高分子化学实验讲义

1、实验一 脲醛树酯的合成一、实验目的： 了解体型缩聚反应的原理，掌握脲醛树酯的合成的操作技能。二、实验原理： 尿素和甲醛在碱性溶液中和一定温度条件，按适当的配比，控制一定的反应程度，得到透明的脲醛树酯溶液。 甲醛与尿素首先在水溶液中发生加成反应，生成各种羟甲基脲的混合 H2NCONH2 + H-C=O HOCH2NH-CO-NH2 HOCH2NH-CO-NHCH2OH (HOCH2)2N-C0-NH2 (HOCH2)2N-CO-NHCH2OH 由于羟甲基脲分子中存在活泼的羟甲基（-CH2OH），可进一步发生缩合反应，从而使产物分子量增大而生成聚合物。三、实验药品和仪器1、 药品尿素 12.5g甲

2、醛（36） 35ml六次甲基四胺 0.55g (注意：药品量已经减半,使用小烧瓶)NaOH(15%) 适量2、 仪器三颈瓶 （250ml） 1只搅拌器 1套冷凝管 1只水银温度计（0150）1只烧杯（2000ml） 1只温度控制仪 1套电炉 1个四、实验操作与步骤1、 在250ml三颈瓶上，分别装上电动搅拌，水冷凝管和温度计，并把三颈瓶置水浴中。2、 按配比将甲醛、六次甲基四胺加入三颈瓶中，开动搅拌，使之溶解均匀。3、 按配比加入尿素，同时加热至60，使尿素全部溶解，保温15分钟。4、 升温至90，维持反应温度9495，每隔10分钟取样分析一次，分析反应体系的PH值和树酯与水混溶的情况，当PH

3、6时，每隔5分钟取样分析一次，当一份试样与二份水混合后，混合液不呈现混浊时，终止反应。5、 降温至60，加入15NaOH溶液进行中和，直到PH=7时止，最后降温至40出料。五、思考题1、 分析配方中各组分的作用。2、 在反应过程中PH值为什么会降低？实验二 甲基丙烯酸甲酯的本体聚合一、实验目的1、 了解本体聚合的基本原理和特点。2、 熟悉有机玻璃的制备方法。二、实验原理 甲基丙烯酸甲酯通过本体聚合方法可以制得有机玻璃，甲基丙烯酸甲酯在过氧化苯甲酰（BPO）引发剂存在下进行如下聚合反应： nCH2=CCH3COOCH3 (CH2CCH3COOCH3)n聚合反应开始前有一段诱导期，聚合速率为零，体

4、系无粘度变化，在转化率超过20以后，聚合速率显著加快，而转化率达80以后，聚合速率显著减小，最后几乎停止聚合，需要升高温度才能使之完全聚合。 因聚合反应是一连锁反应，反应速度较快，在反应的某一阶段可出现自动加速现象，反应热比较大，又因体系粘稠，传热效率很低，热量不易排出，易造成局部过热使产品变黄，出现气泡，从而影响聚合物的性能，更严重者引起单体沸腾和爆聚，使聚合失败，因此在本体聚合中要严格控制不同阶段的反应温度和及时排出聚合热。 由于甲基丙烯酸甲酯单体比重只有0.94 g/cm3 ，而其聚合物比重为1.17g/cm3,故有较大的体积收缩，因而生产上一般先做成甲基丙烯酸甲酯的预聚体，然后再进行浇

5、模，这样一则可以减少体积收缩，二则预聚体具有一定粘度，在采用夹板式模具时不会产生液漏现象。三、试剂与仪器1、 试剂甲基丙烯酸甲酯（精制） 40g过氧化二碳酸环己酯（C.P） 0.015g偶氮二异丁睛（AIBN） 0.0240.025g2、 仪器恒温水浴 1套三颈瓶（100ml）试管（1.5*15cm）球形冷凝管四、实验操作与步骤 本实验采用试管模具，厚度较大，因而聚合时间较长，为了适应操作，采用在浇模前补加0.03的过氧化二碳酸环己酯作室温引发剂。1、准确称取0.03g偶氮二异丁睛，50g甲基丙烯酸甲酯（比重0.94 g/cm3）混合均匀，投入100ml配有球形冷凝管与氮气管的磨口三颈瓶中。2

6、、打开冷却水，通氮气，采用水浴恒温，开动搅拌，升温至7580，2030分钟后取样，若预聚物具有一定粘度（转化率710），则冷却至50左右，补加0.015g过氧化二碳酸环己酯，搅拌均匀。3、 取试管若干只，分别进行灌注，灌注高度一般为5cm左右，然后静置片 刻，或在60的水浴中加热数分钟，直到试管内无气泡为止，即可取出，放进30左右的烘箱或在室温中直至硬化，硬化后，在沸水中熟化1小时，使反应趋于完全，撤出试管，可得一透明度高、光洁的圆柱形聚甲基丙烯酸甲酯。五、思考题1、本体聚合的特点是什么？2、甲基丙烯酸甲酯本体聚合中，为什么会出现自动加速效应？实验三 醋酸乙烯酯的乳液聚合一、实验目的1、掌握乳

7、液聚合体系的组成、原理及实验操作方法。 2、掌握测定乳液含量的方法。二、实验原理：乳液聚合机理醋酸乙烯酯的乳液聚合属于连锁聚合反应中自由基聚合反应，光、射线和热都能使单体活化自由基，引发聚合，但工业生产和研究工作中应用最广泛的方法仍然是使用引发剂。本实验亦如此。三、仪器及配方1、 仪器：三颈瓶、温度计、自动搅拌机、水浴锅、温控仪、冷凝管、滴液漏斗、电炉2、 试剂与配方醋酸乙烯酯（重蒸） 30g(32ml)聚乙烯醇溶液5 36mlop-10乳化剂 10 4.5g十二烷基苯磺酸纳10 3.0g过硫酸铵（溶与10ml水中）0.09g邻苯二甲酸二丁酯 2g氨水四、实验操作步骤1、安装调试仪器2、将计量

8、后的聚乙烯醇水溶液加入三颈瓶中，升温7080度溶解，降温至40度，然后再按配方加入计量好的乳化剂，开动搅拌升温至40度，待完全均匀后，测pH值，溶液聚合的水相就配制完毕。在三颈瓶中先加入6g醋酸乙烯酯在40下乳化30分钟，测pH值，然后升温至65，再加入4ml引发剂水溶液，回流2030分钟，测pH值，若pH<3时，则用氨水调节pH>3后，开始滴加单体，滴加速度控制在22.5小时内滴完。4ml引发剂水溶液在滴加单体过程中，均匀的分35批加入。反应温度控制在7072，反应过程pH值必须控制在pH>3。3、 单体加完后，将剩余的2ml引发剂水溶液全部加入，待无回流时加热升温在90，

9、反应30分钟，停止加热。降温到50，加入增塑剂，继续搅拌10分钟，用氨水调节pH66.5即得产品。五、结果处理在称重后的50ml烧杯中，加入乳液1015g后再称重为W1，并置于烘箱快速烘燥30分钟左右，取出烧杯放入干燥器中冷却至室温再称重为W2。其固含量为 (W2-W)/(W1-W)*100%六、思考题1、 分析配方中各组分的作用。2、 乳液聚合的主要优点和缺点是什么？实验四 低分子量聚丙烯酸（钠盐）的合成一、目的要求1、掌握低分子量聚丙烯酸（钠盐）的合成二、实验原理 聚丙烯酸是水质稳定剂的主要原料之一，高分子量的聚丙烯酸（分子量在几万或几十万以上）多用于皮革工业，造纸工业等方面，作为阻垢效果

10、有极大影响，从各项实验表明，低分子量的聚丙烯酸阻垢作用显著，而高分子量的聚丙烯酸丧失阻垢作用。丙烯酸单体极易聚合，可以通过本体，溶液、乳液和悬浮等聚合方法得到聚丙烯酸，它符合于一般的自由基聚合反应规律，本实验用控制引发剂用量和应用分子量调节剂异丙醇，合成低分子量聚丙烯酸。nCH2=CH ( CH2 CH ) n COOH COOH 三、主要试剂和仪器 丙烯酸、过硫酸铵、异丙醇、搅拌器、三颈瓶、滴液漏斗等四、实验步骤低分子量聚丙烯酸（钠盐）的合成：在带有回流冷凝管和两个滴液漏斗的500ml的三颈瓶中，放入125ml蒸馏水和1克过硫酸铵，待过硫酸铵溶解后，加入5克丙烯酸单体和8克异丙醇，开动搅拌器

11、，加热使瓶内温度达到6570。在此温度下，把40克丙烯酸单体和5克过硫酸铵在40ml水中的溶液，分别有漏斗渐渐滴入瓶内，由于聚合过程中放出的热量，瓶内温度有所升高，反应液逐渐回流，滴完丙烯酸过硫酸铵溶液约需半小时，其后在94继续回流1小时，反应立即完成，聚丙烯酸分子量约在5004000之间。 如果得到聚丙烯酸钠盐，在已制成的聚丙烯酸水溶液中，加入浓氢氧化钠溶液（浓度为30）边搅拌边进行中和，使溶液的PH值达到1012范围内，即停止，制得聚丙烯酸钠盐。五、思考题1、阻垢剂的作用？2、解释反应过程中的现象。亲们，明天（9号）召开社团大会12点10分在c101，讲有关社团干部竞选的事，请交了社团干部竞选表的社团成员必须参加（社团有5个竞选职务，如果你们的人不齐，大一可以参加竞选，开会时请你们带上大一社团成员，也请还没交竞选资料的人准备资料）。明天会议很重要，一定要来。收到请回复，谢谢。 首先大家来参与社团干部的竞选，在我心里都是很优秀的。我们协会有会长（大二）、副会长、正副团支书、宣传（文艺）委员