由于实验设备、反应条件和时间的限制，不能获得较高分子量产物， 只能通过反应条件的改变，了解缩聚反应的特点以及影响反应的各种因素。 聚酯反应体系中，有羧基官能团存在，因此通过测定反应过程中的酸值的变 化，可了解反应进行的程度(或平衡是否达到)。 三．主要仪器和试剂 实验仪器： 实验仪器装置如图7－1、图7－2，其中包括250ml 三口瓶一个、搅拌器一个、 分水器一个，温度计一个、球形冷凝管一个，100ml 和250ml 量筒各一个，培养 皿。 实验试剂： 己二酸，乙二醇，对甲苯磺酸，十氢萘。 四．实验步骤 实验仪器装置如图7－1、图7－2 所示： 在三口瓶中先后加入己二酸36.5 克和乙二醇14 ml，少量对甲苯磺酸及15ml 十氢萘，分水器内加入15ml 十氢萘。用电热锅加热，在搅拌下15min 内升温至 160C 并保持(160±2) ℃1.5 小时，每隔15 分钟记录一次析出水量。然后将体系 升温至(200±2) ℃再保持此温度1.5 小时，同时每隔15 分钟记录一次析出水量。 将反应装置改成减压系统( 放出分水器中的水，在(200±2) ℃， 13.3KPa(100mmHg)压力下反