浙江理工大学 聚乙酸乙烯酯的合成、化学改性、结构表征及性能测试

1、专业方向化学实验报告聚乙酸乙烯酯的合成、化学改性、结构表征及性能测试姓名： 刘向洋 学号： I10140317 班级：10应用化学（3）班 指导老师：倪华钢 叶鹏 实验日期 2013年 12 月 一、 实验思路及流程图聚乙酸乙烯酯（PVAc）乳液主要用于制备日常生活中常用的白乳胶，而PVAc的醇解物聚乙烯醇（PVA）则广泛用作包装薄膜材料，同时也是重要的膜分离材料。此外，对PVA进行缩醛改性是制备维尼纶纤维的主要方法。PVAc的制备及其下游产物PVA和PVA缩甲醛（PVF）的开发具有很好的实际应用前景。理解影响PVAc及其下游产物性能的各种因素对于相关产品的开发以及相应聚合物制备及改性机理的认

2、识具有重要意义。本实验以聚乙酸乙烯酯的合成与醇解，以及醇解物的缩醛改性为主线，利用不同的聚合方法（溶液聚合与乳液聚合）制备聚乙酸乙烯酯，加深理解聚合方法对聚合物分子量及其分布的影响。对聚合、醇解以及缩醛反应的相关产物进行结构表征及性能测试，重点理解产物性能和结构之间的内在关系。根据以上的思路设计如下的实验流程图：实验分为三大部分，化学合成及改性，结构表征（含分子量测定），性能表征，由此展开实验报告。二、 聚乙酸乙烯酯的合成及改性【一】 聚乙酸乙烯酯的合成（一） 原料精制（主要为乙酸乙烯酯的精制）实验过程中，参与反应的有引发剂，反应物，溶液等，若反应物或引发剂纯度不够高，则会对聚合过程产生较大的

3、影响，如引发剂不纯可能影响聚合速率和聚合物的相对分子质量，单体不纯时，可能含有阻聚剂，使聚合难以进行，甚至无法得到聚合产物，因此在实验开始前要对引发剂及单体进行精制。本实验中，分别采用溶液聚合与乳液聚合方法来合成聚乙酸乙烯酯。由于反应场所不同，两种方法所采用引发剂也不同：溶液聚合中，以无水乙醇为溶液相，偶氮二异丁氰为引发剂，乳液聚合中，则以水溶性的过硫酸铵为引发剂。实验中由于两个引发剂可能纯度较高未进行进一步处理，仅完成对乙酸乙烯酯的精制。1、 实验原理在高分子化学中，单体的精制主要对烯类单体而言，也包括某些其他类型单体。单体的杂志的来源多种多样，如生产过程中引入的副产物（苯乙烯中的乙苯和二乙

4、烯苯）和销售时加入的阻聚剂（对苯二酚和对叔丁基苯酚）；单体在储运过程中与氧接触形成的氧化或还原产物（二烯单体中的过氧化物，苯乙烯中的苯乙醛）以及少量聚合物。固体单体常用的纯化方法为结晶（双酚A用甲苯重结晶）和升华，液体单体可采用减压蒸馏、在惰性气氛下分馏的方法进行纯化，也可以用制备色谱分离纯化单体。单体中的杂质可采用下列措施加以除去。（1） 酸性杂质（包括阻聚剂对苯二酚等）用稀NaOH溶液洗涤除去，碱性杂质（包括阻聚剂苯胺）可用稀盐酸洗涤除去。（2） 单体的脱水干燥，一般情况下可以用普通干燥剂，如无水氯化钙，无水硫酸钠和变色硅胶。严格要求时，需使用氢化钙来除水；进一步的除水，需要加入1,1-二

5、苯基乙烯阴离子（仅适用于苯乙烯）或AlEt3（适用于甲基丙烯酸甲酯等），待液体呈一定颜色后，再蒸馏出单体。（3） 芳香族杂质可用硝化试剂除去，杂环化合物可用硫酸洗涤除去，注意苯乙烯绝对不能用浓硫酸洗涤。（？）（4） 采用减压蒸馏法除去单体中的难挥发杂质。（5） 离子型聚合对单体的要求非常严格，在进行正常的纯化过程中，需要彻底除水和其他杂质。例如，进行（甲基）丙烯酸酯的阴离子聚合，最后还需要在AlEt3存在下进行减压蒸馏。（6） 本实验以饱和NaHSO3溶液除乙酸乙烯酯中的酸及氧化物，并在洗净后用无水硫酸镁干燥处理，从而完成乙酸乙烯酯的精制。2、 主要仪器和试剂实验仪器：500mL三颈烧瓶，毛细

6、管，刺型分馏柱，直型冷凝管，0100温度计，50mL圆底烧瓶，250mL平底烧瓶，250mL分液漏斗，500mL磨口锥形瓶，分馏头，温度计套管，三通管。实验试剂：乙酸乙烯酯，10%碳酸钠溶液，饱和亚硫酸氢钠溶液，pH试纸，无水硫酸镁。3、 实验步骤（1） 如图示搭好装置。图：乙酸乙烯酯精馏装置（2） 250mL的乙酸乙烯酯250mL分液漏斗中饱和NaHSO3溶液充分洗涤三次（每次约50mL）蒸馏水洗涤三次（每次约50mL）；10%Na2CO3溶液洗涤三次（每次约50mL）蒸馏水洗涤至中性放入干燥的500mL磨口锥形瓶中无水硫酸镁（用量为0.5-1g/10mL液体）干燥23h。（3） 干燥过的乙

7、酸乙烯酯有刺型分馏柱的精馏装置上精馏收集71.872.5之间的馏分。（4） 将馏分放在冰箱里低温储存，待用。（二） 乙酸乙烯酯的溶液聚合1、 实验原理本实验采用自由基溶液聚合反应。溶液聚合是单体溶于适当溶剂中进行的聚合反应。溶液聚合一般具有反应均匀、聚合热易散发、反应速度及温度易控制、分子量分布均匀等优点。在聚合过程中存在向溶剂链转移的反应，使产物分子量降低。因此，在选择溶剂时必须注意溶剂的活性大小。各种溶剂的链转移常数变动很大，水为零，苯较小，卤代烃较大。一般根据聚合物分子量的要求选择合适的溶剂，另外还要注意溶剂对聚合物的溶解性能，选用良溶剂时，反应均为均相聚合，可以消除凝胶效应，遵循正常的

8、自由基动力学规律。选用沉淀剂时，则生成为沉淀聚合，凝胶效应显著。产生凝胶效应时，反应自动加速，分子量增大，劣溶剂的影响介于其间，影响程度随溶剂的优劣程度和浓度而定。聚乙酸乙烯酯适于制造维尼纶纤维，分子量的控制是关键。由于乙酸乙烯酯自由基活性较高，容易发生链转移，反应大部分在乙酸基的甲基处反应，形成链或交联产物。除此之外，还向单体、溶剂等发生链转移反应。因此在选择溶剂时，必须考虑对单体，聚合物、分子量的影响，而选取适当的溶剂。本实验以乙醇为溶剂进行乙酸乙烯酯的溶液聚合。之所以选用乙醇作溶剂，是由于PVAc能溶于乙醇，且聚合反应中活性链对乙醇的链转移常数较小。根据反应条件的不同，如温度、引发剂量。

9、溶剂等的不同可得到分子量从2000到几万的聚乙酸乙烯酯。聚合时，溶剂回流带走反应热，温度平稳。但由于溶剂的引入，大分子自由基和溶剂易发生链转移反应使分子量降低。温度对聚合反应也是一个重要的影响因素。随温度的升高，反应速度加快，分子量降低，同时引起链转移反应速度增加，所以必须选择适当的反应温度。2、 主要仪器和试剂实验仪器：250mL三颈瓶，球形冷凝管，搅拌器。表面皿。100mL烧杯，250mL烧杯，三合板片实验试剂：乙酸乙烯酯，无水乙醇，偶氮二异丁氰（AIBN），邻苯二甲酸二丁酯，丙酮。3、 实验步骤（1） 如图示搭好装置。图：聚乙酸乙烯酯溶液聚合装置（2） N2保护下250mL三颈瓶中+30

10、mL无水乙醇+60mL乙酸乙烯酯+0.075g偶氮二异丁氰开始搅拌至完全溶解升温至6570，在此温度下反应4h。（3） 注：温度至65后，每1h，取反应溶液2g左右（m1），去离子水沉淀丙酮溶解再水沉淀沉淀干燥至恒重（m2）后称重。按下式计算单体转化率： （4） 将约10mL聚合物溶液取出加入0.75g邻苯二甲酸丁酯搅拌约1h密封保存测定固含量随后进行黏接实验。（固含量测定：在培养皿（预先称重m0）中倒入1g左右的已配好聚合物溶液并准确记录（m1），在120烘箱内烘烤2h，称量并计算干燥后的质量（m2），测其固体百分含量： （5） 剩余聚合物溶液倒出加入蒸馏水完全沉淀丙酮溶解后水沉淀室温晾干5

11、0烘箱干燥进行后面分析测试。4、 数据处理与讨论（1） 数据处理a. 转化率时间关系反应时间/min反应溶液质量/g聚合物质量/g单体转化率/%601.720.2622.71201.720.4337.51901.950.7053.82501.770.7361.9b. 固含量m2=0.63gm1=1.04g固含量=60.6%（2） 结果讨论a. 溶液聚合的特点及影响因素？溶液聚合一般具有反应均匀、聚合热易散发、反应速度及温度易控制、分子量分布均匀等优点。然而，在聚合过程中存在向溶剂转移链反应，使产物分子量降低。因此选择溶剂要注意溶剂的活性大小。而非水溶剂的使用则往往造成一定的环境问题。b. 聚合

12、过程中，哪些因素会导致聚合物支化度的增加？由于是溶液聚合，所以，在反应过程中由于链转移反应，会使支化度增加。c. 为何采用真空烘箱对聚合物干燥？样品要进行红外测定，可能需要排除空气中混入的杂质对实验结果的影响。（三） 乙酸乙烯酯的乳液聚合1、 实验原理乳液聚合是以水为分散介质，单体在乳化剂的作用下分散，并使水溶性的引发剂引发单体聚合的方法，所生成的聚合物以微细的粒子状分散在水中呈白色乳液状。乳化剂的选择对乳液聚合的稳定十分重要，起降低溶液表面张力的作用，使单体容易分散成小液滴，并在乳胶粒表面形成保护层，防止乳胶粒凝聚。常见的乳化剂分为阴离子型、阳离子型和非离子型3种。一般多将离子型和非离子型乳

13、化剂配合使用。市场上的“白乳胶”就是乳液聚合方法制备的聚乙酸乙烯酯乳液，乳液聚合常在装有回流冷凝管的搅拌反应器中进行：加入乳化剂、引发剂水溶液和单体后，一边进行搅拌，一边加热便可制得乳液。乳液聚合温度一般控制在7090之间，pH值在26之间。由于乙酸乙烯酯聚合反应放热较大，反应温度上升显著，一次投料法要想获得高浓度的稳定乳液比较困难，故一般采用分批加入引发剂或单体的方法。乙酸乙烯酯乳液聚合机理与一般乳液聚合机理相似，但是由于乙酸乙烯酯在水中有较高的溶解度，而且容易水解，产生的乙酸会干扰聚合；同时，乙酸乙烯酯自由基十分活泼，链转移反应显著。因此，除了乳化剂，乙酸乙烯酯乳液中一般还加入聚乙烯醇来保

14、护胶体。乙酸乙烯酯也可以与其他单体共聚合制备性能更优异的聚合物乳液，如与氯乙烯单体共聚合可改善聚氯乙烯的可塑性或改良其溶解性；与丙烯酸共聚合可改善乳液的黏接性能和耐碱性。2、 主要仪器和试剂实验仪器：机械搅拌器，回流冷凝管，250mL四颈烧瓶，100mL恒压滴液漏斗，恒温水槽，温度计，加热水浴，固定夹若干。表面皿，氮气袋，螺丝夹，纱布，pH广泛试纸，100mL烧杯，250mL烧杯，玻棒，三合板片。实验试剂：乙酸乙烯酯，聚乙烯醇-1788，十二万级磺酸钠，OP-10，过硫酸铵，碳酸氢钠，去离子水，邻苯二甲酸丁酯，95%工业酒精，丙酮。3、 实验步骤（1） 实验装置如图示，准备试剂如表示图：聚乙酸

15、乙烯酯乳液聚合表：聚乙酸乙烯酯乳液聚合试剂用量表试剂作用用量/g乙酸乙烯酯单体70聚乙烯醇-1788保护胶体5.0十二烷基磺酸钠乳化剂1.0OP-10（20%水溶液）5过硫酸铵引发剂0.2（0.13）碳酸氢钠缓冲剂0.26去离子水介质105（2） 四颈烧瓶内+去离子水100g+5.0g聚乙烯醇+5g 20%的OP-10水溶液开启搅拌水溶液加热至8090使其溶解；0.20g过硫酸铵溶于5mL水，待用；（3） 降温至70停止搅拌加入十二烷基磺酸钠1g及碳酸氢钠溶液0.26g后开启搅拌再加7g乙酸乙烯酯（1/10单体量）通N2保护最后加入已配好的过硫酸铵水溶液，反应开始（N2保护）；（4） 至反应体

16、系出现蓝光乳液聚合反应开始启动15min后再开始缓慢滴加剩余的乙酸乙烯酯63g两小时内加完（一般出现蓝光后即可缓慢滴加单体）；（5） 滴加完毕后继续搅拌温度保持在70反应0.5h逐步升温至85无回流为止反应1.5h撤恒温浴槽，继续搅拌冷却至室温；注：待单体滴加完毕先每隔15min取出乳液1g左右测定固含量，30min后每隔0.5h取样确定单体转化率。（处理流程与乳液聚合类似）（6） 将生成的乳液经纱布过滤倒出进行物性测试。纱布上固体残留放置于120烘箱内至恒重，测定凝胶量；（7） 将约20mL生成的乳液取出加入1.1g邻苯二甲酸丁酯搅拌约1h后密封保存。测定固含量。（8） 95%的工业酒精加入

17、聚合物乳液破乳得聚合物沉淀聚合物在90热水中反复洗涤34次丙酮溶解后再用水沉淀置于真空烘箱干燥处理，以进行之后的分析测试。4、 数据处理与讨论（1） 数据处理a. 固含量及单体转化率反应时间/min反应乳液质量/g聚合物质量/g固含量/%单体转化率/%151.040.3836.54100.17300.980.3333.6792.32451.050.3331.4386.16750.920.2931.5286.421350.920.3639.13107.29（2） 讨论a. 为什么要严格控制单体滴加速度和聚合反应温度？b. 乳液聚合与溶液聚合相比有何优点，为什么？【二】 聚乙酸乙烯酯的改性（四）

18、聚乙酸乙烯酯的醇解1、 实验原理由于单体的乙烯醇并不存在，聚乙烯醇不可能从单体聚合而得，只能以它的酯类（及聚乙酸乙烯酯）通过醇解得到，醇解可以在酸性或碱性催化下进行。通常以乙醇或甲醇作溶剂。酸性醇解时，由于痕量的酸极难自聚乙烯醇中除去，残留在产物中的酸，可能加速聚乙烯醇的脱水作用，使产物变黄或不溶于水。目前工业上都采用碱性酵解法。醇解在加热和搅拌下进行，初始时微量聚乙烯醇先在瓶壁析出，当约有60%的乙酰氧基被羟基取代后、聚乙烯醇即自溶液中大量析出。继续加热，醇解在两相中进行。在反应过程中，除了乙酸根被醇解外，还有支链的断裂，聚乙酸乙烯酯的支化度越高，醇解后分子量降低就越多。乙醇中过量的水对醇解

19、反应会产生阻碍作用，因为水的存在使反应体系内产生CH3COONa，消耗了NaOH，而NaOH在此时用作催化剂的，因此要严格控制乙醇中的水的含量。其反应式如下：2、 主要仪器和试剂实验仪器：恒温水浴，机械搅拌器，500mL三颈瓶，回流冷凝管，温度计，100mL平衡滴液漏斗，布氏漏斗，表面皿，100mL量筒，滴定管，250mL磨口锥形瓶。实验试剂：聚乙酸乙烯酯（溶液聚合），聚乙酸乙烯酯（乳液聚合），氢氧化钠（NaOH），乙醇。3、 实验步骤（1） 如图示搭好装置；图：聚乙酸乙烯酯醇解装置（2） 开动搅拌500mL三颈瓶中加入360mL乙醇、18g聚乙酸乙烯酯加热至78完全溶解，冷水降温50下慢慢滴

20、加1%的氢氧化钠/乙醇溶液（约1滴/秒）（3） 仔细观察反应体系（约40min1h发生相转变）滴加15mL的1%氢氧化钠/乙醇溶液继续反应1h产物布氏漏斗抽滤分别用30mL乙醇洗涤3次。产物放在表面皿上，捣碎并尽量散开自然干燥后放入真空烘箱50下干燥，再称重。注意：为避免醇解过程中出现冻胶甚至产物结块，添加催化剂的速度要慢，并分两次加入。如反应过程中发现可能出现冻胶时，应加快搅拌速度，并适当补加一些乙醇。（4） 测定醇解度a. 准确称取聚乙烯醇样品1g（精确至1mg）加入100mL蒸馏水水浴加热至9095直到样品全部溶解冷却后加入酚酞指示剂。b. 0.01mol/L氢氧化钠乙醇溶液中和至微红色

21、加入0.5mol/L氢氧化钠水溶液25mL水浴回流（9095）1h冷却，0.5mol/L盐酸滴定至无色。c. 同时做一组空白试验。d. 由下式计算醇解度：式中，C为乙酰氧基含量%，则对同样的初始样品C越大，则醇解度越小；N为盐酸标准溶液的体积摩尔浓度；V2为空白消耗的盐酸，mL；V1为样品消耗的盐酸，mL；W是样品的质量；0.059是换算因子。 4、 数据处理与讨论（1） 数据处理高醇解度低醇解度V2/mL24.9324.93V1/mL19.8311.99N/(mol/L)0.50.5W/g0.7711.033C/%19.5136.95（2） 结果讨论a. 在醇解过程中催化剂为什么要采用滴加方

22、式，而不是一次性加入？（五） 聚乙烯醇缩甲醛的制备1、 实验原理早在1931年，人们就已经研制出聚乙烯醇（PVA）纤维，但由于PVA的水溶性而无法实际使用。利用“缩醛化”减少其水溶性，就使得PVA有了较大的实际应用价值。用甲醛进行缩醛化反应得到聚乙烯醇缩甲醛PVF。PVF随缩醛化程度不同，性质和用途有所不同。控制缩醛度在35%左右，就得到人们称为“维尼纶”的纤维。维尼纶的强度是棉花的1.52.0倍，吸湿性5%，接近天然纤维，又称为“合成棉花”。在PVF分子中，如果控制器缩醛度在较低水平，由于PVF中含有羟基。乙酰基和醛基，因此有较强的粘结性能，可作胶水使用，又来黏接金属、木材、皮革、玻璃、陶瓷

23、、橡胶等。聚乙烯醇缩甲醛是利用聚乙烯醇与甲醛在盐酸催化的作用下而制得的。其反应式如下：2、 主要仪器和试剂实验仪器：恒温水浴，机械搅拌器，温度计，250mL三颈烧瓶，球形冷凝管，10mL量筒，100mL量筒，滴定管，250mL磨口锥形瓶。实验试剂：聚乙烯醇，甲醛水溶液，盐酸，NaOH，去离子水3、 实验步骤（1） 如图搭好装置图：聚乙烯醇缩甲醛实验装置（2） 在250mL三颈瓶中+90mL去离子水+5gPVA搅拌下升温至9095PVA全部溶解。（3） 降温至80+2.5mL的30%盐酸溶液搅拌15min控制pH 12，滴加甲醛水溶液5mL（稀释到20mL）滴加速度缓慢（30min左右）保持反应

24、温度80。（4） 继续搅拌反应体系逐渐变稠体系出现絮状物立即迅速加入10mL8%的NaOH溶液。调节pH值为89，冷却，出料。注：缩醛化反应程度较低，产物中尚有未反应的甲醛，产物往往有甲醛的刺激性气味。缩醛基团碱性环境下较稳定，故要调节产物的pH值。（5） 缩醛度的测定a. 取缩醛后产物重量的1/5液体量，直接以此液体测定缩醛度。（由于甲醛过量，若烘干的话未反应的甲醛会继续使反应体系发生交联，实验难以继续进行。）b. 加入1%酚酞指示剂，溶液呈红色或微红色。c. 加入7%盐酸羟胺水溶液25mL，摇匀，加热回流1.5h。d. 冷却后加入溴百里酚蓝指示剂，用0.5mol/L的氢氧化钠标准溶液滴定至

25、终点由黄蓝，同样条件下作一空白试验。e. 计算缩醛度。式中，C为酸值%；N为氢氧化钠溶液的浓度；V1为空白消耗的氢氧化钠溶液毫升数，mL；V2为样品消耗的氢氧化钠溶液毫升数，mL；W为样品重；56.1是换算因子。式中C为缩醛度%；V为（V1- V2），mL；W为样品重；0.088是换算因子。4、 数据处理与结果讨论（1） 数据处理样品空白消耗体积44.0052.04C(酸度)/%22.6C（缩醛度）/%35.4%三、 黏均分子量的测定及结构表征（一） 黏度法测定聚合物的黏均相对分子量1、 实验原理（1） 相对分子量测定原理由于聚合物的相对分子质量远大于溶剂，因此将聚合物溶解于溶剂时，溶液的黏度

26、将大于纯溶剂的黏度。可用多种方式来表示溶液黏度相对于溶剂黏度的变化，其名称及定义如表所示。名称定义式量纲相对黏度无增比黏度无比浓粘度（黏数）浓度的倒数（dL·g-1）比浓对数粘度（对数黏度）浓度的倒数（dL·g-1）溶液的黏度与溶液的浓度有关，为了消除黏度对浓度的依赖性，定义了一种特性黏数：其值与浓度无关，量纲为浓度的倒数。特性黏数取决于聚合物的相对分子质量和结构、溶液的温度和溶剂的特性，当问温度和溶剂一定时，对于同种聚合物而言，其特性黏数就仅和相对分子质量有关。因此，如果可以建立相对分子质量与特性黏数之间的定量关系，就可以通过特性黏数的测定得到聚合物的相对分子质量。这就是

27、用黏度法测定聚合物相对分子质量的理论依据。据特性黏数定义式，只要测定一系列不同浓度下的黏数和对数黏数，然后对浓度作图，并外推到浓度为零时，得到的黏数或对数黏数及为特性黏数。实验表明，稀溶液范围内，黏数和对数黏数与溶液浓度之间呈线性关系，可以用两个近似的经验方程来表示：（Huggins方程式）（Kraemer方程式）溶剂与温度一定时，分子结构相同的聚合物，其相对分子质量与特性黏数之间的关系可以用MH方程来确定，即在一定的相对分子质量范围内K和是与相对分子质量无关的常数。这样只要得到K和的值，即可根据所测得的值计算试样的相对分子质量。一般情况下，K和的值均可以由手册查到，不需自己测定。（2） 黏数

28、的测定溶液的黏度一般由毛细管黏度及测定，最常用为乌氏黏度计，结构如图示。其特点是毛细管下端与大气连通，这样黏度计中液体的体积对测定没有影响。液体的相对粘度与时间有如下近似关系：t为溶液流出时间，t0为纯溶剂流出时间。由此可得黏数与对数黏数。2、 主要仪器与试剂实验仪器：乌氏黏度计，恒温槽，秒表，洗耳球，3#砂芯漏斗，50mL注射器，止血钳，5mL移液管，10mL移液管，25mL容量瓶。实验试剂：合成的聚乙酸乙烯酯样品（溶液聚合与乳液聚合），丙酮。3、 准备工作（1） 溶液的配制：准确称取一定量的待测样品，用容量瓶配制成浓度在0.11g·dL-1（一般取0.38 g·dL-1

29、）范围的溶液。（2） 恒温水槽温度调节至25，打开电源，至温度稳定。（3） 选择合适的乌氏黏度计，25纯溶剂流出时间要介于100300s。4、 实验步骤（1） 安装黏度计。取干燥、洁净的乌氏黏度计两根小支管上小心套上医用乳胶管黏度计置于恒温水槽铁架台固定。（黏度计应保持垂直，且毛细管以上的两个小球必须浸没在恒温水面以下）（2） 溶液流出时间的测定。移液管准确量取10mL待测样品的溶液黏度计中，恒温5min止血钳封闭连接C管的乳胶管洗耳球通过乳胶管，将溶液吸至a线上方的小球一半被充满为止拔出洗耳球，并放开止血钳立即水平注视液面下降，秒表记下液面流经a线和b线的时间即为流出时间重复3次，误差不超过

30、0.2s，取平均值，作为流出时间移液管准确吸取5mL溶剂，加入到黏度计中，混合均匀溶液吸至a线上方小球的一半让溶液流下，重复两次，此时黏度计内溶液浓度为原始浓度的2/3恒温后测定流出时间同样步骤，分别加5mL，10mL，10mL溶剂稀释后，分别测定流出时间。（注：由于黏度计体积所限，无法在加后两个10mL溶剂，故先取出10mL溶液，再分别加5mL，5mL的溶剂，也可以得到相应的浓度。）（3） 溶剂流出时间的测定。上述溶液倾入废液桶加入10mL纯溶剂仔细清理各支管及毛细管溶剂倒入废液桶重复清洗3次以上，量取10mL溶剂按上述步骤测定溶剂的流出时间。5、 数据处理与结果讨论（1） 数据处理a. 溶

31、液聚合溶液聚合黏均分子量数据样品纯溶剂1/4 c01/3 c01/2 c02/3 c0c0溶液浓度/(g/dL)0.1010.1350.2020.2690.404流出时间/s113.1116.47117.61119.88122.22127.12r1.0298 1.0399 1.0599 1.0806 1.1240 lnr0.0294 0.0391 0.0582 0.0776 0.1169 lnr/c(dL/g)0.2907 0.2896 0.2882 0.2883 0.2893 sp0.0298 0.0399 0.0599 0.0806 0.1240 sp/c(dL/g)0.2950 0.29

32、54 0.2968 0.2998 0.3068 (dL/g)0.29007K/值（25）M40365.78b. 乳液聚合乳液聚合黏均分子量数据样品纯溶剂1/4 c01/3 c01/2 c02/3 c0c0溶液浓度/(g/dL)0.1010.1350.2020.2690.404流出时间/s113.1119.59121.84126.32130.92140.5r1.0574 1.0773 1.1169 1.1576 1.2423 lnr0.0558 0.0744 0.1105 0.1463 0.2169 lnr/c0.5524 0.5514 0.5473 0.5439 0.5370 sp0.0574

33、 0.0773 0.1169 0.1576 0.2423 sp/c0.5681 0.5724 0.5787 0.5857 0.5997 (dL/g)0.55799K/值（25）M105643.33（2） 结果讨论a. 溶液的原始浓度对测得的黏均分子量有何影响？b. 为什么要将黏度计的两个小球浸没在恒温水面以下？c. 为什么说黏度法时测定聚合物相对分子质量的相对方法，在手册中查阅、选用K、值时应注意什么问题？d. 溶液聚合和乳液聚合两种聚合方法 对聚合物分子量有何影响，为什么？（二） 红外光谱法表征聚合物的结构1、 实验原理红外光谱是研究聚合物结构和性能关系的基本手段之一。广泛用于高聚物材料的定

34、性定量分析，如分析聚合物的主链结构、取代基位置、双键位置以及顺反异构。测定聚合物的结晶度、极化度、取向度，研究聚合物的相转变，分析共聚物的组成和序列分布等。红外分析具有速度快、试样用量少并能分析各种状态的试样等特点。由于红外光谱与分子振动能级直接相关，对于不同的简正振动模式，有不同的红外吸收峰，对于一些特殊的官能团，会有一些相应的特征吸收峰，犹如人的指纹一样。所以，可利用红外吸收光谱鉴别出分子中存在的基团、结构、双键的位置、是否结晶以及顺反异构等结构特征。利用红外光谱仪，可以给出以上实验中所制备的聚合物如聚乙酸乙烯酯、PVA以及PVA缩甲醛等的结构信息，并注重观察不同聚合方式、醇解度、以及缩醛

35、度等对聚合物结构的影响。本次实验，测定两种方法得到聚乙酸乙烯酯的红外谱图以及不同醇解度下的红外谱图2、 主要仪器和试剂实验仪器：红外光谱仪。实验试剂：聚乙酸乙烯酯（溶液聚合和乳液聚合），聚乙烯醇（高醇解和低醇解），丙酮。3、 实验步骤a. 试样制备。聚合物样品应选用相应的溶剂进行溶解。样品聚乙酸乙烯酯样品溶于丙酮，制成溶液（浓度约1%3%）直接涂在卤化物晶片上，涂很薄的一层试样干燥，就可直接在红外光谱仪上测绘谱图；聚乙烯醇样品溶于水（浓度约1%），在干净的载玻片上成膜后，抽真空干燥，可直接测定此聚乙烯醇薄膜的红外谱图；b. 红外光谱图的测绘。先接通稳压电源，待电压稳定在220V，按动主机电源开

36、关，按仪器操作步骤，将试样固定在样品架上进行扫描测定。实验结束后取出样品，切断主机电源，再关稳压器。4、 数据处理与结果讨论（1） 数据处理聚乙酸乙烯酯（溶液聚合）聚乙酸乙烯酯（乳液聚合）聚乙烯醇（高醇解+低醇解）（2） 结果讨论a. 判别所得到的红外光谱上各吸收峰的归属？b. 如何得到一张高质量的红外谱图？（三） 核磁共振法表征聚合物的结构1、 实验原理核磁共振是处于静磁场中的原子核在另一交变磁场作用下发生的物理现象。通常人们所说的核磁共振指的是利用核磁共振现象获取分子结构、人体内部结构信息的技术。并不是所有原子核都能产生这种现象，原子核能产生核磁共振现象是因为具有核自旋。原子核自旋产生磁矩，当核磁矩处于静止外磁场中时产生进动和能级分裂。在交变磁场作用下，自旋核会吸收特定频率的电磁波，从较低的能级跃迁到较高能级。这种过程就是核磁共振。为了让原子核自旋的进动发生能级跃迁，需要为原子核提供跃迁所需要的能量，这一能量通常是通过外加射频场来提供的。根据物理学原理，当外加射频场的频率与原子核自旋进动的频率相同的