高分子化學合成實驗實驗內容高分子化學合成簡介實驗部分實驗報告格式1.試劑精制2.苯乙烯-二乙烯苯懸浮共聚合3.苯乙烯乳液聚合4.丙烯酰胺水溶液聚合實驗內容自由基聚合四大實施方法1.本體聚合2.懸浮聚合3.乳液聚合4.溶液聚合試劑精制1.苯乙烯

苯乙烯為無色(或略帶淺黃色)的透明液體。沸點145.2oC，熔點-30.6oC，nD20＝1.5468，純品比重0.9060(20/4oC)。

500mL分液漏斗中裝入250mL苯乙烯，每次用約50mL5％NaOH水溶液洗滌數次，至無色后，再用蒸餾水洗滌至水層顯中性。然后，加入適量的無水Na2SO4，靜置干燥。干燥后的苯乙烯進行減壓蒸餾，收集60oC/5.33kPa餾分，測定純度。

2.丙烯酰胺

將55g丙烯酰胺溶解于40oC的20mL蒸餾水中，立即用熱濾漏斗過濾。濾液冷卻至室溫時，有結晶析出。用布氏漏斗抽濾，母液中加入6g(NH4)2SO4，充分攪拌后置于低溫浴或冰箱中冷卻至于5oC左右。待結晶完全后，取出，迅速用布氏漏斗抽濾。合并兩部分結晶自然晾干后，在20～30oC下的真空烘箱中干燥24h以上。收率可達70％。

3.過硫酸鉀(或過硫酸銨)

在40oC下制備得到過硫酸鉀(或過硫酸銨)的飽和水溶液，再加入過量5～l0％的蒸餾水，過濾，濾液放在低溫浴或冰箱中冷卻。析出的晶體用冷的蒸餾水洗滌，并用BaCl2溶液檢驗洗滌掖。若其中仍含有SO42－則應進行再次結晶。得到的白色針狀或白色片狀結晶放入真空干燥箱中干燥，存放在干燥器中。

Exp1.苯乙烯-二乙烯苯懸浮共聚合目的了解懸浮聚合的反應原理及配方中各組分作用

原理懸浮聚合反應實質上是單體小液滴內進行的本體聚合反應優點易散熱，反應溫度便于控制所得聚合物分子量較溶液聚合產物高產物中雜質含量較乳液聚合時低后處理工序比溶液聚合、乳液聚合簡單球狀或珠狀產物可直接加工使用共聚反應歷程1.引發反應2.增長反應3.交聯反應實驗步驟1.250mL三口瓶中加入150mL蒸餾水和3～5滴亞甲基藍溶液，調整好攪拌片的位置（使攪拌片上沿與液面持平）。2.加入5％聚乙烯醇10mL，開動攪拌，并緩慢加熱，升溫到40oC后停止攪拌。3.將事先在小燒杯中溶解好的含有0.4g過氧化苯甲酰、20g苯乙烯和5g二乙烯苯的混合液倒入三口瓶中，調節控制攪拌速度使液滴分散成大小合適的油珠（約小于小米粒）。4.繼續升溫（每分鐘1～2度），在70oC保溫1h，再升溫到90oC保溫1.5h（此階段應盡可能避免調節攪拌速度和停止攪拌，以防小球不均勻現象加劇甚至發生嚴重粘連）。5.當小球定型后（取出少量進行檢查），升溫到95oC左右繼續固化反應2h。6.（停止攪拌，在水浴上煮球2～3h。）7.用熱水洗滌小球兩次，再用蒸餾水洗滌兩次，抽濾至干.8.將小球置于搪瓷盤中，80oC烘干2h或者晾干，稱重計算產率。Exp2.丙烯酰胺溶液聚合目的1.掌握溶液聚合的方法和原理。2.學習如何選擇溶劑。

原理單體溶于溶劑中進行聚合的方法叫做溶液聚合。生成的聚合物或溶解或不溶，前一種情況稱為均相聚合，后者則稱為沉淀聚合。自由基聚合、離子型聚合和縮聚均可用溶液聚合的方法實施。

優點與本體聚合相比，溶液聚合：①體系粘度較低，混合以及傳熱容易②

聚合物容易從體系中取出③聚合物的分子量控制可以通過選擇不同的溶劑或者通過分子量調節劑進行④產物不易形成交聯結構或產生凝膠化⑤引發劑、分子量調節劑和殘存的單體等都可簡單除去溶液聚合組分溶液聚合體系至少包括三個組分：單體、引發劑和溶劑溶劑的選擇標準1)對引發劑分解的影響2)溶劑的鏈轉移作用3)對聚合物的溶解性能4)其它：溶劑的價格、毒性、來源是否方便、是否容易回收等

向溶劑的鏈轉移自由基是一個非常活潑的反應中心若發生鏈轉移反應生成的自由基活性降低，則聚合速率也將減小。若向溶劑轉移后生成的自由基活性不變，引發聚合的效果不變，即不影響聚合反應速率。鏈轉移的結果使聚合物分子量降低，且改變了聚合物鏈的端基。對聚合物的溶解性能溶劑溶解聚合物的能力控制著活性鏈的形態(卷曲或舒展)及其粘度，決定鏈終止速度和聚合物的分子量分布。

引發劑的選擇均相溶液聚合體系首先要選擇溶于聚合體系的引發劑其次要根據聚合反應溫度選擇半衰期合適的引發劑，保證自由基形成速率適中。一般要求引發劑的半衰期最好比聚合時間短一些，或者至少處于同一數量級。氮氣保護條件下能夠獲得分子量較高的聚合物。在250mL三口反應瓶中間口裝上攪拌器，在一個側口裝上氮氣導管，另一側口安一個Y形管。利用Y形管的兩個口分別裝上溫度計和冷凝管。反應裝置示意圖如下。

實驗裝置實驗步驟1.在250mL三口反應瓶中間口裝上攪拌器、溫度計和冷凝管。2.將5g(0.07mol)丙烯酰胺和70mL蒸餾水加入反應瓶中，開動攪拌，水浴加熱至30oC，使單體溶解。3.把溶解于10mL蒸餾水中的0.2g過硫酸銨從冷凝管上口加入到反應瓶中，并用10mL蒸餾水沖洗冷凝管，然后逐步升溫至90oC，在90oC下反應2～3h，此過程中聚合物逐漸生成。Exp3.苯乙烯乳液聚合目的1.掌握制備聚苯乙烯膠乳的方法以及使用電解質凝聚膠乳和凈化聚合物的方法。2.通過實驗了解乳液聚合的組分及其作用，認識聚合反應機理。

原理單體在乳化劑作用下分散在介質中，利用水溶性引發劑，在機械攪拌或者振蕩下進行的非均相聚合反應過程。優點與本體聚合、溶液聚合或者懸浮聚合相比沒有局部熱效應、粘度障礙、單體沾污聚合物無需除去溶劑也不像懸浮聚合那樣對攪拌速度敏感所得聚合產物作為膠乳可以直接使用也較容易從乳液獲得高流動性的粉末狀產物聚合反應速度快產物分子量高聚合物鏈長具有較高的均一性缺點含未洗凈的乳化劑和電解質等雜質影響產品的透明度、電性能、熱穩定性等乳液聚合組分溶液聚合體系至少(主要)包括三個組分：單體、引發劑、分散介質和乳化劑水是最常用的分散介質，水為分散介質時引發劑則是水溶性引發劑。另外，也使用一些輔助試劑，如分子量調節劑、pH緩沖劑等。乳液聚合機理乳液聚合有著特殊的機理。引發反應增長反應終止反應反應歷程由于膠束十分小，假定膠束中有一個以上的自由基，結果將很快發生終止反應。乳液聚合生成的聚合物分子量通常是很高的。聚合物鏈的長度取決于單體對許多增長地點的擴散，并不存在自由基之間對單體的實際競爭，形成的聚合物鏈就具有較高的均一性。實驗步驟1.引發劑配制稱取過硫酸鉀0.300～0.3500g于干凈的50mL燒杯中，用移液管準確加入蒸餾水使得引發劑濃度為10mg/1mL水，溶解備用。2.安裝投料在裝有攪拌器、溫度計和冷凝管的250mL三口反應燒瓶中，加入80mL蒸餾水，0.5g十二烷基硫酸鈉，開動攪拌，并升溫加熱。當乳化劑溶解后，反應液溫度達到80oC左右時，用移液管準確移取配制好的20mL過硫酸鉀溶液和15mL單體苯乙烯。3.聚合迅速升溫至88～90oC，并維持在此溫度下反應1.5h，停止反應。4.凝聚將乳液倒入250mL燒杯中，慢慢加入4gAlCl3，迅速攪拌，使乳液凝聚。5.后處理用布氏漏斗抽濾，聚合物用水（80oC左右約1600mL）洗滌至濾液用1％AgNO3溶液檢驗無氯