实验01 单体和引发剂的精制.doc

实验一 单体和引发剂的精制一、实验目的1、了解苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等单体及过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈等引发剂的商品组成、特点及精制的意义；2、掌握在实验室中对苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈进行精制的常用方法和操作规程；3、正确使用并能够熟练操作实验中所用到的各种仪器。 二、实验原理高分子合成中所常用的单体，如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等，为防止其在分离精制、贮存和运输过程中受到热、光、辐射、机械等作用而引发聚合，通常需添加一定量（几几十ppm）的阻聚剂（多为对苯二酚），此时单体外观呈黄色。用含有阻聚剂的单体进行聚合，反应通常不能顺利进行，宏观上表现为有较长的诱导期，更为严重时甚至不发生生成高分子的聚合反应；微观上则表现为引发剂分解所产生的初级自由基与阻聚剂反应生成非自由基物质或形成活性低、不再具有引发聚合能力的自由基，使聚合完全停止。只有当阻聚剂被消耗完后且体系中尚含有多余的引发剂时，聚合反应才有可能发生并生成高分子化合物。此时所引入的引发剂不是全部被用来生成高分子，引发效率降低，聚合速率减慢，且不利于对所合成的高分子的分子量及配方进行设计与控制。因此，在聚合前，需要对单体及引发剂等进行精制，以脱除阻聚剂或微量杂质，尽量降低其对聚合的不利影响。实验室中，通常采用两种方法对单体进行精制，一为碱洗法，另一为减压蒸馏法。碱洗法是利用单体与阻聚剂在碱液中的溶解性能差异来进行精制分离的。而减压蒸馏则是利用单体的沸点随其分压的降低而下降进行精制的。根据聚合反应体系和所得高分子对纯度及分子量等的具体要求，可以只使用其中的一种方法，也可以两种方法都采用。表1 苯乙烯沸点和压力关系压力/kPammHg0.6751.33102.66205.32407.986013.3010026.6020053.20400101.08760沸点1830.844.659.869.582.1101.4122.6145.2表2 甲基丙烯酸甲酯沸点和压力关系压力/kPammHg3.19244.66357.055310.778116.4912425.1418937.1127950.8039772.75547101.08760沸点102030405060708090100.6表3 过氧化苯甲酰在不同溶剂中的溶解度（20）溶 剂溶解度/ g/100ml石 油 醚0.5甲 醇1.0乙 醇1.5甲 苯11.0丙 酮14.6苯16.4氯 仿31.6本实验采用碱洗法对苯乙烯单体进行精制，利用减压蒸馏法对甲基丙烯酸甲酯进行精制；并用重结晶法提纯引发剂过氧化苯甲酰（BPO）、偶氮二异丁腈（AIBN）。三、仪器和试剂1、仪器：分液漏斗，冷凝管，容量瓶，三口烧瓶，锥形瓶，棕色瓶，表面皿，天平，铁架台，布氏漏斗，吸滤瓶，真空循环水泵，恒温水浴，熔点仪，漏斗，滤纸，玻璃棒，废液收集瓶。2、试剂：苯乙烯，甲基丙烯酸甲酯，过氧化苯甲酰，偶氮二异丁腈，氢氧化钠，氯仿，甲醇，95%乙醇，去离子水，pH试纸。四、操作步骤1、苯乙烯（St）的精制（碱洗法）配置好5%wt的氢氧化钠水溶液；取一只250ml的分液漏斗，加入150ml苯乙烯；加入约30ml氢氧化钠水溶液，振荡洗涤后静置分层，分去下层水溶液；重复步骤数次直至单体无色时为止；用去离子水洗涤以除去微量碱，洗至中性为止（用pH试纸测量）；将无色中性单体装入纯净且干燥过的棕色瓶，并加入少量无水硫酸钠或无水氯化钙以脱除单体中所含的少量水。将单体置于低温背光环境，保存备用。2、甲基丙烯酸甲酯（MMA）的精制（减压蒸馏法）取一只250ml的三口烧瓶，加入150ml甲基丙烯酸甲酯；后进行减压蒸馏，收集46/13.3kPa（100mmHg）下的馏分。3、过氧化苯甲酰（BPO）的精制（重结晶法）采用重结晶法提纯过氧化苯甲酰（BPO），其方法是以氯仿为溶剂，甲醇作沉淀剂，过程如下：取一250ml锥形瓶，加入15g过氧化苯甲酰和60ml氯仿，室温下不断搅拌使BPO溶解；过滤BPO溶液，滤液直接滴入已用冰水冷却的150ml甲醇中，出现针状结晶；布氏漏斗过滤针状结晶体/甲醇混合物，并用冷的甲醇洗涤结晶体。复重步骤二次后，将结晶物置于真空干燥器中干燥并称重。将干燥的BPO晶体盛放在广口棕色瓶并保存在干燥器内备用。4、偶氮二异丁腈（AIBN）的精制（重结晶法）在装有回流冷凝管的250ml锥形瓶中加入100ml95%乙醇，于水浴上加热到接近沸腾。迅速加入10gAIBN，振荡使其全部溶解（煮沸时间不宜过长，若过长，则分解严重）。热溶液迅速抽滤（过滤所用漏斗和吸滤瓶必须预热），滤液冷却后得白色结晶。抽滤得白色结晶。于真空干燥器中干燥并称重。测定熔点。产品于棕色瓶中，低温保存。 五、实验中应注意的问题过氧化苯甲酰应在室温下溶解，不能加热，否则容易引起爆炸，所以应特别注意