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文档简介
1、膨胀剂法测定甲基丙烯酸甲酯本体聚合反应速率一.实验目的(1) 掌握膨胀剂法测定聚合反应速率的原理和方法(2) 验证聚合速率单体浓度间的动力学关系,求得MMA本体聚合反应平均聚合速率二.实验原理单体与聚合物密度不同,单体的密度小,聚合物密度大,一般相差约1530%,所以单体聚合转变成聚合物,反应体系发生收缩,而且此种体积收缩与转化率成正比。如果使用毛细管观察这种体积变化,灵敏度大大提高,该法即为膨胀计法。若用P表示单体转化率,V表示聚合过程中体系的体积收缩量,V表示单体完全聚合时体系的体积收缩量,那么P=V/V。由此可得:t时刻已反应的单体量:t时刻剩余单体量:对于某一单体的聚合反应,V是固定值
2、,因此使用膨胀计法测出不同时刻体系的体积收缩量V,就可获得InM0/M的值,并由此验证动力学关系式,同时使用下式计算平均聚合速率:从理论上可以推导出自由基聚合反应的动力学关系式,如下所示:其中聚合反应速率Rp与引发剂浓度I的平方根成正比,与单体浓度M成正比。在低转化率下,引发剂的浓度可视为恒定,则:积分后,可得:式中,M0和M分别为起始单体浓度和时刻t的单体浓度。在实验中测定不同时刻单体浓度M,求出不同时刻InM0/M的数值,并对时间t做图,应该得到一条直线,由此可以验证聚合反应速率的动力学关系式。三.化学试剂和仪器膨胀计、锥形瓶、恒温水浴装置一套甲基丙烯酸甲酯、过氧化二苯甲酰四.实验步骤(1
3、) 称取0.08g过氧化二苯甲酰于25ml锥形瓶中,在加入15ml甲基丙烯酸甲酯,摇匀溶解。(2) 用橡皮筋把膨胀计上下两部分固定,称取质量m1。(3) 在膨胀计下部容器中加满之前溶解好的溶液,然后装上上部带刻度的毛细管,单体液柱即沿毛细管上升。观察膨胀计里是否有气泡,如果有,必须取下毛细管重新装配。(4) 将膨胀计上下两部分用橡皮筋固定好,用滤纸把溢出的单体吸干,称重m2。(5) 将膨胀计垂直固定在夹具上,让下部容器浸于恒温(50)水浴之中。开始由于单体受热膨胀,毛细管液面上升,当液面稳定时,记下液面刻度。(6) 当液面开始下降时,聚合反应开始,记下起始时刻t0。以后每5min记录一次。1h后结束读数。(7) 从水浴中取出膨胀计,将溶液倒入回收瓶中,用少量丙酮清洗。五思考题(1)甲基丙烯酸甲酯在聚合过程中为何会产生体积收缩
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