高分子化学与物理实验指导书

1、实验一 引发剂的精制一、 实验目的重结晶是纯化精制固体有机化合物的重要手段，通过实验熟悉重结晶提纯法及相关的各项单元操作。二、实验原理固体有机物在溶剂中的溶解度与温度有密切关系，一般是温度升高，溶解度增大。利用溶剂对被提纯物质及杂质的溶解度不同，可以使被提纯物质从过饱和溶液中析出，而让杂质全部或大部分仍留在溶液中，或者相反，从而达到分离、提纯之目的。三、操作要点及说明重结晶提纯法的一般过程为：1、选择适宜的溶剂某一有机化合物进行重结晶的溶剂应该具有如下性质：（1）与被提纯的有机化合物不起化学反应。（2）对被提纯的有机物应具有热溶，冷不溶性质。（3）杂质化合物的溶解性对温度变化不敏感。（4）对要

2、提纯的有机物能在溶剂中形成较整齐的晶体。（5）溶剂的沸点，不宜太低（易损），也不宜太高（难除）。（6）价廉易得无毒。选择溶剂时常根据“相似相溶”原理，溶质往往易溶于结构与其相似的溶剂中。可查阅有关的文献和手册，了解某化合物在各种溶剂中不同温度的溶解度；也可通过实验来确定化合物的溶解度，即取少量的重结晶物质在试管中，加入不同种类的溶剂进行预试，筛选出适宜溶剂。2、将待重结晶物质制成热的饱和溶液 制饱和溶液时，溶剂可分批加入，边加热边搅拌，至固体完全溶解后，再多加2O左右（这样可避免热过滤时，晶体在漏斗上或漏斗颈中析出造成损失）。也不可加过多溶剂，否则冷后析不出晶体。溶剂量的多少还要考虑结晶析出的

3、难易程度，结晶容易析出的则需适当多加一些溶剂，以抵消热过滤时结晶在滤纸上析出而造成的损失；如果结晶不易析出，可适当少加一些溶剂，以提高重结晶的回收率。3、脱色 待溶液稍冷后，加入活性炭（用量为固体15），煮沸510min（切不可在沸腾的溶液中加入活性炭，那样会有暴沸的危险。）4、乘热过滤除去不溶性杂质 乘热过滤时，先熟悉热水漏斗的构造，放入菊花滤纸（要使菊花滤纸向外突出的棱角，紧贴于漏斗壁上），先用少量热的溶剂润湿滤纸（以免干滤纸吸收溶液中的溶剂，使结晶析出而堵塞滤纸孔），将溶液沿玻棒倒入，过滤时，漏斗上可盖上表面皿（凹面向下）减少溶剂的挥发，盛溶液的器皿一般用锥形瓶（只有水溶液才可收集在烧杯

4、中）。5、抽滤 抽滤前先熟悉布氏漏斗的构造及连接方式，将剪好的滤纸放入，滤纸的直径切不可大于漏斗底边缘，否则滤纸会折边，滤液会从折边处流过造成损失，将滤纸润湿后，可先倒入部分滤液（不要将溶液一次倒入）启动水循环泵，通过缓冲瓶（安全瓶）上二通活塞调节真空度，开始真空度可低些，这样不致将滤纸抽破，待滤饼已结一层后，再将余下溶液倒入，此时真空度可逐渐升高些，直至抽“干”为止。注意停泵时，要先打开放空阀（二通活塞），再停泵，可避免倒吸。 6、结晶的洗涤和干燥 用溶剂冲洗结晶再抽滤，除去附着的母液。抽滤和洗涤后的结晶，表面上吸附有少量溶剂，因此需用适当的方法进行干燥。固体的干燥方法很多，可根据所用的溶剂

5、及结晶的性质来选择，常用的方法有以下几种：空气晾干；烘干（红外灯或烘彩）；用滤纸吸干；真空干燥。四、仪器及药品加热套、热漏斗、玻璃棒、温度计、烧杯、循环水真空泵、布氏漏斗、抽滤瓶，真空干燥箱，偶氮二异丁腈、甲醇（乙醇）、滤纸等。五、实验内容与步骤(1) 取烧杯置于加热套上，加入50ML的95%乙醇，加热到55 (2)迅速加入5g偶氮二异丁腈，搅拌使其全部溶解（溶解时间不宜过长，过长则分解严重）(3) 称取45g苯乙烯单体，加入0.45g过氧化二苯甲酰，室温完全溶解后，倒入三口瓶内并缓慢加热升温至90。（4）热溶液趁热过滤，冷却自然结晶（5）充分结晶后，抽滤 (6)放入40烘箱中烘干，称重，并计

6、算产率。六、思考题1、重结晶时，溶剂的品种和用量如何确定？ 2、重结晶法一般包括哪几个步骤？各步骤的主要内容是什么？3、用活性炭脱色为什么要待固体物质完全溶解后才加入？为什么不能在溶液沸腾时加入？实验二乙酸乙烯酯的溶液聚合2.1 实验类型:验证性实验2.2 实验目的与任务1.了解溶液聚合的特点及乙酸乙烯酯的溶液聚合过程。2通过聚乙酸乙烯酯的制备及其醇解，掌握溶液聚合的一般方法及实验技巧。3了解聚合物中准官能团的反应原理。2.3 预习要求复习溶液聚合的相关内容，乙酸乙烯酯的化学性质及官能团的反应原理。2.4 实验原理与本体聚合相比，溶液聚合有散热与搅拌容易的特点。它是把引发剂、单体溶于溶剂中成为

7、均相，然后加热聚合，聚合时靠溶剂回流带走聚合热，使聚合温度保持平稳，因体系中聚合物浓度较低，因而容易调节产品的分子量分布以及产品的结构状态。但由于溶剂的引入，大分子自由基与溶剂发生链转移反应，使聚合物分子量降低。溶剂还可能影响聚合过程的分子构型，提高或者降低聚合物的立构规整度。由于单体浓度被溶剂所稀释，聚合速度较缓慢，同时增加溶剂回收及产品纯化工序。由于溶液聚合合成的聚乙酸乙烯酯通常用来醇解合成聚乙烯醇，因此工业上通常采用甲醇作溶剂，这样制备的聚乙酸乙烯酯溶液不需要进行分离就可以直接用于醇解。2.5 实验仪器及药品三口烧瓶、回流冷凝管、搅拌器、温度计、恒温水浴、量筒、乙酸乙烯酯、甲醇、偶氮二异

8、丁腈、氢氧化钠 2.6 实验内容与步骤1溶液聚合在装有搅拌器，回流冷凝管和温度计的250 ml三颈瓶中，加入26.5 ml(25 g)乙酸乙烯酯，然后将0.1 g引发剂(偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰)溶于20 g甲醇(可换算成体积加25ml)中，并将其倒入三颈瓶中，升温并维持瓶内温度在60，开始记录反应时间，用变压器控制水浴6163，注意观察反应液粘度变化和整个体系封闭性，反应维持3 h结束。反应结束后，停止加热，冷却至温室。取2 g反应液于已称重的表面皿上，放于80烘箱中烘干至恒重得到无色玻璃状的聚合物，连表面皿一起称重，计算其固含量。2醇解根据所测固含量计算得到实验所需的聚乙酸乙烯酯甲醇溶液

9、的重量（含有8g聚乙酸乙烯酯），称取该重量的的聚乙酸乙烯酯甲醇溶液W克，加入甲醇的量为（48W）克，搅拌均匀后倾入滴液漏斗内，然后再于此同时在三颈瓶中加入100ml 含有O.5 g NaOH的甲醇溶液，装上搅拌器、回流冷凝管和滴液漏斗。在6570水浴锅上加热回流，在急剧搅拌下用滴液漏斗慢慢滴入聚乙酸乙烯酯甲醇溶液，3040 min滴加完毕。若太快会生成冻胶，不利于醇解反应的顺利进行及产物的过滤洗涤。滴加完毕后，继续回流4060 min，然后冷却。产物用布氏漏斗过滤，每次用10ml甲醇洗涤3次(过滤液回收)，产物放于80烘箱中，烘干称重。2.7 注意事项1. 实验前，乙酸乙烯酯需重蒸，否则因阻聚

10、剂的存在影响实验效果。2. 引发剂过氧化苯甲酰(BPO)，活性较高，易于65100温度内使用较好。在溶液聚合中，使用乙醇作溶剂时，可采用BPO作引发剂，反应温度可控制在6570。3. 溶液聚合时，甲醇作溶剂，瓶外水浴温度不能高于63，因为甲醇沸点645。瓶外温度若高于此温度，因局部受热，会使甲醇大量挥发，回流增大使体系中溶剂减少，不能及时带走反应热，会使反应失败。用乙醇作溶剂时，瓶外温度不能高于乙醇沸点78?在70左右为宜。4在实验前应将使用三颈瓶、烧杯等烘干除去水份，否则会破坏聚合反应。5实验装置要严格密封。2.8 实验报告要求实验报告及预习报告要书写工整，应包括实验目的与任务，实验原理，仪

11、器设备与试剂，实验内容与步骤，实验原始记录，数据分析与结果讨论，思考问题解答等内容。2.9 实验成绩评定本实验考核学生的基本操作；实验态度；观察、思考及分析问题解决问题的能力；评分主要以下五项内容作依据： （1）. 预习及预习报告情况，占10。 （2）. 实验态度和操作规范情况，占40。 （3）. 结果的准确度与精密度，占30。 （4）. 实验报告的书写情况，25。（5）. 实验台面的卫生，仪器及所用试剂的复位情况，占5。（6）有下列情况之一的本次成绩不及格：分离方案不合理，末能将填料与增塑剂实现分离并取得结果而弄虚作假修改结果者；仪器设备安装使用有多处错误，实验操作不规范指正后重犯；由于个人

12、原因损坏设备、仪器；使实验无法完成。2.10 思考题1溶液聚合的反应的溶剂应如何选择？2本实验采用甲醇作溶剂是基于何种考虑?实验三苯乙烯的悬浮聚合1.1 实验类型验证性实验1.2 实验目的与任务（1）通过是实验掌握悬浮聚合的实施方法，了解配方中各组分的作用。（2）通过对聚合颗粒均匀性和大小的控制，了解分散剂，升温速度、搅拌浆型、搅拌速度等对悬浮聚合的影响。1.3 预习要求复习悬浮聚合的原理，聚合过程以及悬浮聚合的影响因素。1.4 实验原理悬浮聚合是依靠激烈的机械搅拌使含有引发剂的单体分散到与单体互不相溶的介质中实现的，由于大多数烯类单体只微溶于或几乎不溶于水，悬浮聚合通常都以水为介质。在进行水

13、溶性单体如丙烯酰族的悬浮聚合时，则应当以憎水性的有机溶剂如烷烃等作分散介质，这种悬浮聚合过程被称为反相悬浮聚合。在悬浮聚合中，单体以小油珠的形式分散在介质中，每个小油珠都是一个微型聚合场所，油珠周围的介质连续相则是这些微型反应器的热传导体。因此，尽管每个油珠中单体的聚合与本体聚合无异，但整个聚合体系的温度控制还是比较容易实现的。悬浮体系是不稳定的，尽管加入悬浮稳定剂可以帮助稳定单体颗粒在介质中的分散，稳定的高速搅拌与悬浮聚合的成功关系极大。搅拌速度还决定着产品聚合物颗粒的大小，一般说来，搅速越高则产品颗粒越细。产品的最终用途决定着搅拌速度的大小，因为用于不同场合的树脂颗粒应当有不同的颗粒度，用

14、作离子交换树脂和泡沫塑料的聚合物颗颗应当比1mm还大一些，而用作牙科材料的树脂颗粒的粒径则应小于0.1mm，直径为0.2一0.5mm的树脂颗粒则比较适于模塑工艺。悬浮聚合体系中的单体颗粒存在着相互结合形成较大颗粒的倾向，特别是随着单体向聚合物的转化，颗粒的粘度增大，颗粒间的粘连便越容易，这个问题的解决在大规模工业生产中有决定性的意义，因为分散颗粒的粘连结块不仅可以导致散热困难和爆聚，还可能因使管道堵塞而造成反应体系的高压力，只有当分散颗粒中单体转化率足够高、颗粒硬度足够大时，粘连结块的危险才消失。因此，悬浮聚合条件的选择和控制是十分重要的。工业上常用的悬浮聚合稳定剂有明胶、羟乙基纤维素、聚丙烯

15、酰胺和聚乙烯醇等，这类亲水性的聚合物又都被称为保护胶体。另一大类常用的悬浮稳定剂是不溶于水的无机物粉末，如硫酸钡、磷酸钙、氢氧化铝、钛白粉、氧化锌等等，其中工业生产聚苯乙烯时采用的一个重要的无机稳定剂是二羟基六磷酸十钙(Ca10(PO4)6(OH)2)。本实验进行苯乙烯的悬浮聚合，若在体系中加入部分二乙烯基苯，产物具有交联结构并有较高的强度和耐溶剂性等，对用作制备离子交换树脂的原料。1.5 仪器及药品三口烧瓶、回流冷凝管、搅拌器、固定夹及铁架、加热器、温度计、量筒、烧杯。苯乙烯单体45g、聚乙烯醇1.0g、过氧化二苯甲酰(BPO)0.45g、蒸馏水。1.6 实验装置1.7 实验内容与步骤(1)

16、 取250m1三口烧瓶置于铁架上，装上搅拌设备、温度计、回流冷凝管及加热器。如图1.1所示。(2) 取105ml蒸馏水，加入1.08聚乙烯醇，开动搅拌并升温至900C，保温2小时，使聚乙烯醇完全溶解。(3) 称取45g苯乙烯单体，加入0.45g过氧化二苯甲酰，室温完全溶解后，倒入三口瓶内并缓慢加热升温至90。(4) 保持此温度并以适当的搅拌速度搅拌45小时，待无回流现象时，停止反应。(5) 反应完毕后，冷印至室温。将粒状物用砂芯滤斗过滤，用水洗涤34次，抽干后放入60烘箱中烘干。可得直径0.51.0mm的珍珠粒状物，称重，并计算产率。1.8 注意事项1 由于苯乙烯单体中常加有阻聚剂和含有杂质，

17、使用之前需先蒸馏除去阻聚剂及杂质。2 是否得到珠状聚合物与搅拌速度关系密切，产品的最终用途决定着搅拌速度的快慢。1.9 实验报告要求实验报告及预习报告要书写工整，应包括实验目的与任务，实验原理，仪器设备与试剂，实验内容与步骤，实验原始记录，数据分析与结果讨论，思考问题解答等内容。1.10实验成绩评定本实验考核学生的基本操作；实验态度；观察、思考及分析问题解决问题的能力；评分主要以下五项内容作依据： （1）. 预习及预习报告情况，占10。 （2）. 实验态度和操作规范情况，占40。 （3）. 结果的准确度与精密度，占30。 （4）. 实验报告的书写情况，25。(5）. 实验台面的卫生，仪器及所用试剂的复位情况，占5。(6）有下列情况之一的本次成绩不及格：未经老师允许擅自通电