膨胀计法测定聚合反应速率实验报告

《膨胀计法测定聚合反应速率实验报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、课程名称：化工专业实验实验名称：膨胀计法测定聚合反应速率次鎗实验报告指导老师：卜志扬成绩：实验类型：高分子化学同组：一、实验目的和要求（必填）三、主要仪器设备（必填）五、实验数裾记录和处理七、讨论、心得二、实验内容和原理（必填）叫、操作方法和实验步骤六、实验结果与分析（必填）一、实验目的和要求1.掌握膨胀计法测定聚合反应速率的原理和方法。2.了解动力学实验数据的处理和汁算方法。二、实验内容和原理聚合动力学主要是研宂聚合速率、分子量与引发剂浓度、单体浓度、聚合温度等因素间的定量关系。连锁聚合一般可分成三个基元反应：引发、增长、终止

2、。若以引发剂引发，其反应式及动力学如下:引发：R.+M+M.R；=2fkd[I]（1）增长：C+M—Rp=kp[M*][M]⑵终止：Rt=ktW（3）式屮I、M、RM’、P分別表示引发剂、单体、初级游离基或聚合物游离基及无活性聚合物。氏、RP、Rt、kd、kp、匕分别表示各步反应速率及速率常数。f表示引发效率。[]表示浓度。聚合速率可以用单位时间内单体消耗量或者聚合物生成量来表示.即聚合速度应等于单体消失速度，只三—塑1。只有增长反应才消耗大量单体，因此也等于增长反应速率。在低转化率下，稳态条件成立，dtRfRp则聚合反应速率

3、为：AV]1/2U/]式巾K为聚合反应总速率常数。单体转化为聚合物时，由于聚合物密度比单体密度大，体积将发生收缩。根据聚合吋体积的变化，可以计算反应转化率。聚合速率的测定方法有直接法和间接法两类。直接法宥化学分析法、蒸发法、沉淀法。最常用的直接法是沉淀法，即在聚合过程中定期取样，加沉淀剂使聚合物沉淀，然后分离、精制、干燥、称重，求得聚合物量。间接法是测定聚合过程中比容、粘度、折光率、介电常数、吸收光谱等物性的变化，间接求其聚合物的量。膨胀计法的原理是利用聚合过程屮体积收缩与转化率的线性关系。膨胀计是上部装有毛细管的特殊聚合器，如

4、图2所示，体系的体积变化可直接从毛细管液而下降读岀。根据下式计算转化率：C=^-xlOO%（5）式中C为转化率。V’表示不同反应时间t时体系体积收缩数，从膨胀计的毛细管刻度读山；V表示该容量下单体100%转化为聚合物时体积收缩数。Md_M_dp(6)式中d为密度，下标M、P分别表示单体和聚合物。本实验以过氧化二苯甲酰（BPO）引发甲基丙烯酸甲酯（MMA）在6（TC下聚合。甲MMA在60'C的密度取4°=0.8957g/cm3，聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）取40二1.179g/cm3o三、主要仪器设备仪器：仪器名称规格数量膨胀计定

5、制加工-套烧杯50ml-只恨温水浴槽-套吊:筒25ml-只玻棒-根秒表-只另备试筲夹、橡皮筋、乳胶筲、乳胶手套、吸耳球等试剂：试剂名称规格用量甲基丙烯酸甲酯（MMA）新鲜蒸馏16ml过氧化二苯甲酰（BPO）重结晶o.l5g丙酮工业级z-sV7图1玻璃膨胀计示意图四、实验操作与步骤准确量収16mlMMA和0.15gBPO,在50ml烧杯闪混合均匀后，倒入膨胀计下部至半磨口处，插上毛细管，此时液囬上升至毛细管（1/4〜1/3）刻度处，检查膨胀计内有无气泡后，用橡皮筋固定膨胀汁的毛细管与下部。将装有反应物的膨胀计浸入60±0.5°C的

6、恒温水浴屮。由于热膨胀，毛细管内液而不断上升，当液而稳定不动时，可认为体系达到热平衡。记录时间及膨胀计的液而商度作为实验起点，观察液而变化。液而一开始下降表示反应开始，记时。随后，每隔5min读一次毛细管体积变化至实验结束。（一般做5点左右,点数太多，反应时间过长，体系粘度过大，使毛细管难以取下）五、实验数据记录与处理试剂用量：单体：16mL,引发剂：0.1495g1.诱导期：从到达热平衡至反应开始为止的时间为诱导期。表1.实验数据记录及处理t/min0510152025Vt/ml7.8717.8497.8207.7927.76

7、37.739V7ml00.0220.0510.0790.1080.132C00.011630.026970.041780.057110.06980In」一1-C00.011700.027340.042670.058810.07236其中，v=v()-vzC=—xlOO%VVm=7.781mlV=VM-Vp=yM-VM^.=7.871-7.871x0.8957+1.179=1.891nnlunyR0.080.070.060.003X-0.0016R2=0.9983543roooCo.o.o.cui/TUI0102030时间t/mi

8、n图1.转化率~吋间（c~t）曲线0102030时间t/min图2.ln(1/(1-C))曲线1.转化率〜时间曲线（见图1）:曲线方程为：y=0.2794x在低转化率下，[M]可认为不变，E卩[M]等于单体初始浓度。[M]=[M]o=1QQ0XQ-8957=8.