实验一膨胀计法测聚合反应速度

1、实验一膨胀计法测聚合反应速 度沁*丿象实验报告专业：姓名：学号：课程名称：化工专业实验指导老师:成绩：实验名称： 膨胀计法测聚合反应速度实验类型：高分子化学实验同组学生姓名：_一、实验目的和要求二、实验内容和原理三、主要仪器设备四、操作方法和实验步骤*五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析:七、讨论、心得*0.99，符合线性反应速率 R=-dM/dt=M 0*dC/dt=pdC/dt=0.8957*1000/100.12*0.00177=0.01583mol/(L*mi n)/M*4、反应总速率常数: 由 d M k 2fkd V dt p kt1/2 1 /2M K I M ,上式可以变形

2、为:鑒K I 1/2dt，积分得MIn山 K I 1/2t，所以 ln M1匚 KI 1/2tcIn丄对t作图，其斜率为Kl1/2。在低转化率下，1 CI 可认为不变，即I等于引发剂起始浓度10,则可得 反应总速率常数K。0.05-ln(1心-C)Linear Fit of ln(1/(1-C)0.040.03 -0.02 -0.010.00 -10152025t (min)Equati ony = a + b*xAdj.R-Square0.99776ValueSta ndardErrorln (1/(1-C)In tercept0.0007177250.000579459ln (1/(1-C

3、)Slope0.001813.82778E-05曲线图 2 ln(1/(1-C)t故 ln(1/(1-C)t 曲线方程为 ln(1/(1-C)=0.0007177+0.00181*t, r2=0.997760.99,符合线性 由曲线斜率得KI 1/2=0.00181可认为|=| o=0.1488/(242.23*0.016)=0.03839mol/L求得K=0.00181/I 1/2=0.00181/0.038391/2=9.237*10-3L1/2mol-1/2 mi n-1已知BPO在60C下的kd及引发MMA的引发速率f (查得 60 C 时 kd 1.12 10 5s 1 , f 0.

4、492 ),进一步可求得kp/kt1/2=K/(fk d)1/2=9.237*10-3/(60*(0.492*1.12*10 -5)1/2) =0.06558 L1/2mol-1/2s-1/2六、实验结果与分析1、Ct 曲线 方程为 C=0.0008422+0.00177*t (t:mi n)反应速率 R= M 0*dC/dt= 0.01583mol/(L*min)2、ln(1/(1-C)= 0.0007177+0.00181*t (t:min) K=9.237*10 -3L 1/2mol-1/2min-1 kp/kt1/2= 0.06558 L1/2mol-1/2s-1/2七、思考题1、分析

5、在实验过程中诱导期产生的原因为防止单体甲基丙烯酸甲酯（MMA ）由热引发、光 引发等在储存中发生聚合，生产中会添加阻聚剂来终止 自由基，常添加对苯二酚。尽管实验中的 MMA经过蒸 馏，但仍有少量阻聚剂存在。诱导期内BPO产生的自由基进攻阻聚剂，当阻聚剂消耗完后，诱导期结束，开 始MMA的聚合反应。2、本实验应注意哪些实验操作？单体和引发剂要混合均匀，引发剂充分溶解；膨胀计内要检查有无气泡；膨胀计磨口的配套，使用时毛细管与反应器要耳朵对 耳朵，橡皮筋一定要扎紧，严格防止实验时水进入膨胀 剂内；膨胀计完全进入恒温槽，但不能过于接近加热棒；记录点数不能太多，反应时间不宜超过 30min ；反应结束马

6、上取出样品，迅速使反应器与毛细管分 离，以免膨胀计粘结；用丙酮将反应器与毛细管清洗干净。注意数据读取，仔细观察实验现象并记录。3、如果反应改在65C下进行，应该注意哪些问题？ 反应温度上升，聚合速率常数增大且增加幅度大，反应速率加快，应更加注意观察体系的热膨胀、热平衡等 现象。由于反应速率变大，注意反应可能会较快出现自 动加速现象。4、查询60C下MMA的kp和kt，与实验结果对比，分 析误差产生原因并提出应改进的地方。60C下 MMA 的 kp= 367L mol 1 s 1， kt= 0.93 107L mol 1 s 1kp/ kt1/2=367/(0.93*107)1/2=0.1203

7、L1/2mol-1/2s-1/2实验结果 kp/kt1/2= 0.06558 L1/2mol-1/2s-1/2误差 E=(0.1203-0.06558)/0.1203*100%=45%本次实验误差较大，产生原因可能为：(1) 由于实验中体积每5分钟仅下降0.030.04ml,变 化非常不明显，使得反应开始时液面下降的时间点判 断有所延迟，诱导期偏长，反应时间偏小，使得反应时间与转化率不对应。(2) 由于体积变化不明显，使得体积读数存在误差。(3) 量取MMA时，体积量取可能有偏差，使得反应液 浓度有偏差。(4) MMA和BPO混合时，未能够完全搅拌均匀使引 发剂完全溶解。可改进的地方：实验中毛细管的内径可再减小，使得液 体体积变化更为明显。5、自由基反应动力学推导有哪些假定条件。链转移反应无影响、等活性、聚合度大、稳态等 4个 假定。6、为什么膨胀计法只适用于低转化率下聚合速率的测 定？高转化率下为什么不适用？在低转化率下聚合，各速率常数基本不变，短期内 引发剂浓度变化不大近于常数，且满足上述 4个假定， 故聚合速率与单体浓度、引发剂浓度等满足1 /2d Mdtkp 2fkdkt1/2m1/2 M；在转化率较高的情况下，实际情况将偏离上式，主要时因为由凝胶效应产生的自动加 速现