甲基丙烯酸甲酯的精制

..精品精品试验二十四甲基丙烯酸甲酯聚合物综合设计试验

试验24-1 甲基丙烯酸甲酯的精制1、了解甲基丙烯酸甲酯单体的贮存和精制方法。2、把握甲基丙烯酸甲酯减压蒸馏的方法。二、仪器、设备和材料1、主要仪器500ml三口瓶，毛细管〔自制〕，刺型分馏柱，0～100℃温度计，接收瓶2、主要试剂甲基丙烯酸甲酯〔AR〕、氢氧化钠〔CP〕三、试验原理甲基丙烯酸甲酯为无色透亮液体，常压下沸点为100.3～100.6℃。局部的阻聚剂。合物的沸点温度。单体的精制通常承受减压蒸馏。由于液体外表分子逸出体系所需的能量随外界压力的降低而降低降低液体的沸点。沸点与真空度之间的关系可近似地用下式表示：LgP=A+B/T 24－1式中，P为真空度；T为液体的沸点，K；A和B都是常数，可通过测定两个不同外界压力时的沸点求出。甲基丙烯酸甲酯沸点与压力关系。见表24－1表24-1 甲基丙烯酸甲酯沸点与压力关系沸点/℃102030405060708090100.6压力/mmHg24355381124189279397543760注：1mmHg＝133.322Pa四、试验步骤1300ml置于500ml分液漏斗中，用10%的NaOH溶液洗2——350ml2%食盐水每次50ml洗2——3次至废水呈中性，然后将甲基丙烯酸甲酯放入中，参加〔20%——25%按单位量〕无302、按图24-1安装减压蒸馏装置，并与真空体系、高纯氮体系连接。要求整个体系密闭。开动真空泵抽真空，并用煤气灯烘烤三口瓶、分馏柱、冷凝管、承受瓶等玻璃仪器，尽量除去系统中的空气，然后关闭抽真空活塞和压力计活塞，通入高纯氮至正压。待冷却后，再抽空、烘烤，反复三次。3、将枯燥好的，甲基丙烯酸甲酯参加减压蒸馏装置，加热并开头抽真空，掌握体系压力为100mmHg进展减压蒸馏，收集46℃的馏分。由于甲基丙烯酸甲酯沸点与真空度亲热相关，所以对体系真空度的掌握要认真，使体系真空度在蒸馏过程中保证稳定，避开因真空度变化而形成爆沸，将杂质夹带进蒸好的甲基丙烯酸甲酯中。4、为防止自聚，精制好的单体要在高纯氮的保护下密封后放入冰箱中保存待用。试验24-2 偶氮二异丁腈的精制一、目的和要求1、了解偶氮二异丁腈的根本性质和保存方法。2、把握偶氮二异丁腈的精制方法。二、仪器、设备和材料1、主要仪器500ml锥形瓶，恒温水浴，0～100℃温度计，布氏漏斗。2主要试剂引发剂 偶氮二异丁腈 〔AR〕溶剂 乙醇 〔AR〕三、试验原理偶氮二异丁腈〔AIBN〕是一种广泛应用的引发剂，为白色结晶，熔点102～104℃，有毒！溶于乙醇、乙醚、甲苯和苯胺等，易燃。偶氮二异丁腈是一种有机化合物，可承受常规的重结晶方法进展精制。四、试验步骤1、在500ml锥形瓶中参加200ml95％的乙醇，然后在80℃水浴中加热至乙醇将近沸腾。快速20g偶氮二异丁腈，摇荡使其溶解。2、溶液趁热抽滤，滤液冷却后，即产生白色结晶。假设冷却至室温仍无结晶产生，可将锥形瓶置于冰水浴中冷却片刻，即会产生结晶。3、结晶消灭后静置30min，用布氏漏斗抽滤。滤饼摊开于外表皿中，自然枯燥至少24h，24h。称量，计算产率。4、精制后的偶氮二异丁腈置于棕色瓶中低温保存备用。24-3一、目的和要求1、了解本体聚合的原理。2、生疏型材有机玻璃的制备方法。3、观看整个聚合过程中体系粘度的变化过程。二、仪器、设备和材料1、主要仪器100ml三角烧瓶，试管，恒温水浴，0～100℃温度计，玻璃板〔两块〕，橡皮条。2、主要试剂名称试剂规格用量单体甲基丙烯酸甲酯〔MMA〕精制30g30ml引发剂偶氮二异丁腈过氧化二苯甲酰〔BPO〕AR0.02g0.1g脱模剂邻苯二甲酸二丁酯〔3mlDPB〕DPB〕聚甲基丙烯酸甲酯具有优良的光学性能、密度小、机械性能好、耐候性好。在航空、光承受本体聚合法合成。甲基丙烯酸甲酯的本体聚合是按自由基聚合反响历程进展的，其活性中心为自由基。反响合历程：时由于密度不同而引起的体积收缩的问题险期，再高温后聚合制得制品。四、试验步骤预聚体制备1、在洗净的100ml塑料杯中参加0.02g偶氮二异丁腈或过氧化二苯甲酰1g〔BPO〕〔两者的作用与效果是类似的〕、30g甲基丙烯酸甲酯混合均匀，放入水浴，逐步加热到85－95℃，保温，为防止水汽进入塑料杯内，可在杯口包上一层玻璃纸，再用橡胶圈扎紧。2、留意观看聚合体系的黏度，当体系具有肯定黏度〔预聚物转化率约7％～10％〕时，即50℃左右。注入模中。有机玻璃板的成型1、取三块15mm×10mm〔DPB〕。30mm，其余三断面用涤纶绝缘胶带封牢。将中间玻璃抽出，作灌浆用。留意在一角留出灌浆口，然后用夹子在四边将模板夹紧。2、将上述甘油粘稠状聚合液认真注入玻璃夹板模具中，垂直放置约10分钟赶出气泡，然60～651h成松软透亮固体。3、将玻璃夹板模具放入烘箱中，升温至95～100℃保持2h，撤除夹板，即得到一块透亮光滑的有机玻璃薄板。4Φ1.5cm×15cm试管假设干只，分别涂一层〔DPB〕再进展灌注，灌注高度一般为5～7cm有可能使气泡不易逸出，留在聚合物内)。然后静置片刻，或在55℃的水浴中加热数小时。放进100℃左右的烘箱硬化后，撤除试管，可得到一透亮度高、光滑的有机玻璃园柱体。5、也可承受参加过氧化二苯甲酰〔BPO〕1g、邻苯二甲酸二丁酯〔DPB〕3ml的配方，并调整参加量，观看对聚合的影响。6、也可取一局部甘油粘稠状聚合液倒入试管中，仍旧在90℃下加热聚合，观看自动加速作用引起的爆聚现象。7、有机玻璃透光率测定，利用透光率仪可测定所制产品的透亮度。四、留意事项1、为提高学生试验兴趣，试管或模具中可由学生放入工艺品，但不要放入动物、植物和有机物。2、预聚时不要老是摇动瓶子，以削减空气在单体中的溶解，预聚20～30min。3、灌模时预聚物中如有气泡应设法排解。预聚合时亲热留意粘度的变化，当粘度稍大于甘油的粘度时，粒径转到模具中防止爆聚。思考题1、承受预聚的目的是什么？2、经聚合的液体为何要在低温下聚合，然后再升温？30.94，聚合物相对密度为1.19，计算聚合后体积收缩百分率？4、假设要制得长、宽为15cm，厚5mm的薄板材，计算所需的单体量。24-4一、目的和要求1、把握毛细管黏度计测定高分子溶液相对分子质量的原理。2、学会使用黏度法测定聚甲基丙烯酸甲酯的相对分子质量。二、仪器、设备和材料1、试验设备 乌氏毛细管黏度计恒温装置〔玻璃缸水槽加热棒、控温仪、搅拌器〕，秒表〔最小单位0.01s〕,吸耳球、夹子，2023ml容量瓶，500ml烧杯，砂芯漏斗〔＃5〕。2、样品 聚乙烯醇稀溶液〔0.1％〕，蒸馏水。三、试验原理高分子稀溶液的黏度主要反映了液体分子之间因流淌或相对运动所产生的内摩擦阻力。内摩擦阻力越大，表现出来的黏度就越大，且与高分子的构造、溶液浓度、溶剂的性质、温η为便利的是用毛细管黏度计测定溶液的相对黏度。常用的黏度计为乌氏〔Ubbelchde〕黏度同浓度的溶液。根本原理参见物理化学教材。四、试验步骤1、溶液配制。2、安装黏度计。3、纯溶剂流出时间t0的测定。4、溶液流经时间t的测定。5、整理、计算数据。具体具体操作见物理化学试验。24－5一、试验目的把握膨胀计法测定聚合反响速率的原理和方法验证聚合速率与单体浓度间的动力学关系，求得MMA本体聚合反响平均聚合速率二、仪器与试剂膨胀计〔内径已标定，r=0.2~0.4mm〕一个，恒温水浴装置一套，25ml磨口锥形瓶一个，1ml和2ml注射器各一支，称量瓶一个，20ml移液管一支，分析天平〔最小精度0.1mg〕一台。甲基丙烯酸甲酯单体〔除去阻聚剂〕15mL，过氧化二苯甲酰〔精制〕0.12g，丙酮三、试验原理依据自由基聚合反响机理可以推导出聚合初期的动力学微分方程：24－2即聚合反响速率Rp与引发剂浓度[I]1/2、单体浓度[M]成正比。在转化率低的状况下，可假定引发剂浓度保持恒定，将微分式积分可得：式中：[M]0为起始单体浓度；[M]为t时刻单体浓度，K为常数。

24－3假设从试验中测定不同时刻的单体浓度[M]，求出不同时刻的 数值并对时间t作图应得一条直线，由此可验证聚合反响速率与单体浓度的动力学关系式。聚合反响速率的测定对工业生产和理论争论具有重要的意义聚合反响速率：由于单体密度小于聚合物密度，因此在聚合过程中聚合体系体积不断缩小，果使用一根直径很小的毛细管来观看体积的变化〔参见图5-1〕，测试灵敏度将大大提高，这种方法就叫膨胀计法。假设以ΔV表示聚合反响t单体转化率C式中，V0为聚合体系的起始体积；r为毛细管半径；h为某时刻聚合体系液面下降高度；dp为聚合物密度；dm因此，聚合反响速率为：进而作出转化率与时间关系曲线，依据直线局部斜率，即可求出平均聚合反响速率。应用膨胀计法测定聚合反响速率既简洁又准确，需要留意的是此法只适用于测量转化率在10%反响范围内的聚合反响速率。由于只有在引发剂浓度视为不变的阶段〔10%以内的转化率〕体积收缩与单体浓度呈线性关系，才能用上式求取平均速率；特别是在较高转化率下，体系粘度增大，导致聚合反响自动加速，用上式计算的速率已不是体系的真实速率。图24—1甲基丙烯酸甲酯本体聚合时间与转化率曲线以过氧化苯甲酰为引发剂，用量是：I2％Ⅱ1％IIIO.5％Ⅳ0.25％VO.125％图24—1为甲基丙烯酸甲酯在过氧化苯甲酰引发剂存在下聚合反响的变化规律。化率超过20％之后，聚合速率显著加快，而转化率达80％之后，聚合速率显著减小，最终几乎停顿聚合。需要上升温度才能使之完全聚合。聚合配方中引发剂的含量，应视制备的模具厚度而定，一般状况如下：厚度／厚度／mm偶氮二异丁腈／％1－1.52－34－6 8－12 14－2530－450.060.060.060.0250.0200.005四、试验步骤1、用移液管将15ml甲基丙烯酸甲酯移入洗净烘干的25ml0.12g已精制的过氧化二苯甲酰放入锥形瓶中，摇匀溶解。2、在膨胀计毛细管的磨口处均匀涂抹真空油脂〔磨口上沿往下1/3范围内〕，将毛细管口平精称m11毫升注射器一起称量备用。3、取下膨胀计的毛细管，用注射器吸取已参加引发剂的单体溶液缓慢参加聚合瓶至磨口下沿往上1/3处〔留意不要将磨口处的真空油脂冲入单体溶液中中是否残留有气泡。如有气泡，必需取下毛细管并将磨口重涂抹真空油脂再协作好。假设没m2。4、将膨胀计垂直固定在夹具上，让下部容器浸于已恒温的(50±0.1)℃水浴中，水面在磨口1ml的注射〔即抽液后注射器＋称量瓶重量减去抽液前注射器＋称量瓶重量〕，记为m3。55分钟记录一次，随着反响进展，液面高度与时间呈线性关系，1小时后完毕读数。〔反响初期，可能会有一段诱导期〕6、从水浴中取出膨胀计，将聚合瓶