醋酸乙烯酯的溶液聚合-2

[键入公司名称]高分子化学实验报告醋酸乙烯酯的溶液聚合[键入作者姓名][选取日期]

实验目的学习溶液聚合的方法制备醋酸乙烯酯溶液；了解溶液聚合机理及聚合中各个组分的作用。实验原理单体和引发剂溶于适当溶剂中的聚合称为溶液聚合。根据溶剂与单体和聚合物溶解情况，可分为：均相聚合和非均相聚合；根据聚合机理可分为：自由基溶液聚合、离子型溶液聚合和配位型溶液聚合。本实验为自由基溶液聚合。醋酸乙烯溶液聚合的原料和工艺条件：w(醋酸乙烯(单体)):w(CH3OH(溶剂))=80:20；ABIN的用量为单体质量的0.025％；聚合温度为65℃±0.5℃；转化率为50％～60％；聚合时间为4h～8h。反应方程式：链引发：链增长：链终止：链转移：向单体转移：向溶剂转移：向已形成的大分子转移：

实验流程图实验药品、仪器及装置药品：20ml甲醇、20ml醋酸乙烯酯、0.05g偶氮二异丁腈仪器：100ml三口烧瓶、恒温水浴锅、搅拌器、球型回流冷凝管、铁架台、一次性杯子、滴管、烧杯、温度计等。实验装置如图：实验步骤、现象及分析实验步骤实验现象实验分析1、安装实验装置：按装置图安装好实验装置，空转检验其稳定性，然后接通回流装置。搅拌器稍微离开瓶底，回流正常搅拌器靠近瓶底是为了让液体被充分搅动2、往三口烧瓶中加入20ml甲醇、20ml醋酸乙烯酯和0.05g偶氮二异丁腈，开始搅拌。当偶氮二异丁腈完全溶解后，升温至61-63℃，在此温度下反应3小时。在装有0.2g偶氮二异丁腈的烧杯中加入20ml甲醇，偶氮二异丁腈微溶于甲醇；加入到醋酸乙烯酯后偶氮二异丁腈快速溶解。随着温度升高冷凝管中出现回流；溶液中有气泡产生；反应一段时间后反应液粘度上升。AIBN分子中有强极性的氰基，所以在有机物甲醇中的溶解不大，但易溶于醋酸乙烯酯中。温度升高反应液挥发在冷凝管中回流；反应过程中AIBN分解产生氮气；随着反应产物的增多，体系粘度上升。3将产品倒入纸杯中，放入50℃烘箱中。整理实验仪器。4、称重，观察产品。实验分析讨论及思考题溶液聚合的优缺点的分析讨论。优点：体系粘度低，混合和传热较易，温度容易控制可减弱凝胶效应，避免局部过热。由于使用了溶剂，降低了体系的黏度，推迟了自动加速现象的到来，如果控制适当的转化率可以基本上消除自动加速现象，聚合反应接近匀速反应，聚合反应容易控制，聚合物的相对分子质量分布较窄。缺点：（1）由于引入了溶剂，溶剂的回收和提纯使工艺过程复杂化，从而使生产成本增加；（2）由于链自由基向溶剂的转移反应使聚合物的平均聚合度Xn降低；（3）单体浓度较低，聚合速率较慢，设备生产能力较低；（4）单体浓度低和向溶剂链转移的双重结果，使聚合物分子量降低；（5）溶剂分离回收费用高，难以除尽聚合物中残留溶液。溶液聚合中溶剂有怎样的作用？答：（1）溶剂对引发剂分解速率的影响：溶剂对有机过氧类引发剂分解速率产生影响。不同溶剂使有机过氧类引发剂分解速率增加的顺序为：芳香类、醇类、酚类、醚类、胺类。溶剂对偶氮类引发剂分解速率一般不产生影响，偶氮类引发剂中只有偶氮二异丁酸甲酯可被溶剂诱导而加速分解。（2）溶剂的链转作用及其对聚合速率和聚合物相对分子质量的影响：若Kps≈Kp，则SH为链转移剂，不影响聚合速率，但使聚合物的相对分子质量降低；若Kps<Kp，则SH为缓聚剂，使聚合速率和聚合物的相对分子质量降低；若Kps«Kp，则SH为阻聚剂，使聚合反应终止并使聚合物的相对分子质量降低。自由基溶液聚合选择溶剂应注意的问题。答：（1）溶剂对聚合活性有很大影响，因为溶剂难以做到完全惰性，对引发剂有诱导分解作用，对自由基有链转移反应；（2）溶剂对自由基聚合不能有缓聚和阻聚等不良影响，即应使Kps≈Kp；（3）溶剂的链转作用几乎是不可避免的，为了得到一定相对分子喷量的囊合物．溶剂的Cs不能太大，即应使kp>>ktr,s；（4）如果要得到聚合物溶液，则选择聚合物的良溶剂，而要得到固体聚合物，则应选择聚合物的非溶剂；（5）尚需考虑毒性和成本