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高分子化学实验指导书 福州大学材料科学与工程学院 高分子材料工程系 2006.7 目 录 实验一 膨胀计法测定甲基丙烯酸甲酯本体聚合反应速率 实验二 苯乙烯的悬浮聚合 实验三 溶液聚合法制备聚醋酸乙烯酯 实验四 聚乙烯醇缩醛（维尼纶）的制备 实验 醋酸乙烯酯的乳液聚合 60%、80%以上，是许多大品种通用塑料、、 自由基聚合反应通常可采用本体、、、、、、△V表示聚合反应t时刻的体积收缩值，则转化率。其中，Vo为聚合体系起始体积；K为单体全部转化为聚合物时的体积变化率，即；；其中，dp聚合物密度，dm为单体密度，则聚合速率为： 因此，通过测定某一时刻聚合体系的体积收缩值和转化率，进而做出转化率与时间关系曲线，取直线部分斜率，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便又准确，此法只适用于测量转化率在10%反因为只有在稳定阶段（10%以内的转化率）才能用上式求取平均速率，体积收缩呈线性关系，超过此阶段，体系黏度增大，导致自动加速，用上式计算的速率已不是体系的真实速率，而且膨胀计毛细管弯月面的黏附也导致较大误差。 在转化率低的情况时，可假定引发剂浓度保持恒定，将微分式积分可得如下式：，式中，[M]0为起始单体浓度，[M]为t时刻单体浓度，K为常数。此式为直线方程，如果从实验中测出不同时间的单体浓度值，算出不同时间的数值，依此作图，应得一条直线，由此可验证聚合速度与单体浓度的动力学关系式。 已知t时刻反应掉的单体量为 t时刻体系中剩下的单体量为 则 ； 因此测出不同时间的体积收缩值(V就可算出值，作与t关系图，即可验证甲基丙烯酸甲酯聚合初期聚合反应速率与其浓度的一级线性关系。 三、主要试剂与仪器 主要试剂 单体 甲基丙烯酸甲酯（除阻聚剂） 聚合级 28ml 引发剂 过氧化二苯甲酰（精制） 化学纯 0.26±0.05g 主要仪器 膨胀计（如图1-1所示），恒温水浴装置（控温精度0.1℃）一套，25ml磨口锥形瓶一个，50ml小烧杯一个，洗耳球一只，1ml和2ml注射器各一只，称量瓶一只，20ml移液管一只，分析天平（最小精度0.1mg）一台。 图1-1 毛细管膨胀计 1、聚合瓶；2、毛细管；3、磨口 四、实验步骤 1、用移液管将甲基丙烯酸甲酯移入洗净烘干的25ml磨口锥形瓶中，在天平上称0.26 g已精制的过氧化二苯甲酰放入锥形瓶中，摇匀溶解。 2、在膨胀计毛细管的磨口处均匀涂抹真空油脂（从磨口上沿算1/3范围内），将毛细管口与聚合瓶旋转配合，用橡皮筋固定好，用分析天平精称W1。 3、取下膨胀计的毛细管，将已配好的单体和引发剂溶液缓慢加入聚合瓶至磨口下沿往上1/3处。将剩余的单体和引发剂溶液倒入小烧杯中，毛细管底部浸入其中，用洗耳球吸取液体至毛细管1.5ml刻度左右，再将毛细管口与聚合瓶旋转配合，检查是否严密，防止泄漏。然后仔细观察聚合瓶中和毛细管中的溶液中是否残留有气泡，如有气泡，必须取下毛细管并将磨口重新涂抹真空油脂再配合好，若没有气泡则用橡皮筋固定好，用滤纸把膨胀计上溢出的单体吸干，再用分析天平称重W2。 4、将膨胀计放入已恒温的50±0.1 OC恒温水浴中。此时膨胀计毛细管中的液面由于受热而迅速上升。仔细观察毛细管中的液面高度的变化，当反应物与水浴温度达到平衡时，毛细管液面不再上升，记录此时刻液面高度，即为反应的起始点。 5、反应初期，由于体系混有少量杂质，使聚合反应的链引发不能立即开始，毛细管中的液面高度在短时间内保持不变，此时即开始记录数据，每隔5分钟记录一次，这段时间称为诱导期。过了诱导期，液面开始下降，随着反应进行，液面高度与时间呈线性关系。大约经过60分钟，转化率达10%即可停止反应。 6、从水浴中取出膨胀计，将聚合瓶中的聚合物倒入回收瓶，在小烧杯中用少量丙酮浸泡，用洗耳球不断的将丙酮吸入毛细管中反复冲洗，至毛细管中充满丙酮后迅速流下，干燥即可。 =W/dm (ml)，dm 50OC时为0.94g/ml；W为膨胀计中聚合液质量W=W2-W1(g)。 （2）体积变化率， dp 50OC时为1.179g/ml。 （3）单体起始浓度 ， 式中，M为甲基丙烯酸甲酯分子量。 2、测定聚合速率 按下表记录数据，计算各参数，绘制转化率(C%)与聚合时间t关系图，线性回归求得斜率，乘以单体浓度即得聚合初期反应速率。 实验参数 t T V (V C 单位 S OC ml ml % 其它需记录的参数包括： W1（g）,W2（g） 3、验证动力学关系式 按上表求出最后一项，做出 与t关系图，求出直线斜