溶剂化电子引发丙烯酸聚合的研究-毕业论文

1、金凉乂糜氏扌浦江学院2017届毕业设计（论文）题b：溶剂化电子引发丙烯酸聚合的研究专业：高分子材料与工程班级：咼材1304姓 名：指导老师：起讫日期:2015.11-2016.062016 年 06溶剂化电子引发丙烯酸聚合的研究摘要溶剂化电子是最近20年新拓展的研究方向，对于溶剂化电子的牛成方法、结构特 征、反应性质以及应用，国内有不少文章中都有叙述，然而对于溶剂化电子在聚合方 面的研究却是甚少。木论文正是从溶剂化电子聚合的方面研究其聚合丙烯酸时的特征。实验反应装置 自行搭建，首先，通过金属钠与六甲基磷酰三胺作用，产生溶剂化电子，然后引发丙 烯酸的聚合。通过对实验数据的整理和分析，我们对产物的

2、质量、分子量、转化率等 方面进行了研究，结果可以看出in m0/m和t在其反应动力学中是呈现出线性关系 的，分子量和转化率呈线性关系，这就表明了在反应过程中活性种是长寿命的。产物的红外谱图显示，体系是从c=c处进行聚合的。这些说明了该体系具有阴离 子聚合以及自由基聚合的性质，但不能说是阴离子聚合，更不能说是自由基聚合。关键词：溶剂化电子引发聚合丙烯酸反应动力学红外光谱核磁氢谱polymerization of acrylic acid initiated by the solvated electronabstractsolvated electrons are the research di

3、rection of the new development in the last 20 years. there are many articles in the domestic literature on the formation method, structural characteristics, reaction properties and application of solvated electrons. however, for solvated electrons, is very little.in this paper, the characteristics o

4、f aciylic acid polymerization are studied from the aspects of solvent electron polymerization. the experimental reaction device is constructed by itself firstly, the solvent electron is produced by the effect of sodium metal and six-mcthyl-p-amidc, and then the polymerization of acrylic acid is init

5、iated.through the sorting and analysis of the experimental data, we study the quality, molecular weight and conversion rate of the product, and the results show that ln m 1 and t are present in the reaction kinetics; it shows that there is no change in the concentration of active factors in the reac

6、tion process.the infrared spectrum of the product shows that the system is aggregated from the c in addition in the polymerization body. the additi shows that the system has a anion polymerization. and the properties of radical polymerization, but it can't be said to be anionic polymerization.ke

7、y words: polymerization of the solvent electrons; acrylic; reaction kinetics; ir spectra; nuclear magnetic hydrogen spectroscopy摘要1abstractii第一章绪论11. 1溶剂化电子的结构21. 1. 1氨合电子结构21. 1.2水合电子结构21.1.3六甲基磷酰三胺溶剂化电子312溶剂化电子的稳定性31.2. 1溶液性质的影响31.2.2杂质影响31.3溶剂化电子溶液中的理化性质41. 4溶剂化电子还原反应历程41.4. 1对单键的还原41.4.2对不饱和键的还原

8、515溶剂化电子的形成方法51.5. 1碱金属与溶剂作用51.5.2纯水的辐射分解51.5.3光化学反应51.5.4电解方法61.6溶剂化电子的应用与前景61. 6. 1在无机化学中61.6.2在有机化学中61.6.3在钠汞齐的还原机理61.6. 4 前景717本课题主要研究内容与目的7第二章实验部分92. 1实验原料92. 2实验器材92.2. 1玻璃器材92. 2. 2其他器材92.3实验内容102. 3. 1实验装置图102. 3.2溶剂化电子的生成102. 3.3引发丙烯酸单体聚合112. 3.4聚丙烯酸的后处理112. 3. 5聚丙烯酸的ft-ir测试112. 3.6乌氏粘度计测量分

9、子量112. 3.7核磁共振图谱11第三章溶剂化电子引发丙烯酸的聚合研究123. 1电导率随时间变化关系123.2使用除水hmpa时的丙烯酸的聚合动力学123. 3分子量143. 4聚丙烯酸的ft-ir分析153. 5核磁共振氮谱1617第四章结论与展望参考文献18致谢20第一章绪论一切关于溶剂化电子研究要从1864溶剂化电子的发现说起。当weyl第一次将碱 金属溶于液氨溶液中时，他奇特的发现溶液竟然呈淡蓝色，并且随着碱金属溶解量的 增多，溶液颜色也随之越来越深。这个发现可谓是令其木人以及当时许多物理、化学 家为之感到惊讶，究竟溶液为何会变蓝，是否是因为溶液中的什么物质导致了这一现 彖的发生，

10、种种疑问悬在了众人的心头，再经过了证人努力的研究之后，他们发现这 种蓝色溶液具有导电性，且通过测量证实其电导率值较高，这表明在蓝色溶液中存在 着金属阳离子和电子。此后，随着近代科学的飞速发展以及研究手段的日益丰富加上 不断深入的研究，最终，科学家们认为碱金属溶于液氨溶液变蓝的现彖正是因为溶剂 化电子的存在，这也是第一次真正意义上确立了溶剂化电子的存在。自从溶剂化电子被人们发现之后，他在化学中得到人们的应用，带来了许多新的 合成方法。溶剂化电子的形成，大大的降低了反应时离子的化学反应活性，也正是因 为活性的降低从而使离子的稳定性得到了大大的提高1。我们都知道，电子在溶剂中 时很不稳定的，它的寿命

11、是微秒级的。经过科学家们多年的不懈努力，对于溶剂化电 子研究也是有所突破，人们对于溶于化电子的认识也从无到有向前迈了一大步，尽管 如此，我们对于溶剂化电子的研究也还是处于起步阶段，不过如今科学技术的发展速 度相对较快，仪器设备的性能较之前相比也是有了大大的提高，虽然现在有关于溶剂 化电子的成熟理论述较少，但是相信伴随着科学家们努力研究，溶剂化电子在未来对 于科学的发展还会有所突破，对于溶剂化电子的研究也会一步步深入下去，溶剂化电 子的未来还是一片光明的。溶剂化电子从发现至今，人们对其的研究也并非深入透彻。起初，溶剂化电子的 研究起步于有机和无机领域，它被看作是一种很强的还原剂，随着研究的深入，

12、对其 电子结构、生成方法、理化性质等方面的研究也是相继深入。随着科学技术的不断进 步与一代代研究人员的不懈努力，我们终于找到了溶剂化电子存在的证据。然而关于 溶剂化电子聚合的研究却是少z又少，其聚合方式与阴离子聚合有相似z处却又存在 不同，因此，对其聚合的深入研究很是必要也很有意义。1.1溶剂化电子的结构1.1.1氨合电子结构氨化电子被认为是人们首次观察到的溶剂化电子。氨化电子的确定是一个非常漫 长的过程。在weyl发现蓝色的碱金属液氨溶液后，随着检测技术的不断发展人们对碱 金属蓝色液氨溶液的特征有了进一步认识。通过将碱金属溶解在液氨中能得到漂亮的 蓝色溶液2。而且溶液的性质基本上与所溶解的碱

13、金屈无关所有溶液都表现出类似的 性质。溶液的颜色并不会因为所溶解的碱金属的不同而显示不同的颜色，而且随着碱 金属浓度的增加溶液的颜色也不断加深，从最初的浅蓝色变为深蓝色然后再从深蓝色 变为青铜色。这一现象在当时引起了人们的极大兴趣，无数的科研人员希望揭开它背 后的谜底，通过不断的研究，人们发现随着溶液颜色由浅到深的变化，溶液的导电性 变好，通过对电导率的测定，发现电导率也在不断地升高，这一发现让研究人员们意 识到溶液中存在大量的电子，且溶液具有顺磁性。也是从此次发现之后，研究人员们 总结得到，也将这种无此命名为溶剂化电子，至此，溶剂化电子也第一次被提出。从 此，围绕溶剂化电子所展开的研究也成为

14、了当时的热门研究。近年来，溶剂化电子的 空腔模型得到越来越多人的认可。该模型认为，在溶液中，电子没有集中在一起，而 是广泛分布于整个体系屮。氨合电子的研究也是人们真正意义第一次对溶剂化电子结 构的深入研究，这也为此后其他电子结构的发现做了很好的铺垫。1.1.2水合电子结构随着氨合电子结构的发现，人们不禁想问是否述存在着其他的电子结构，有问题 机会有发现，他们发现用1. 8mev的脉冲电子束照射去气的纯水后发现在7000a左右会 出现一个瞬时的吸收峰，而且吸收峰峰尾较长以至于贯穿可见光区。根据此种现象， 他们认为这种独特的吸收峰来源于水合电子3,水合电子自此得到了科学界的认同。 随着现代检测手段

15、的提高以及对溶剂化电子理解的加深，不断有新的水化电子的结构 模型出现。水合电子相比较于氨合电子的空腔模型又有着很大的不同，他的结构是一 种水化层，电子周围的水分子中的氢指向电子，这种模型被称作为空洞模型，电子被 束缚在这个孔洞中，虽然水和电子结构的发现比氨合电子结构晚了接近100多年，但 是这一发现也是证明了溶剂化电子的结构并非氨合电子结构一种，如今，e补h、ho 已经成为水溶液辐射化学中的三大基本粒子。水合电子的发现，对于化学科学尤其是 溶剂化电子的结构又开启了另一扇大门，这一发现也是推动了又一波有关溶剂化电子 的研究。结构示意如下右图:1.1.3六甲基磷酰三胺溶剂化电子同碱金属溶于液氨屮产

16、生蓝色溶液一样，钠、钾、锂同样能溶于六甲基磷酰三胺 中形成蓝色溶液。hmpa中溶剂化电子与水合电子以及氨合电子相比，具有寿命长以 及制备简单的特点。hmpa中溶剂化电子在室温下有时可以维持数小时，并且在常温 常压下就能生成。1.2溶剂化电子的稳定性121溶液性质的影响说到溶剂化电子的稳定性，很多因素对其都具有一定的影响，首先要说到的就是 溶液性质，一般来说，溶剂性质对于溶剂化电子的影响是最大的。溶剂的性质又可以 分为介电常数、酸碱性以及氧化性来讨论4。首先讲到的是溶液的介电常数所带来的 影响，我们都知道，离子间的作用力越小，那么离子也就越稳定，而介电常数的增大 也就意味着离子间的作用力的变小，

17、这也正说明了溶剂化电子越稳定。第二点讲到的 是溶液的酸碱性，而酸碱性的大小与氢离子的浓度有关，氢离子浓度越大，酸性也就 越强，这就使得溶液中的溶剂化电子越发的不稳定，由此可以看出，若是将氨合电子 与水合电子进行比较，氨合电子明显更加的稳定。1.2.2杂质影响除了溶液性质对溶剂化电子的影响，第二点对溶剂化电子稳定性影响的因素就是 杂质，溶剂化电子为很强的述原剂(如水合电子的e0 =-2.77伏)易使溶剂分子发生还原 反应，例如氨合电子的分解：1e( nh3 )y i nhj + 一2 h2 + (y nh3(1-1)此反应因为受到杂质催化而迅速进行。1.3溶剂化电子溶液中的理化性质研究溶剂化的电

18、子的物理性质，就要探究溶剂化屯子溶液中溶剂以及其中电子的 浓度。由于溶剂化电子的首次发现是通过碱金属作用于液氨溶液，因此，对于通过这 种方法对于溶剂化电子溶液中的物理性质做了不少的研究，想要找到对于其他种溶液 的研究却是极少的。溶剂化电子的牛成是通过将碱金属溶于液氨溶液中进行的，随着反应的进行，溶 液的颜色也发生这由浅及深的变化，直至当金屈在溶液中的溶解量与整个溶液量达到 一定比例时，溶液出现了分相的现象5,本来是深蓝色的溶液，在其表面会出现些许 青铜色。经过研究和对溶液电导率的测定，发现这两种溶液都具有特别好的导电性能，不 仅如此，该溶液还有良好的磁性质，而顺磁性则代表着电子的独立存在，此外

19、，在该 溶液中还发现有着极为重要的光学性质随着溶液浓度增加，溶液的顺磁性减小，这说 明一定发生了自旋现对过程。fi前对于溶剂化电子最好的描述也许是空腔模型。，电子与氨分子z间形成一个 空腔，而电子就被包围在这个空腔中。按此模型，电子被俘获在氨分子包围的空腔中, 溶剂偶极子同氢原子的取向指向空腔的中心。各种溶剂化电子的共同化学性质是：具有很强的述原性，其述原性的相对强弱与 溶剂化电子的稳定性有关。还原性与溶剂化电子存在着良好的线性关系。氨的溶剂化 电子最稳定，和氨瞇的溶剂化电子次之，水和电子最不稳定6。因此在溶剂化电子浓 度相同的情况下，胺的溶剂化电子的还原性比氨强。1.4溶剂化电子还原反应历程

20、1.4.1对单键的还原电子加到键上，使键断裂，产生自由基和阴离子:x-y+e(nh3)y ->x.+y +ynh3； xy+2c(nh3)pc+y +2ynh3；产生的自由基反应性很强，继续与溶剂化电子配对成 阴离子：x +e(nh3)y- ->x"+ynh3(1-2)或与xy”作用产生折的自由基:x.十xytxx+y.(1-3)1.4.2对不饱和键的还原和上面讲到的溶剂化电子对于单键的还原，其对于双键以及三键单从还原过程上 并没有什么大的区别，但是其对于单键、双键和三键在还原后的产物还是大有不同的。 如下所示分别为将1个或2个电子分别加到双键上，后分别形成自由基阴离子或

21、双电荷 阴离子：x=y+c(nh3)y jxy+ynh3(1-4)xy+e(nh3)y"->xy +ynh3(1-5)1.5溶剂化电子的形成方法151碱金属与溶剂作用最早通过实验得到溶剂化电子的方法。该方法就是把碱金属放入液氨屮，通过碱 金属与液氨溶液的反应，溶液会逐渐呈现岀蓝色，这种蓝色而且还会随着反应时间的 增加，溶液颜色也从起初的淡蓝色逐渐加深8。这一现象在当时引起了人们的极大兴 趣，无数的科研人员希望揭开它背后的谜底。随着现在测试技术的进步，也经科学家 的不断研究发现，这种溶解具有很高的电导值，并u所形成的的蓝色溶液并不因为放 入金属的不同而变化。此外，溶液还存在着一点

22、的磁性。氨合电子形成源于金属与液氨色相互作用。不仅液氨可以作为溶解金属的溶液， 有些金属还可以溶于胺类，醯类，以及水溶液屮，形成对应的胺合，储合，还有水合 电子。例如，当金属钠溶于纯水中，发生下列反应：na h2° na aq+ + eaq_(1-6)1.5.2纯水的辐射分解水合电子除了用将碱金属溶于水溶液的方法得到之外，还可以通过纯水的辐射分 解得到。e.j.hart等人在1962年用脉冲电子束辐照射去气纯水时发现了水合电子10。 溶剂化电子还可以通过纯水的辐射法得到的这一发现是由honf和boag通过实验证实 的。1.5.3光化学反应水合电子的产生，可以通过在溶液中进行光解得到l

23、lo例如，在真空紫外光解除 去空气的磷酸盐阴离子hpo4厶和poj的水溶液，则形成水合电子。1.5.4电解方法电解也可以产生溶剂化电子12。例如，电解不包含可被还原物质的液氨溶液，其 溶液性质与碱金属的液氨溶液是没有区别的。1.6溶剂化电子的应用与前景1.6.1在无机化学中在无机化学+ 13,利用溶剂化电子可把金属阳离子络合物还原为金属络合物或金属：(1-7)汁 + 2 总 f p&nhj n；(cn- + 2g, h ni(cn). j cu(nh,)ja* + 2c ->cu + 4nh,打开硫的八原子环14,还原为多硫化物的阴离子:(1-8)1.6.2在有机化学中除了在无机

24、化学中的应用，溶剂化电子在有机化学中也有着广泛的应用15o ,溶 剂化电子的反应也成为有机氧化还原的重要方法之一。例如，碱金展的液氨溶液容易 和酸性物质起反应形成氢和碱金属盐的化合物：ah +4- a(1-9)2a - (qhjjc、or、phgeh,1.6.3在钠汞齐的还原机理在此之前，人们普遍认为na与水生成h原子，而h原子又可以作为一种还原剂16,如果在反应中不存在能与h原子反应的物时就会产牛氢气：(1-10)na + hq ” na* + h + qht 、严'厶.h + h f h?但是如果要是把钠和汞一起加到含有清除剂n2o和ch?oh的水溶液中17,实验结 果显示主要产物

25、不是出而是n2,反应式如下：na + nh2o f na* + 顷(l-ii)+ n2o f n? + 0一得到的反应产物主要是n2。也正是因此让人们对还原剂的还原机理有了新的认识。 164前景溶剂化电子的出现，为化学研究打开了一道新的大门，给人们带来了一些新的认 识，它不仅给化成合成开启了新的篇章，也为化学未来带来了无限的想象，他的发现, 给予一些化学研究新的研究方向，也带來了一些新的研究领域。但尽管如此，对溶剂 化电子的研究也并没有很长吋间u研究深度也是上可看见，从理论研究到定性研究我 们还有很长的路要走。不过随着现在科技技术的进步，试验方法的更加完善，我们对 于溶剂化电子的深远探究也不在

26、变得遥不可及，相信在不就得未来，有关溶剂化电子 的发现还会逐渐增多，它也必将给我们到来更多意想不到的惊喜18o1.7本课题主要研究内容与目的本课题的名称为溶剂化电子引发丙烯酸聚合的研究，正是因为关于溶剂化电子聚 合的硏究还处于起步阶段，因此探究溶剂化电子引发丙烯酸聚合的机理，与一般阴离 子聚合、自由基聚合的区别有着很重要的意义。首先，我们通过na和hmpa反应生 成溶剂化电子，研究溶剂化电子引发丙烯酸聚合时的聚合动力学，通过聚合速率、聚 合的量与时间的关系等来探究溶剂化电子引发丙烯酸聚合时的聚时表现。通过ft-ir 来确定聚合物结构，乌氏粘度计来测量聚合物的分子量，最终以探究溶剂化电子引发 聚

27、合的机理。第二章实验部分2.1实验原料金属钠，国药集团化学试剂有限公司，储存于煤油中；六甲基磷酰三胺，哈柏医 药有限公司，低温存储于冰箱中；丙烯酸，上海凌峰化学试剂有限公司，减压蒸憾后 于冰箱屮低温储存；乙醇，上海凌峰化学试剂有限公司，直接使用；乙月青，上海凌峰 化学试剂有限公司，直接使用；2.2实验器材2.2.1玻璃器材该实验的反应装置均用玻璃仪器自行设计搭建，主要应用的玻璃仪器均有：移液 管10ml；恒压滴液漏斗；球形分液漏斗；三口 y形管；圆底烧瓶50ml；尖口导气 管（由导气管经酒精喷灯烧制）等。2.2.2其他器材dzf-6020真空干燥箱，上海博迅实业有限公司医疗设备厂产；医用氧气袋

28、，北京 市鑫田黎明【矢药器械有限公司产；氮气，南京市三乐集团有限公司产；四号真空封脂, 中国石油玉门油田公司炼油化工总厂产；长城7501高真空硅脂，江阴市家宝石化有 限公司产；循环水真空泵，巩义市予华仪器有限责任公司产；851磁力搅拌器，金坛 市医疗仪器厂产；卧式低温恒温槽，dcw-0515,南京舜玛仪器设备有限公司，dds-11a 数显电导率仪，上海雷磁创益仪器有限公司。2.3实验内容231实验装置图ar图2-1溶剂化电子产生及其引发丙烯酸单体聚合装置1.u形管；2.丫型管；3.球形分液漏斗；4.恒压滴液漏斗；5.电导率仪；6.电导率棒；7.三口烧瓶；&移液管（放na） ；9.卧式低

29、温恒温槽；2.3.2溶剂化电子的生成按照图2-1装配出的反应装置，并事先在恒压滴液漏斗中用10ml的移液管加入 10ml的hmpa,在分液漏斗中用另一根10ml移液管加入20ml的丙烯酸单体，在 三口烧瓶中加入一颗小的转子，并且关闭所有开关。打开氮气瓶，用氮气对实验装置 进行通气处理，排出装置内空气，因氮气的密度大于氧气，如此便可将装置中的氧气 排出，防止其作为阻聚剂阻碍丙烯酸的聚合以及阻碍溶剂化电子的生成。控制好氮气 通入的速率（液面上约1秒产生2个气泡），通入氮气约2小时后，将金属钠放置 于正己烷溶液中，用小刀切小片状，放置于途中8所示位置，与hmpa相接触。金属钠与hmpa相接触后，经过

30、一段时间的反应，会产生蓝色的溶液，这表示 已经有溶剂化电子产生。将恒压滴液漏斗、分液漏斗、以及直阀的开关全部打开，让 溶剂化电子，丙烯酸单体，以及剩余的hmpa全部流入圆底烧瓶中，最后关闭直阀的开 关，防止氧气进入三口烧瓶。2.3.3引发丙烯酸单体聚合将三口烧瓶置于水浴中加热，并用转子搅拌，让溶剂化电子与丙烯酸单体充分接 触。丙烯酸单体在这一过程中不断进行聚合，让其反应6小时后，将三口烧瓶从水浴 中取出，此吋在烧瓶底部已有聚丙烯酸产生。重复之前所有操作，将聚合吋间分别变 为12小时、18小时以及24小时。考虑到hmpa中的水分会对溶剂化电子产生影响, 我们对hmpa进行了处理，先用cah2处理

31、hmpa,再进行减压蒸馆。2.3.4聚丙烯酸的后处理在聚丙烯酸产生之后，将其置于一次性塑料杯中，加入正己烷对其进行沉淀。在 塑料杯中静置一晚后，倒去杯中上层清液，用滤纸将杯中的聚丙烯酸过滤出来，再次 用正己烷冲洗后，放入真空干燥箱中烘干，最后将其取出用电子天平称量它的重量， 并记录实验数据，并且绘制ln( m0/m )与时间的关系图，以研究反应的动力学19。 2.3.5聚丙烯酸的ft-1r测试将通过溶剂化电子引发聚合得到的丙烯酸聚合物进行红外光谱测试，以便得到它 的红外光谱侧视图，视图如下图2-2所示。在ftir测试中我们采用透射技术，使用 的波数在700-4000cm-1,分辨率是2cm-l

32、20o我们先将自己聚合的产物提纯干燥，研 磨成粉，并在低于6mpa的压力下将含有聚合物的粉末压制成透明薄膜，然后进行红 外测试21。最后再将它与传统自由基聚合所得到的聚丙烯酸进行红外光谱图相比较。 2.3.6乌氏粘度计测量分子量称量约o.lg的置于10ml的容量瓶中，加入适量的lmol/l的nacl溶液，将其 溶解。将容量瓶静置一晚，待聚丙烯酸全部溶解，向容量瓶补加nacl溶液至10ml, 再将溶液倒入乌氏粘度计，在初始浓度流动时间(tj测量完成之后，再依次向毛细 管中加入2ml、2ml、2ml和2ml的nacl溶液进行稀释，并测量每次稀释之后的流 动时间(t2-t5),最后测量纯nacl溶液

33、的流动时间(to)的测量。237核磁共振图谱对产物进行核磁共振分析，确定聚合物的结构22o第三章溶剂化电子引发丙烯酸的聚合研究3.1电导率随时间变化关系木实验通过na与hmpa反应牛成溶剂化电子，通过电导率仪测试电导率值得变 化。下图为电导率随时间变化的关系图，通过秒表与电导率仪测量电导率每分钟的变 化情况：401tujxsm20001 180604020oinmt/图3-1电导率随时间变化关系图3.2使用除水hmpa时的丙烯酸的聚合动力学先使用cah2除去hmpa中的水分，控制hmpa的量为10ml,丙烯酸的量 为20ml不变，在电导率为160的时候进行反应，丙烯酸单体的聚合时间分别为6小

34、时、12小时、18小以及24小时。所得到的聚合物聚丙烯酸的质量见下表：表3-1反应产物聚丙烯酸随时间的量反应时间/h6121824反应时间 /s21600432006480086400产物的量/g1. 12272. 08193. 47614. 2492ln(mo/m)0.1130830. 2209910.4020570.518666以时间t为横坐标，ln(mo/m)为纵坐标，作出时间t与ln(m()/m)的关系图。见图3-1,其中mo为起始单体浓度，m为t时刻的残留单体浓度。丙烯酸聚合动力学65432101 o o o o o o o(uvoe) u-200004000060000 80000

35、100000时间/s图3-2 hmpa不除水时溶剂化电子引发丙烯酸单体的聚合动力学从图3-2中我们可以得到，ln(mo/m)和时间t基本呈线性关系，图中直线为： y=6e-06x-0.0143,斜率为6xl0'6根据公式ln(m0/m)= k p ct计算得到。c为活性种 浓度,kpc=6xlo-6 o3.3分子量本实验通过乌氏黏度计来测试产物的分子量。我们选用的毛细管内径为0.4-0.5mm, 设定水浴温度在25°c,以lmol/l的nacl溶液为溶剂配置成初始浓度为10g/l的聚丙烯酸 溶液。称量约o.lg的聚丙烯酸置于10ml的容量瓶屮，加入适量的nacl溶液将其溶解。

36、 将容量瓶静置一晚，待聚丙烯酸全部溶解于nacl溶液后，向容量瓶补加nacl溶液至10ml, 再将溶液倒入乌氏粘度计，在初始浓度流动时间（ti）测量完成之后，再依次向毛细管中 加入2ml、2ml、2ml和2ml的纯nacl溶液对溶液进行稀释，并测量每次稀释之后的流 动时间（t2t5）,最后测量纯溶剂nacl溶液的流动时间（to）的测量。通过查询聚合物 手册得知，在25°c条件下以nacl溶液为溶剂，最后根据测量的时间与乌氏黏度计计算分 子量的公式求出聚合物的分子量。在较低转化率的情况下，聚合物的分子量与转化率的关 系如下图所示。查阅 polymer handbook , k=15.4

37、7><103 ml/g, a=0.9001020304050转化率/%图3-3分子量与转化率关系图表3-2聚丙烯酸产物量，分子量，转化率与反应时间对应关系表时间/h121824分子量/万0.510. 720.9转化率/%19.8276233.1057140.46857产物的量2.08193.47614.2492从图3-3屮可以看出，溶剂化电子引发丙烯酸单体聚合时分子量随转化率的增加而增 加，呈线性关系。3.4聚丙烯酸的ft-ir分析将溶剂化电子引发得到聚丙烯酸聚合物进行红外测试，得到它的红外谱图。我们将其 与丙烯酸单体红外谱图相比较3500300025002000150010005

38、000wavenumber(%)图3-4溶剂化电子引发的丙烯酸聚合以及丙烯酸单体的红外谱图如图其中1为溶剂化电子引发聚合的丙烯酸，图2为丙烯酸单体，一般认为聚丙烯酸 具有以下特征吸收峰:1736cm'1 c=o吸收峰,伸缩振动；1441cm-1-ch2-亚甲基吸收峰，弯 曲振动，1371cn?ch3吸收峰，对称变形振动；1262,1198,1165 -c-o-c-吸收峰;不对称变 形振动,从上图中可以看出在1720 cm-1处有一吸收峰,收缩振动；1262,1200,1165 cm-处 的不对称伸缩振动，并且在1640处的双键消失，从上的对比中我们不难得出结论丙烯酸 是通过乙烯基双键打

39、开进行的加成聚合。因此可以肯定溶剂化电子能够引发丙烯酸的聚合 且其聚合产物与普通引发方式生产的聚合物结构基本相同。3.5核磁共振氢谱lnooo86z9z-x8099zt9o80卜80c9zt06:006 6e*r7"10987654321ppm图35溶剂化电子引发的聚丙烯酸'hnmr谱图溶剂化电子引发丙烯酸聚合产物的核磁共振氢谱图中8=1.0-2.4ppm是聚丙烯酸大分子 骨架上的氢,5=2.5-3.0ppm是聚丙烯酸骨架上与竣基相邻的ch的氢,而原木应该在8=10-12 中出现的竣基峰并没有岀现，查找文献，这是由于测试核磁氢谱采用笊代氯仿为溶剂，而 宛代氯仿可以与活泼氢置换

40、，导致竣慕的峰没有岀现。第四章结论与展望通过对溶剂化电子引发丙烯酸单体聚合的实骑，在对产物进行的一些表征之后，我觉 得可以得岀以下结论：从反应动力学中得出，体系的活性种浓度基本保持不变，具有活性阴离子聚合的特征。 说明该体系不是离子聚合，且具有自由基聚合的特征。从产物的红外谱图中可以看出，体 系是从单体的c=c处引发聚合，与传统自由基聚合相似。在实骑中依旧存在着一些问题，比如实验中单体会与na接触，对实验结果会有一定 的影响。以及在控制反应溶液中溶剂化电子浓度的时候并不能完全确定其中电子的真实浓 度，同时由于反应中的电导率的变化速率较快，对实验也会产生一定的影响。参考文献1 卢保华.试论溶剂化

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