有机玻璃的制备以及DSC的测定

化学化工学院材料化学专业实验报告实验名称：有机玻璃的制备以及DSC测定年级：09级材料化学 日期：2011/10/12姓名： 学号： 同组人：一、预习部分1.本体聚合：本体聚合(bulkpolymerization；masspolymerization)是单体(或原料低分子物)在不加溶剂以及其它分散剂的条件下，由引发剂或光、热、辐射作用下其自身进行聚合引发的聚合反应。有时也可加少量着色剂、增塑剂、分子量调节剂等。液态、气态、固态单体都可以进行本体聚合。其分均相聚合与非均相聚合两类。如生成的聚合物能溶于各自的单体中，为均相聚合，因制得的是块状聚合物，又称块状聚合，如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等；如生成的聚合物不溶于它们的单体，在聚合过程中不断析出，为非均相聚合，又叫沉淀聚合，如乙烯、氯乙烯等。本体聚合的引发剂为油溶性引发剂，油溶性引发剂主要有偶氮引发剂和过氧类引发剂，偶氮类引发剂有偶氮二异丁月青、偶氮二异庚腈、偶氮二异戊腈、偶氮二环己基甲腈、偶氮二异丁酸二甲酯引发剂等。相对于过氧类引发剂，偶氮引发剂反应更加稳定。本体聚合反应的特点：产品纯净，电性能好，可直接进行浇铸成型；生产设备利用率高，操作简单，不需要复杂的分离、提纯操作。优点：生产工艺简单，流程短，使用生产设备少，投资较少；反应器有效反应容积大，生产能力大，易于连续化，生产成本低。缺点：热效应相对较大，自动加速效应造成产品有气泡，变色，严重时则温度失控，引起爆聚，使产品达标难度加大.由于体系粘度随聚合不断增加，混合和传热困难；在自由基聚合情况下，有时还会出现聚合速率自动加速现象，如果控制不当，将引起爆聚；产物分子量分布宽，未反应的单体难以除尽，制品机械性能变差等。2.有机玻璃的制备：除了本实验采用的本体聚合的方法制备有机玻璃外，还有一些类似的方法用于制备一些有特殊性能的有机玻璃。其中一种是高散射导光有机玻璃及其制备方法。该材料各组分重量百分含量是：苯乙烯15—20%，甲基丙烯酸甲酯48.3—84.6%，聚苯乙烯0.05—1%，引发剂0.2—0.4%，链转移剂0.1—0.3%。先将聚苯乙烯溶于甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯混合液中，完全溶解后加入引发剂、链转移剂；再在85—95。。下预聚至一定的粘度，然后将预聚物冷却、灌浆入膜后在40—50。聚合30—40小时，最后在100。下处理1.5—2.5小时即可。该方法工艺简单，聚合反应容易控制，材料的性能可调节，且光散射分布均匀，可用于将点、线光源转化为线、面光源的场合。另一种含铅防辐射有机玻璃的制备方法，属于功能性高分子材料的聚合技术领域。本发明通过对无机铅盐进行有机合成改性，合成有机羧酸铅盐，加入到甲基丙烯酸甲酯(MMA)、表面活性剂、助表面活性剂、水等组成的油包水型微乳液中，并在热引发剂的条件下引发，聚合成有机玻璃板材。并对其性能测试，结果显示微乳聚合制备的有机玻璃在冲击强度、拉伸强度、透光率、折光率、玻璃化温度、防辐射性能均优于普通有机玻璃。提出了一种新的

合成功能高分子材料的方法，本方法工艺简便，合成板材性能优越，可以弥补无机防辐射玻璃板材之不足，有望成为一种实用的新型防辐射材料。3.DSC的测定：一种热分析法。在程序控制温度下，测量输入到试样和参比物的功率差（如以热的形式）与温度的关系。差示扫描量热仪记录到的曲线称DSC曲线，它以样品吸热或放热的速率，即热流率dH/dt（单位毫焦/秒）为纵坐标，以温度T或时间t为横坐标，可以测定多种热力学和动力学参数，例如比热容、反应热、转变热、相图、反应速率、结晶速率、高聚物结晶度、样品纯度等。该法使用温度范围宽（-175〜725。0、分辨率高、试样用量少。适用于无机物、有机化合物及药物分析°DSC和DTA仪器装置相似，所不同的是在试样和参比物容器下装有两组补偿加热丝，当试样在加热过程中由于热效应与参比物之间出现温差AT时，通过差热放大电路和差动热量补偿放大器，使流入补偿电热丝的电流发生变化，当试样吸热时，补偿放大器使试样一边的电流立即增大；反之，当试样放热时则使参比物一边的电流增大，直到两边热量平衡，温差AT消失为止。换句话说，试样在热反应时发生的热量变化，由于及时输入电功率而得到补偿，所以实际记录的是试样和参比物下面两只电热补偿的热功率之差随时间t的变化关系。如果升温速率恒定，记录的也就是热功率之差随温度T的变化关系。其工作原理的示意图如下：记录仅］一I套E图L升温速率对测定结果的影响图记录仅］一I套E图L升温速率对测定结果的影响图2.样品量对测定结果的影响相关的升温速率和样品的测定量对实验的结果都有影响。如下图所示:实验部分：实验目的，原理，详细的实验步骤见讲义。实验注意事项：本实验最好采用机械搅拌，利用恒温水浴槽加热，加热的温度不要过高,维持在80°〜90°即可，反应温度最好不要超过90°。如反应的进程比较缓慢，也不要用加热套高温加热，以防止产生的产品大部分附着于容器壁上，以防难以清洗三颈瓶。实验的反应时间没有具体明确的值，由溶液的粘稠度来判断是否反应合适，溶液有一定的粘度，大约为甘油的两倍即可。反应到此程度，稍微冷却即可倒入模具中。实验结束后要清洗反应的容器即三口颈瓶。由于有一部分的物质残留在瓶壁上，可利用三氯甲烷浸泡一段时间，再在回流的条件下微微加热，最后回收三氯甲烷，利用试管刷清洗干净容器即可。实验结果分析：思考题:自动加速效应是怎样产生的？对聚合反应有哪些影响？答：本体聚合进行到一定程度，体系粘度大大增加，大分子链的移动困难，而单体分子的扩散受到的影响不大。链引发和链增长反应照常进行，而增长链自由基的终止受到限制，结果使得聚合反应的速度增加，聚合反应分子量变大，出现自动加速效应。制备有机玻璃，各阶