高分子化学实验讲义课件

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1、高分子化学实验讲义材料学院材料化学教研室2008.934目录第一部分聚合方法……………………………………………………………2第二部分实验…………………………………………………………………10实验一甲基丙烯酸甲酯的本体聚合…………………………………………10实验二苯乙烯的悬浮聚合……………………………………………………12实验三醋酸乙烯乳液聚合……………………………………………………14实验四丙烯酰胺水溶液聚合…………………………………………………18实验五脲醛树脂缩聚及刨花板的成型………………………………………20实验六膨胀计法测定本

2、体聚合反应速率……………………………………24第三部分附录…………………………………………………………………27附录一高分子化学实验须知……………………………………………………27附录二高分子实验室安全制度…………………………………………………27附录三常用仪器操作规定………………………………………………………2834第一部分聚合方法1．概述与无机、有机合成不同，聚合物合成除了要研究反应机理外，还存在一个聚合方法问题，即完成一个聚合反应所采用的方法。从聚合物的合成看，第一步是化学合成路线的研究，主要是聚合反应机理、反应条件（如引发剂、

3、溶剂、温度、压力、反应时间等）的研究；第二步是聚合工艺条件的研究，主要是聚合方法、原料精制、产物分离及后处理等研究。聚合方法的研究虽然与聚合反应工程密切相关，但与聚合反应机理亦有很大关联。聚合方法是为完成聚合反应而确立的，聚合机理不同，所采用的聚合方法也不同。连锁聚合采用的聚合方法主要有本体聚合、悬浮聚合、溶液聚合和乳液聚合。进一步看，由于自由基相对稳定，因而自由基聚合可以采用上述四种聚合方法；离子型聚合则由于活性中心对杂质的敏感性而多采用溶液聚合或本体聚合。逐步聚合采用的聚合方法主要有熔融缩聚、溶液缩聚、界面缩聚和固相缩聚。反应机理

4、相同而聚合方法不同时，体系的聚合反应动力学、自动加速效应、链转移反应等往往有不同的表现，因此单体和聚合反应机理相同但采用不同聚合方法所得产物的分子结构、相对分子质量、相对分子质量分布等往往会有很大差别。为满足不同的制品性能，工业上一种单体采用多种聚合方法十分常见。如同样是苯乙烯自由基聚合(相对分子质量100000～400000,相对分子质量分布2～4),用于挤塑或注塑成型的通用型聚苯乙烯(GPS)多采用本体聚合，可发型聚苯乙烯(EPS)主要采用悬浮聚合，而高抗冲聚苯乙烯(HIPS)则采用溶液聚合-本体聚合联用。聚合方法本身没有严格的分

5、类标准，它是以体系自身的特征为基础确立的，相互间既有共性又有个性，从不同的角度出发可以有不同的划分。上面所介绍的聚合方法种类，主要是以体系组成为基础划分的。如以最常用的相溶性为标准，则本体聚合、溶液聚合、熔融缩聚和溶液缩聚可归为均相聚；悬浮聚合、乳液聚合、界面缩聚和固相缩聚可归为非均相聚合。但从单体-聚合物的角度看，上述划分并不严格。如聚氯乙烯不溶于氯乙烯，则氯乙烯不论是本体聚合还是溶液聚合都是非均相聚合；苯乙烯是聚苯乙烯的良溶剂，则苯乙烯不论是悬浮聚合还是乳液聚合都为均相聚合；而乙烯、丙烯在短类溶剂中进行配位聚合时，34聚乙烯、聚丙

6、烯将从溶液中沉析出来成悬浮液，这种聚合称为溶液沉淀聚合或淤浆聚合。如果再进一步，则需要考虑引发剂、单体、聚合物、反应介质等诸多因素间的互溶性，这样问题会更复杂。2.本体聚合不加其他介质，单体在引发剂或催化剂或热、光、辐射等其他引发方法作用下进行的聚合称为本体聚合。对于热引发、光引发或高能辐射引发，则体系仅由单体组成。引发剂或催化剂的选用除了从聚合反应本身需要考虑外，还要求与单体有良好的相溶性。由于多数单体是油溶性的，因此多选用油溶性引发剂。此外，根据需要再加入其他试剂，如相对分子质量调节剂、润滑剂等。本体聚合的最大优点是体系组成简单，

7、因而产物纯净，特别适用于生产板材、型材等透明制品。反应产物可直接加工成型或挤出造粒，由于不需要产物与介质分离及介质回收等后续处理工艺操作，因而聚合装置及工艺流程相应也比其他聚合方法要简单，生产成本低。各种聚合反应几乎都可以采用本体聚合，如自由基聚合、离子型聚合、配位聚合等，缩聚反应也可采用，如固相缩聚、熔融缩聚一般都属于本体聚合。气态、液态和固态单体均可进行本体聚合，其中液态单体的本体聚合最为重要。本体聚合的最大不足是反应热不易排除。转化率提高后，体系粘度增大，出现自动加速效应，体系容易出现局部过热，使副反应加剧，导致相对分子质量分布

8、变宽、支化度加大、局部交联等；严重时会导致聚合反应失控，引起爆聚。因此控制聚合热和及时地散热是本体聚合中一个重要的、必须解决的工艺问题。由于这一缺点本体聚合的工业应用受到一定的限制，不如悬浮聚合和乳液聚合应用广泛。3.溶