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时间:2018-12-11
《苯乙烯聚合综合实验》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、实用标准文案苯乙烯聚合的综合实验实验目的:1,了解苯乙烯聚合的反应原理2.通过对聚苯乙烯的表征掌握对红外光谱,粘度仪、DSC等的使用方法。实验原理:聚苯乙烯一般由单体苯乙烯通过自由基聚合获得。要获得分子量分布较窄的聚苯乙烯,则须通过阴离子聚合反应的方法。自由基聚合的实施方法有本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合。本体聚合和溶液聚合也适合于阴离子聚合。阴离子聚合是活性聚合和化学聚合,其特点是无终止聚合。在反应条件控制得当的情况下,阴离子聚合体系可以长时间保持链增长活性。活性聚合技术是目前合成单分散特定分子量的聚合物的一种方法。阴离子活性聚合物的分子量可
2、通过单体浓度和引发剂的浓度来控制:(双阴离子引发n=2,单离子引发n=1),其分子量分布指数接近1。精彩文档实用标准文案反应部分试剂与仪器试剂:苯乙烯,正丁基锂,环己烷,无水氯化钙,甲醇,氢氧化钠.仪器:250mL分液漏斗,100mL烧杯,量筒(10mL、50mL),注射器及针头,无水无氧操作系统,玻璃棒,反应管,抽滤瓶,布氏漏斗,注射器,试管。表征部分:红外光谱仪、DSC、粘度仪实验步骤:1试剂的预处理取苯乙烯50mL于250mL分液漏斗,用5%NaOH洗至水层变为无色,再用水洗至pH约为7,得到淡黄色液体。向所得液体中加入无水氯化钙,于100mL锥
3、形瓶中保存。2苯乙烯的阴离子聚合取干燥试管一支,配上单孔橡皮塞和短玻璃管及一段橡皮管,接上无水无氧干燥系统,以油泵抽真空,通氮气,反复三次。持续通入氮气作为保护气,由注射器从橡皮管依次且连续注入4mL无水环己烷、1.5mL干燥苯乙烯和0.8mL正丁基锂溶液。放置10分钟后,以注射器从橡皮管注射加入甲醇。3正丁基锂的制备在氮气保护下,在5000ml的三口瓶中加入3L正己烷(或60-90℃石油醚),将140g(20mol)金属锂片用正己烷(或60-90℃精彩文档实用标准文案石油醚)洗涤干净,戴上一次性手套,将金属锂片快速撕成小片,加入到5000ml的三口瓶
4、中,装上机械搅拌,冰盐浴冷却至0度左右(注意温度别太低,否则引发比较慢),往其中滴加925g(10mol)氯丁烷,控温在15度以下(注意反应引发后为紫灰色,开始时应该滴加较慢,反应放热比较厉害,特别注意别冲料),加完后,冰盐浴控温15度以下继续搅拌2小时,然后撤去冰盐浴,室温搅拌1小时,然后改为回流装置,逐渐升温回流4-5小时,冷却至室温,静置沉降过夜,上清液为丁基锂溶液,用氮气压至储存瓶中,残渣加入2L溶剂搅拌,沉降过夜,上清液合并到丁基锂溶液中备用。4在苯乙烯的阴离子聚合中正丁基锂溶液加入时,局部立即变为橙红色(基本透明),将试管中溶液摇匀,溶液均
5、变为橙红色(快速出现浑浊)。刚刚摇匀后,试管底部有少量深红色物质,且与上层溶液分层。放置10分钟后,试管中溶液明显放热,底部有1cm左右高的不明红色分层,上部溶液呈橙红色浑浊。以注射器从橡皮管注射加入甲醇后,上部溶液颜色立即消失,呈乳白色浑浊,沉淀出白色固体;下层分层呈红色没有变化。最后弃去溶液,发现下层红色分层为橡胶状固化物,有些许弹性。正丁基锂以离子对的形式引发苯乙烯的聚合。阴离子聚合快引发,慢增长,无终止,无转移。5阴离子聚合因为聚苯乙烯沉积,下层底部固体无法接触甲醇,故不褪色。反应装置图精彩文档实用标准文案聚合物表征:粘度法测相对分子量:高聚物
6、稀溶液的粘度是液体流动时内摩擦力大小的反映。纯溶剂粘度反映了溶剂分子间的内摩擦力,记作η0,高聚物溶液的粘度则是高聚物分子间的内摩擦、高聚物分子与溶剂分子间的内摩擦以及η0三者之和。在相同温度下,通常η>η0,相对于溶剂,溶液粘度增加的分数称为增比粘度,记作ηsp,即(1)而溶液粘度与纯溶剂粘度的比值称作相对粘度,记作ηr,即(2)ηr反映的也是溶液的粘度行为,而ηsp则意味着已扣除了溶剂分子间的内摩擦效应,仅反映了高聚物分子与溶剂分子间和高聚物分子间的内摩擦效应。高聚物溶液的增比粘度ηsp往往随质量浓度c的增加而增加。为了便于比较,将单位浓度下所显示
7、的增比粘度ηsp/c称为比浓粘度,而lnηr/c则称为比浓对数粘度。当溶液无限稀释时,高聚物分子彼此相隔甚远,它们的相互作用可以忽略,此时有关系式(3)[η]称为特性粘度,它反映的是无限稀释溶液中高聚物分子与溶剂分子间的内摩擦,其值取决于溶剂的性质及高聚物分子的大小和形态。由于ηr和ηsp均是无因次量,所以他们的单位是浓度c单位的倒数。在足够稀的高聚物溶液里,ηsp/c与C和lnηr/c与c之间分别符合下述经验关系式:(4)(5)上两式中κ和β分别称为Huggins和Kramer常数。这是两直线方程,通过ηsp/c对c或lnηr/c对c作图,外推至C=
8、0时所得截矩即为[η]。显然,对于同一高聚物,由两线性方程作图外推所得截矩交于同一点,如图1。
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