高分子物理化学实验

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1、《高分子物理化学》课程实验实验一乳液聚合法合成聚醋酸乙烯酯一、实验目的1.了解乳液聚合的特点、体系组成及各组分的作用。2．掌握醋酸乙烯酯的乳液聚合的基本实验操作方法。3．根据实验现象对乳液聚合各过程的特点进行对比、认证。二、实验原理乳液聚合是指将不溶或微溶于水的单体在强烈的机械搅拌及乳化剂的作用下与水形成乳状液，在水溶性引发剂的引发下进行的聚合反应。聚合反应发生在增溶胶束内形成M/P(单体/聚合物〕乳胶粒，每个M/P乳胶粒仅含1个自由基，因而聚合反应速率主要取决于乳胶粒的数目，亦即取决于乳化剂的浓度。乳液聚合能在高聚合速率下获得高分子量的聚合产物，且聚合反应温度

2、通常都较低，特别是使用氧化还原引发体系时，聚合反应可在室温下进行。乳液聚合即使在聚合反应后期体系粘度通常仍很低，可用于合成粘性大的聚合物，如橡胶等。醋酸乙烯酯胶乳广泛应用于建筑纺织涂料等领域，主要作为胶粘剂、涂料使用，既要具有较好的粘接性，而且要求粘度低、固含量高、乳液稳定。醋酸乙烯酯可进行单体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合，作为涂料或胶粘剂多采用乳液聚合。醋酸乙烯酯的乳液聚合是以聚乙烯醇和OP-10为乳化剂（烷基酚聚氧乙烯醚，M=646），过硫酸钾为引发剂，进行自由基聚合，经过链的引发、增长、终止等基元反应，生成聚醋酸乙烯酯乳胶粒，最终得到外观是乳白色的乳

3、液。主要的聚合反应式如下:三、实验器材1．仪器恒温水浴1套电动搅拌器1套温度计(O～100℃)1支冷凝管1支四口烧瓶(250ml)1个滴液漏斗1个量筒(10ml、50ml)各1支烧杯(50ml、100ml)各1支蒸发皿1套2．试剂醋酸乙烯酯40g聚乙烯醇(1799)4gOP-101.5g过硫酸钾(KPS)0.3g碳酸氢钠溶液(10%)适量图聚醋酸乙烯酯乳液聚合装置1.四口瓶2.球形冷凝管3.温度计4.漏斗5.搅拌棒四、实验步骤1．实验装置如上图所示，四口烧瓶中装好搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗和温度计并固定在恒温水浴里。首先加入4g聚乙烯醇和70ml蒸馏水，开动搅

4、拌，加热水浴使温度升至9O℃，将聚乙烯醇完全溶解。2．降温至68～70℃，依次加入1.5gOP-l0,10g醋酸乙烯酯搅拌20分钟，然后准确称取0.30g过硫酸钾，用10m1蒸馏水溶解于50mL烧杯中，并将一半的溶液倒入四口烧瓶中。3．反应30分钟后，用滴液漏斗加入20g醋酸乙烯酯(控制滴加速度在0.5g/分钟左右)，40分钟左右加完后将剩下的过硫酸钾水溶液倒入四口烧瓶中，再称取10g醋酸乙烯酯置于滴液漏斗中进行滴加(滴加速度控制在0.5g/分钟左右)，滴加时注意控制反应温度不变。4单体滴加完后，保持温度继续反应到无回流时，逐步将反应温度升到9O～95℃，继续反

5、应至无回流时撤去水浴。在反应过程中，要随时测定体系的pH值，保证pH值在4～6。如果体系的pH值降低了，可以加入10%的碳酸氢钠溶液进行调节。5．将反应混合物冷却至约50℃，加入10%的碳酸氢钠溶液调节体系的pH值为7～8，经充分搅拌后，冷却至室温，出料，观察乳液外观。6．固含量的测定先将干燥洁净的蒸发皿放在105±2℃烘箱内烘30分钟。取出放入干燥器中，冷却至室温后，称重，记为m0称取1.50～2.00g记为m1试样，使试样均匀流布于已称重的蒸发血的底部，然后放于120±2℃的烘箱内烘一段时间后，取出放入干燥器中冷却至室温，称重。然后再放入烘箱内烘30分钟，取

6、出放入干燥器中冷却至室温，称重，至前后两次称量的重量差不大于0.01g为止，记为m2。平行测定两个试样，按下列公式计算：m2-m0X%=——xlOOm1式中：X——固体含量；m2——烘后蒸发血和试样的质量/g；m0——蒸发皿的质量/g；m1——烘前试样质量/g。五、实验思考题1．乳化剂主要有哪些类型？乳化剂浓度对聚合反应速率有何影响？2．为什么体系的pH值会下降。3．为什么要严格控制单体滴加速度和聚合反应温度。