甲基丙烯酸甲酯本体聚合.doc

高分子化学实验：甲基丙烯酸甲酯的本体聚合一、实验目的了解甲基丙烯酸甲酯的自由基聚合原理，掌握本体聚合的方法；熟悉有机玻璃的制备及成型方法。二、基本原理本体聚合是烯类单体在没有介质的情况下，单体本身在引发剂或催化剂等作用下进行的聚合，而自由基聚合可以通过本体聚合实现。本体聚合的特点是产物纯净，尤其可以得到透明制品，所需设备简单。甲基丙烯酸甲酯（MMA）通过本体聚合方法可以制得有机玻璃。聚甲基丙烯酸甲酯由于有庞大的侧基存在，为无定形固体，其最突出的性能具有高度的透明性，其比重小，故制品比同体积无机玻璃制品轻巧得多。同时又具有一定的耐冲击强度与良好的低温性能，是航空工业与光学仪器制造工业的重要原料。聚甲基丙烯酸甲酯表面光滑，在一定的弯曲限度内，光线可在其内部传导而不逸出，故外科手术中利用它把光线输送到口腔喉部作照明。聚甲基丙烯酸甲酯的电性能优良，是很好的绝缘材料。甲基丙烯酸甲酯在过氧化苯甲酰引发剂存在下进行如下聚合反应：由于甲基丙烯酸甲酯单体比重只有0.94g/cm3，而聚合物比重为1.17 g/cm3，故有较大的体积收缩。三、仪器和试剂主要仪器设备： 试管 四颈瓶 冷凝管 恒温水浴 搅拌器四、实验步骤称取16ml甲基丙烯酸甲酯，并用玻璃纸准确称取0.3g（占单体量0.2%）的过氧化苯甲酰，混合放进锥形瓶中，装上回流冷凝管，以水浴加热保持8590。注意引发剂是否全部分解完全，观察现象，看有无气泡产生。经1520min后，体系稍有粘稠状时，换冷水浴冷却到40左右。将反应物倒入预先洗净烘干的小试管中，密封试管口，移入4050烘箱中放置23天。到固化阶段后，再在115士5处理1h，使聚合达到完全，冷却后脱模。五、注意事项MMA在本体聚合中的突出特点是有“凝胶效应”，即在聚合过程中，当转化率达到1020时，聚合速率突然加快，物料的粘度骤然上升，以致发生局部过热现象。其原因是由于随着聚合反应的进行，物料的粘度增大，活性增长链移动困难，致使其相互碰撞而产生的链终止下降；相反，单体分子扩散作用不受影响，因此活性链与单体分子结合进行链增长的速率不变，总的结果是聚合总速率增加，以致发生爆发性聚合，即“爆聚”现象。六、讨论与思考1MMA的本体聚合“凝胶效应”的产生原因？有何特点？制造有机玻璃的步骤有哪些？2本体聚合工艺中的关键是什么？采用什么措施来解决这些问题？高分子物理实验：粘度法测定聚合物的分子量一、 实验目的掌握用乌氏粘度计测定高分子溶液粘度的方法并计算粘均分子量M。二、 实验原理高分子溶液具有比纯溶剂高得多的粘度，其粘度大小与高聚物分子的大小、形状、溶剂性质以及溶液运动时大分子的取向等因素有关。因此，利用高分子粘度法测定高聚物的分子量基于以下经验式：Mark经验式：式中：特性粘数M粘均分子量K比例常数与分子形状有关的经验参数K和值与温度、聚合物、溶剂性质有关，也和分子量大小有关。K值受温度的影响较明显，而值主要取决于高分子线团在某温度下，某溶剂中舒展的程度，其数值介于0.51之间。K与的数值可通过其它绝对方法确定，例如渗透压法、光散射法等，从粘度法只能测定得。粘度除与分子量有密切关系外，对溶液浓度也有很大的依赖性，故实验中首先要消除浓度对粘度的影响，常以如下两个经验公式表达粘度对浓度的依赖关系：（10-1） （10-2） 式中：相对粘度 增比粘度 /比浓粘度 溶液浓度均为常数（10-3） （10-4）（10-5）式中：溶液流出时间纯溶剂流出时间显然 即是聚合物溶液的特性粘数，和浓度无关，由此可知，若以和分别对作图，则它们外推到的截距应重合于一点，其值等于。图10-1 外推法求值三、仪器和试剂试剂：聚苯乙烯，甲苯仪器：乌氏粘度计四、实验步骤1 玻璃仪器的洗涤：粘度计先用经砂芯漏斗滤过的水洗涤，把粘度计毛细管上端小球存在的中沙粒等杂质冲掉。抽气下，将粘度计吹干，再用新鲜温热的洗液滤入粘度计，满后用小烧杯盖好，防止尘粒落入。浸泡约2后倒出，用自来水（滤过）洗净，经蒸馏水（滤过）冲洗几次，倒挂干燥后待用。其他如容量瓶等也须经无尘洗净干燥。图2 乌氏粘度计2 测定溶剂流出时间：将恒温槽调节至25(或30)0.1。在粘度计B、C管上小心地接上医用橡皮管，用铁夹夹好粘度计，放入恒温水槽，使毛细管垂直于水面，使水面浸没线上方的球。用移液管从A管注入10mL溶剂（滤过）恒温10min后，用夹子夹住C管橡皮管使不通气，而将接在B管的橡皮管用注射器抽气，使溶剂吸至线上方的球一半时停止抽气。先把注射器拔下，而后放开C管的夹子，空气进入球下面的小球，使毛细管内溶剂和A管下端的球分开。这时水平地注视液面的下降，用停表记下液面流a线和线的时间，此即为t0。重复3次以上，误差不超过0.2。取其平均值作为t0。然后将溶剂倒出，粘度计烘干。3 溶液的配制：称取聚苯乙烯0.2-0.3g（准确至0.1mg），小心倒入25mL容量瓶中，加入约20mL丙酮，使其全部溶解。溶解后稍稍摇动，置恒温温水槽中恒温，用甲苯稀释到刻度，再经砂芯漏斗滤入另一支25mL无尘干净的容量瓶中，它和无尘的纯甲苯（100mL容量瓶）同时放入恒温水槽，待用。4 溶液流出时间的测定：用移液管吸取10mL溶液注入粘度计，粘度测定如前。测得溶液流出时间t1。然后再移入5mL溶剂，这时粘度计内的溶液浓度是原来的2/3，将它混合均匀，并把溶液吸至a线上方的球一半，洗两次，再用同法测定t2。同样操作，再加入5mL、10mL、10mL溶剂，分别测定t3、t4、t5，填入表1试样_；溶剂_；浓度_；粘度计号码_；恒温_表10-1实验数据纪录C(gcm-3) t1/s t2/s t3/s t平均/s r lnr SP SP/C lnr/C C0C1 C2 C3 C4 C5 五、数据处理（外推法）为作图方便，设溶液初始浓度为C0，真实浓度，依