高分子概论实验讲义.doc

实验一 聚醋酸乙烯酯乳液的实验室制备一、目的要求1、掌握实验室制备聚醋酸乙烯酯乳液的方法。2、了解乳液聚合的配方及乳液聚合中各个组分的作用。3、参照实验现象对乳液聚合各个过程的特点进行对比、认证。二、基本原理在乳液聚合中，有两种粒子成核过程，即胶束成核和均相成核。醋酸乙烯酯3是水溶性较大的单体，28时在水中的溶解度为2.5%，因此它主要以均相成核形成乳胶粒。醋酸乙烯酯胶乳广泛应用于建材纺织涂料等领域，主要作为胶粘剂使用。聚合反应采用过硫酸盐为引发剂，按自由基聚合的反应历程进行聚合,主要的聚合反应式如下：S2O8 2 SO4R+ CH2=CH RCH2CH+ CH2=CH CH2CH | | | | OCOCH3 OCOCH3 OCOCH3 OCOCH3 2 CH2CH CH2CH2 + CH=CH | | | OCOCH3 OCOCH3 OCOCH3 为使反应平稳进行，单体和引发剂均需分批加入。本实验分两步加料反应。第一步加入少许的单体、引发剂和乳化剂进行预聚合，可生成颗粒很小的乳胶粒子。第二步，继续滴加单体和引发剂，在一定的搅拌条件下使其在原来形成的乳胶粒子上继续长大。由此得到的乳胶粒子，不仅粒度较大，而且粒度分布均匀。这样保证了胶乳在高固含量的情况下，仍具有较低的粘度。三、主要试剂和仪器1、主要试剂名称试剂规格用量单体醋酸乙烯酯聚合级3060ml乳化剂聚乙烯醇8%水溶液100ml助乳化剂OP-10工业级0.6g(约15滴)引发剂过硫酸铵10%水溶液5ml（3ml2ml）增塑剂邻苯二甲酸二丁酯AR3mlpH调节剂碳酸氢纳5水溶液6ml2、主要仪器四口瓶（或三口瓶）250ml一只、冷凝器一只、 温度计一支、搅拌器一套、滴液漏斗100ml一只、加热水浴一套四、实验步骤 1、称取聚乙烯醇8g(4g17884g1799)加入三口烧瓶中，用量筒量取92ml蒸馏水加入三口烧瓶，加热至90并搅拌，待聚乙烯醇完全溶解后降温至3040。2、将OP-10加入三口瓶，然后加入3ml引发剂、10ml醋酸乙烯。3、加热水浴，使温度升至60-65，反应1030min。升温并控制浴温在75-80。取下温度计，开始滴加剩余单体2050ml。滴加速度控制在30-40滴/min，注意控制反应温度不变。4、单体滴加完后，继续反应10min，升温至90。然后降温至40，加入邻苯二甲酸二丁酯、碳酸氢纳，搅拌10min。出料。图1-1 乳液聚合装置1、四口瓶 2、球型冷凝管 3、温度计4、漏斗 5、搅拌马达及搅拌器五、实验拓展1、固含量测定 在已称好的铝箔中加入11.2g试样，放在烘箱中烘烤至恒重。按下式计算固含量： 固含量=式中：W0 铝箔重； W1 干燥前试样重+铝箔重； W2 干燥后试样重+铝箔重；2、转化率的测定转化率=式中： 取样干固含量； 实验中加入的乳化剂、引发剂、增塑剂总重量；乳液体系总重量； 取样重量； 实验中醋酸乙烯酯单体加入总重量六、思考题1、醋酸乙烯乳液聚合体系与理想的乳液聚合体系有何不同2、如何从聚合物乳液中分离出固体聚合物？3、为什么要严格控制单体滴加速度和聚合反应温度？七、背景知识1、醋酸乙烯酯 无色液体。不易溶于水。沸点 71-73。高度易燃，应远离火种存放。使用时应避免吸入蒸气。2、醋酸乙烯酯的聚合可采用溶液、乳液、本体等聚合方法。采用何种方法决定于产物的用途。如果作为涂料或粘合剂，多采用乳液聚合方法。聚醋酸乙烯酯胶乳具有水基漆的优点，即粘度较小，而分子量较大，不用易燃的有机溶剂。作为粘合剂时（俗称白胶），无论木材纸张织物均可使用。如果要进一步醇解制备聚乙烯醇，则采用溶液聚合，这就是维尼纶合成纤维工业所采用的方法。3、醋酸乙烯酯的均聚物，玻璃化温度约为28，低温下发脆，为此，常采用外加增塑剂（如邻苯二甲酸二丁酯）的方法改进使用性能，也可采用与具有柔性的单体共聚的方法，如与乙烯、丙烯酸酯共聚。实验二 三聚氰胺甲醛树脂的实验室制备及装饰板人造板制备一、 实验目的1、 掌握体型缩聚的基本原理；2、 根据掌握的理论知识，学会自行设计实验方案，完成实验内容，达到实验目的；3、 掌握实验室制备三聚氰胺甲醛树脂和装饰人造板的方法。二、 基本原理三聚氰胺甲醛树脂是三聚氰胺与甲醛反应得到的初期缩聚物。又称蜜胺甲醛树脂、蜜胺树脂，英文缩写MF。加工成型时发生交联反应，制品为不溶不熔的热固性树脂。习惯上常把它与脲醛树脂统称为氨基树脂。固化后的三聚氰胺甲醛树脂无色透明，光泽性好，耐磨性高，硬度高，耐化学腐蚀，耐污染。在沸水中稳定，甚至可以在150使用，且具有自熄性、抗电弧性和良好的力学性能。因此，三聚氰胺甲醛树脂常用于塑料贴面板的制造和人造板的二次加工；另外，三聚氰胺甲醛树脂加无机填料后制成模塑制品，色彩丰富，大多用于装饰板、餐具、日用品。餐具外观酷似瓷器或象牙，不易脆裂又适宜机械洗涤。用丁醇改性的三聚氰胺甲醛树脂可作涂料和热固性漆。原料为三聚氰胺（2，4，6三氨基1，3，5三嗪）和37的甲醛水溶液，甲醛与三聚氰胺的摩尔比为23，第一步生成不同数目的N羟甲基取代物，然后进一步缩合成线性树脂。反应条件不同，产物分子量不同，可从水溶性到难溶于水，甚至不溶不熔的固体，pH值对反应速率影响极大。上述反应制得的树脂溶液贮存期一般较短（一般在一个月内）。为了使三聚氰胺甲醛树脂能够长期贮存、便于运输，工业上也常常用喷雾干燥法制成粉状固体，加少量酸性催化剂可提高固化速度。一脲苯二甲酸固化剂能降低体系pH值，加速固化反应。它自身也参加交联反应，并在树脂结构中引入酯基和酰胺基，可减小固化树脂的脆性。浸渍过树脂液的纸张，经晾干去除多余的水分，数层叠合，放入压机中加压加热，树脂固化，最后得到纸质树脂层压板。三、 主要仪器和设备三口瓶、微型马达、搅拌器、冷凝器、量筒、电加热套、温度计、铁夹、搪瓷盘、天平、热压机、垫板四、 制造方法1、 配方甲醛（37） 50克尿素 18.6克三聚氰胺 6.6克六次甲基四胺 2.4克一脲苯二甲酸溶液 1毫升2、 操作步骤（1） 合成树脂a 安装并调试好合成装置b 将甲醛加入三口瓶，然后加入六次甲基四胺，开动搅拌。待溶解后溶液pH值为7.17.4。向三口瓶内加入尿素，搅拌10分钟后，再加入三聚氰胺。C 缓慢地加热，使反应液在2030分钟的时间内温度升至702，反应液呈透明状后，再保温30分钟，加入一脲苯二甲酸溶液1毫升*，然后保温10分钟，降温到30放料。（2） 纸张的浸渍将所得树脂溶液倾于瓷盘中。滤纸上先写上编组号，然后放入盘中浸渍12分钟，必须分张进行，不能一次全部放入，以保证每张纸浸渍足够的树脂。然后用夹子取出，使过剩的树脂滴掉。把浸渍过的滤纸挂在固定拉直的铁丝上，晾干过夜。（3） 塑料板的压制将浸渍、干燥好的纸10张层叠整齐，置于预先涂以硅油（脱模剂）的金属垫板间，送入热压机内。在1505、5.0Mpa压力下加热20 分钟，打开压机后，取出样品，即可制得透明的层压塑料板。五、 思考题1、 本实验中，尿素、甲醛、三聚氰胺的摩尔比是多少？（分子量分别为60、30、126）2、 在合成树脂及加热过程中，若温度过高，时间过长各会产生什么结果？*一脲苯二甲酸