苯乙烯与马来酸酐的交替共聚合实验报告

苯乙烯与马来酸酐的交替共聚合实验报告 苯乙烯与马来酸酐的交替共聚合实验报 告 实验一 苯乙烯-马来酸酐共聚合 实验一 苯乙烯-马来酸酐共聚合 一、实验目的 通过聚苯乙烯-马来酸酐树脂的合成，了解共聚合的原理及其特点。 二、实验原理 本实验制备的聚苯-丁树脂是采用苯乙烯与顺丁烯二酸酐(马来酸酐)，在甲苯(或乙苯)溶剂中以过氧化二苯甲酰为引发剂进行溶液聚合，因为生成的苯-丁共聚物不溶于溶剂因而又称为沉淀聚合。顺丁烯二酸酐自身很难聚合，但与苯乙烯很容易进行共聚，而且总是形成1?1 的交替共聚物其反应如下: 三、实验仪器与试剂 四口瓶，回流冷凝管，电动搅拌器，恒温水浴，温度计，滴液漏斗 马来酸酐，苯乙烯，过氧化二苯甲酰，二甲苯 四、实验步骤 1. 在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计和滴液漏斗的250mL 四口瓶中加入12g 马来酸酐和100 mL 二甲苯，加热至80 ?使其全部溶解。 2. 将13 g 苯乙烯，0.25~0.35g 过氧化二苯甲酰和50 mL 二甲苯混合摇匀后自滴液漏斗加入反应瓶中，温度不超过90?，约30~40 min 滴完。 3. 从出现白色沉淀聚合物时算起，在100~105 ?下，反应2 h 左右，即可停止反应。 4. 将产物冷至室温，过滤(回收二甲苯)，用石油醚洗涤、干燥，即得白色粉末状聚苯乙烯-马来酸酐树脂。 五、思考题 顺丁烯二酸酐自身很难聚合，但与苯乙烯共聚很容易，为什么?其共聚物结构如何? 参考文献 1. 潘祖仁主编，高分子化学(第三版)，北京:化学工业出版社，2003 年. 实验二 醋酸乙烯酯的乳液聚合-白乳胶的制备 一、实验目的 1. 熟悉乳液聚合的特点，了解乳液聚合中各组分的作用。 2. 掌握制备聚醋酸乙烯胶乳的方法。 二、实验原理 乳液聚合是指单体在乳化剂的作用下，分散在介质中加入水溶性引发剂，在机械搅拌或振荡情况下进行非均相聚合的反应过程。乳液聚合体系主要包括单体、分散介质(水)、乳化剂、引发剂。乳液聚合的机理不同于一般的自由基聚合，可以同时提高聚合速度 和分子量。而在本体、溶液和悬浮聚合中，使聚合速率提高的一些因素，往往使分子量降低。醋酸乙烯乳液聚合产物——聚醋酸乙烯胶乳，可用于漆、涂料和胶粘剂。该胶乳做为漆具有水基漆的特点:粘度小，不用有机溶剂;做为涂料，对于纸张、织物、地板及墙壁等均可涂用;做为胶粘剂，无论木材、纸张及织物，凡是多孔性表面均可使用。 醋酸乙烯酯(VAc)的乳液聚合采用水溶性的过硫酸盐为引发剂，为使反应平稳进行，单体和引发剂均需分批加入。本实验采用PVA 和OP-10 两种乳化剂混合使用，乳化效果和稳定性比单独使用一种好。 三、实验仪器及试剂 四口瓶，回流冷凝管，电动搅拌器，温度计，恒温水浴 醋酸乙烯酯，过硫酸铵，聚乙烯醇，OP-10，邻苯二甲酸二丁酯，去离子水 四、实验步骤 1. 在装有搅拌器、球型冷凝管和温度计的250 mL 四口瓶中，加入聚乙烯醇水溶液(10%wt)60 mL，去离子水30mL、OP-10 1g，搅拌均匀后加入醋酸乙烯10g，用水浴加热至65,70?。 2. 称取0.3g过硫酸铵，用10mLH2O配成溶液，加5 mL于反应瓶中，控温65~70?， 反应一段时间(出现蓝色荧光，温度慢慢升至70?)后，在70?1?下滴加50g 醋酸乙烯，约2,2.5h滴加完毕，滴加单体过程 中补加剩余引发剂溶液。 3.单体滴加完毕后，缓慢升温至80?以上，如在70,72?保温10 分钟，缓慢升温到75?，保持10 分钟，再缓慢升温至78?，保持10 分钟，再缓慢升温至80?，保持10分钟。 4.撤掉水浴，自然冷却到40?，用NaHCO3 水溶液调节pH=4~6，加入3 g 邻苯二甲酸二丁酯，充分混合后停止搅拌，出料，即得到白色粘稠的、均匀而无明显粒子的聚醋酸乙烯胶乳(即市售的白乳胶)。 五、思考题 1. 比较乳液聚合、溶液聚合、悬浮聚合和本体聚合的特点及其优缺点。 2. 在乳液聚合过程中，乳化剂的作用是什么, 3. 本实验操作应注意哪些问题, 参考文献 1.潘祖仁主编，高分子化学(第三版)，北京:化学工业出版社，2003 年. 2.赵德仁主编,高聚物合成工艺学(第二版),, 北京:化学工业出版社，1997 年. 3. 复旦大学高分子科学系编著，高分子实验技术(修订版)，复旦大学出版社，1996 年 实验三 苯乙烯的悬浮聚合 一、实验目的 1. 了解悬浮聚合的反应原理及配方中各组分的作用。 2. 了解珠状聚合实验操作及聚合工艺的特点。 二、实验原理 悬浮聚合是指在较强的机械搅拌下，借悬浮剂的作用，将溶有引发剂的单体分散在另一与单体不溶的介质中(一般为水)所进行的聚合。悬浮聚合实质上是单体小液滴内的本体聚合，在每一个单体小液滴内单体的聚合过程与本体聚合是相类似的，但由于单体在体系中被分散成细小的液滴，因此，悬浮聚合又具有它自己的特点。 苯乙烯(St)通过聚合反应生成如下聚合物。反应式如下: 本实验要求聚合物体具有一定的粒度。粒度的大小通过调节悬浮聚合的条件来实现。 三、实验仪器及试剂 250mL 三口瓶，电动搅拌器，恒温水浴，冷凝管，温度计，吸管，抽滤装置 苯乙烯，聚乙烯醇，过氧化二苯甲酰，甲醇 四、实验步骤 1. 在250 mL 三颈瓶上，装上搅拌器和水冷凝管。量取100 mL 去离子水，称取0.5 g聚乙烯醇(PVA)加入到三颈瓶中，开动搅拌器并加热水浴至95?左右，待聚乙烯醇完全溶解后(20 min左右)，将水温降至80?左右。 2. 称取0. 5g 过氧化二苯甲酰(BPO)于一干燥洁净的50mL量筒(或烧杯)中，并加入20g 单体苯乙烯(已精制)使之完全溶解。 3. 将溶有引发剂的单体倒入到三颈瓶中，此时需小心调节搅拌速度，使液滴分散成合适的颗粒度(注意开始时搅拌速度不要太快，否则颗粒分散的太细)，继续升高温度，控制水浴温度在86~89?范围内，使之聚合。一般在达到反应温度后2~3h为反应危险期，此时搅拌速度控制不好(速度太快、太慢或中途停止等)，就容易使珠子粘结变形。 4. 在反应3 h 后，可以用大吸管吸出一些反应物，检查珠子是否变硬，如果已经变硬，即可将水浴温度升高至90~95?，反应1 h后即可停止反应。 5. 将反应物进行过滤，并把所得到的透明小珠子放在25 mL 甲醇中浸泡20 min(为什么?)，然后再过滤(甲醇回收)，将得到的产物用约50?的热水洗涤几次(为什么?)，用滤纸吸干后，置产物于50~60?烘箱内干燥，计算产率，观看颗粒度的分布情况。 五、思考题 为什么聚乙烯醇能够起稳定剂的作用?聚乙烯醇的质量和用量在悬浮聚合中，对颗粒度影响如何? 实验四环氧树脂的制备 一、实验目的 1. 通过双酚A 型环氧树脂的制备，掌握一般缩聚反应的原理。 2. 熟悉低分子量环氧树脂的制备方法，了解环氧树脂的用途。 3. 熟悉环氧值的测定方法。 二、实验原理 凡分子内含有环氧基团的聚合物，统称为环氧树脂。它是一种多品种、多用途的新型合成树脂，且性能很好，对金属、陶瓷、玻璃等许多材料具有优良的粘结能力，所以有万能胶之称，又因为它的电绝缘性能好、体积收缩小、化学稳定性高、机械强度大，所以广泛的被用做粘接剂，增强塑料(玻璃钢)电绝缘材料、铸型材料等，在国民经济建设中有很大作用。 双酚A 型环氧树脂是环氧树脂中产量最大、使用最广的一个品种，有通用环氧树脂之称，它是由双酚A 和环氧氯丙烷在氢氧化钠存在下反应生成的。其反应式如下: 三、实验仪器及试剂 四口瓶，滴液漏斗，分液漏斗，电动搅拌器，温度计，减压蒸馏装置，恒温水浴 环氧氯丙烷，双酚A，氢氧化钠，苯，去离子水， 四、实验步骤 将22 g双酚A(0.1mol)和28 g环氧氯丙烷(0.3mol)依次加入装有搅拌器、滴液漏斗和温度计的250 mL四颈瓶中。用水浴加热，升温至75?，搅拌双酚A使其完全溶解。70?下滴加40 mL，20%的NaOH溶液?，约0.5 h滴加完毕。在75~80?继续反应1.5,2 h，此时溶液呈乳黄色，停止加热，降温。加入苯60 mL，搅拌，使树脂溶解后移入分液漏斗，静置后分去水层，再用水洗数次，直到洗涤水相呈中性及无氯离子(用pH纸及AgNO3溶液检查)，分出有机层。将上层苯溶液倒入减压蒸馏装置中，先在常压下蒸 去苯，然后在减压下蒸馏以除去所有挥发物。趁热将烧瓶中的树脂倒出，冷却后得琥珀色透明的、粘稠的环氧树脂，称重并计算产率。 五、思考题 1. 试讨论影响环氧树脂合成的主要因素有那些? 2. 举例说明环氧树脂固化反应机理。 3. 环氧树脂有那些用途? 参考文献 1.潘祖仁主编，高分子化学(第三版)，北京:化学工业出版社，2003 年. 2.赵德仁主编,高聚物合成工艺学(第二版), 北京:化学工业出版社，1997 年. 3.复旦大学高分子科学系编著，高分子实验技术(修订版)，复旦大学出版社，1996 年. 篇二:苯乙烯-马来酸酐交替共聚 高分子化学实验报告 实验四 苯乙烯的乳液聚合 12高分子1班 代天智1214121009 一、实验目的 1.建立共聚的概念，了解沉淀聚合的特征和应用。 2.了解苯乙烯与马来酸酐(顺丁稀二酸酐)的交替共聚原理及方 法。 二、实验原理 顺丁烯二酸酐除与苯乙烯生成交替聚合物外，还可以与α-烯烃、乙烯基醚、乙烯基硫醚等强供电子单体进行交替聚合。此外，顺反丁烯二酸，顺反丁烯二腈等受电子单体也能进行如上的交替共聚。 顺丁烯二酸酐与苯乙烯的交替共聚物不溶于四氯化碳、氯仿、 苯、甲苯、甲醇等，而可溶于四氯呋喃、二氧六环、二甲基甲酰胺等溶剂。故采用上述溶剂进行聚合反应时，所生成的聚合物和长链自由基将以固态从溶液中沉淀出来，构成非均相体系，我们把这种体系称作沉淀聚合，或淤浆聚合。由于沉淀聚合的长链自由基包裹引起的自动加速效应，聚合速度高，分子量大，而且非均相体系的形成又大大降低了体系的黏度，改善了传热。因此，沉淀聚合在实际生产中用的很广泛。 三、主要仪器及试剂 实验仪器:250mL三口瓶、回流冷凝器、恒温水浴、搅拌器、圆底烧瓶、温度计(100C) 100mL量筒、烧杯、恒压漏斗、布氏漏斗 实验试剂:苯乙烯(新蒸)、马来酸酐(顺丁烯二酸酐)、过氧化苯甲酰(精制)、甲苯 四、实验步骤 1.在配有搅拌器、温度计和回流冷凝器的三口烧瓶中，加入40mL甲苯，准确加入5.2g苯乙烯，4.9g马来酸酐，在室温下搅拌，直 至完全溶解，溶液变清。加热至80C。 2.准确称取50 mg BPO ，加入10mL 甲苯，溶解均匀后倒入恒压漏斗，缓慢滴入三口瓶 (1d/6s)。 3.当体系出现白色浑浊(约30~40分钟)时，表明已有聚合物沉淀生成。记录该点时间。 4.继续聚合约1.5小时，沉淀聚合物大量生成，停止聚合，用冷水冷却，再用布氏漏斗抽虑。滤液苯回收，滤出之聚合物在60C烘箱内干燥，称重。 五、 篇三:苯乙烯马来酸酐溶液共聚合制备交替共聚物的合成工艺 1、 苯乙烯,马来酸酐共聚物的有关背景 1.1、 苯乙烯,马来酸酐共聚物的研发历史和生产规模 1.2、 苯乙烯,马来酸酐共聚物的重要用途 2、 苯乙烯,马来酸酐共聚物 2.1、 苯乙烯,马来酸酐共聚物 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 思路 2.2、 苯乙烯,马来酸酐共聚物要解决的理论和/或实际问题 3、 苯乙烯,马来酸酐共聚物合成原理 3.1、 苯乙烯,马来酸酐共聚物合成原理 3.2、 苯乙烯,马来酸酐共聚物合成反应式 3.3、 苯乙烯,马来酸酐共聚物合成方法 4、本设计所涉及的原材料简介 4.1、 苯乙烯的性质 4.2、 苯乙烯的危害 4.3、 马来酸酐的性质 4.4、 马来酸酐的危害 5、 聚合物合成工艺过程介绍 5.1、 聚合配方 5.2、 加料过程 5.3、 合成条件 5.4、 回收过程 5.5、 后处理过程 5.6、 主要单元设备介绍 6、聚合物合成工艺流程图(一张A4纸) 7、聚合物合成工艺的关键工艺条件分析 (1)温度 (2)压力 (3)加料顺序 (4)溶剂选用 (5)聚合终点如何控制 (6)如何控制产物分子量及其分布 (7)产物的其它重要技术指标， (8)单体使用注意事项 8、SMA共聚物的改性方向 9、设计总结 展望一下本设计工艺的前景 10、参考文献 一、 苯乙烯,马来酸酐共聚物的有关背景 1.1、苯乙烯,马来酸酐共聚物的研发历史和生产规模 聚丙烯晴纤维的研究始于30年代。1931年德国法本公司的 Rain首次制造了聚丙烯腈(PAN)，但由于此种聚合物不溶于大多 数有机、无机溶剂，且熔融温度高于分解温度，所以无法采用当 时已知的溶液纺丝及熔融法纺丝，PAN未能制成纤维。40年代， PAN纤维首先由杜邦公司实现了工业化。 聚丙烯腈纤维是指由聚丙烯腈纺制的纤维或丙烯腈含量占85,以上的共聚物纺制而成的纤维。2000年世界聚丙烯腈纤维产量 2.6685Mt，我国聚丙烯腈纤维产量473.7kt。 1.2、苯/马溶液共聚物的重要用途 (1)、苯乙烯-马来酸酐共聚物表面施胶剂的应用 ?单独使用苯乙烯,马来酸酐表面施胶剂施胶 ?苯乙烯,马来酸酐与淀粉、PVA复配的应用 (2)、苯乙烯,马来酸酐共聚物生物降解的应用 聚合物中酸酐在水作用下水解成酸，同时导致高分子溶 涨，微生物在共聚物表面附着，当共聚物表面被逐渐侵蚀后， 微生物开始渗入共聚物内部，生物降解也随着发生在共聚物内 部，从而进一步导致共聚物断链，特性粘数下降，即相对分子 量降低，使共聚物变脆，极易破碎。聚丙烯腈基碳纤维丝是一 种高强纤维材料，具有比重小、比强度大、比模量高、导热系 数好、热胀系数小(尺寸稳定)、耐烧蚀、自润滑性良好等优 点。聚丙烯腈基碳纤维具有纤维的柔曲性，可编织加工，缠绕 成型。它广泛应用在航空、航天、工业生产、土木工程建筑、 体育器材、民用产品等领域。 (3)苯乙烯,马来酸酐共聚物合金的应用 ? SMA/PE 合金 ?SMA/ABS 合金 二、苯乙烯/马来酸酐溶液共聚合制备交替共聚物的设计思路及要 解决的理论和/或实际问题 2.1、苯乙烯,马来酸酐共聚物设计思路 1 AIBN引发等质量苯乙烯—马来酸酐的热反应聚合 分别称取5g马来酸酐，5g苯乙烯，和0.12gAIBN于250ml三口 烧瓶中，再量取30ml丙酮于三口瓶中，搭好装臵，搅拌回流，在丙 酮沸腾的情况下(60?)反应3小时，冷却。在干净的小烧杯中倒入一 定量的酒精，将反应物取样滴入到酒精中，出现白色固体物质，离心， 臵于真空干燥箱烘干24小时，取样，进行GPC检测。 2 AIBN引发等摩尔苯乙烯—马来酸酐的热反应聚合 分别称取4.9g马来酸酐，5.2g苯乙烯，和0.12gAIBN于250ml三 口烧瓶中，再量取30ml丙酮于三口瓶中，搭好装臵，搅拌回流，在 丙酮沸腾的情况下(60?)反应3小时，冷却。在干净的小烧杯中倒入 一定量的酒精，将反应物取样滴入到酒精中，出现白色固体物质，离 心，臵于真空干燥箱烘干24小时，取样，进行GPC检测。 2.2、苯乙烯,马来酸酐共聚物要解决的理论和/或实际问题 1945年，Alfey和Lavin开创了苯乙烯—马来酸酐共聚物研究的先河。之后，Mayo对苯乙烯一马来酸酐共聚体系进行了系统的研究，认为此体系是一种典型的交替共聚模型物。至此，对苯乙烯一马来酸酐聚 合体系的研究愈来愈受到人们的重视。研究发现，苯乙烯一马来酸酐(SMA)交替共聚物是一种重要的功能化聚合物，分子可设计性强，主链上的酸酐基团能与醇、胺和水等反应形成多种衍生物;此外，由于马来酸酐水解后亲水性，增强了SMA基共聚物与水之间的相互作用，使得SMA基共聚物有一定的生物降解性。这使得SMA基共聚物在化学、生物、医学、光学和电子学等领域有着广泛的应用，因此，SMA共聚物进行研究和开发符合绿色化学和可持续发展的要求，有着重要的理论和实践意义。 苯乙烯与马来酸酐都是竞聚率很小的单体，极易发生强烈放热的共聚合反应，使反应难于控制，极大地影响了这类共聚物的开发应用。我们应用反应速度理论，进行了试验研究，改进了合成方法，基本上克服了反应难控制，产品质量不稳定等问题，合成了符合要求的产品。 三、苯乙烯,马来酸酐共聚物合成的原理 3.1、苯乙烯,马来酸酐共聚物合成原理 Alfrey等人首先应用终止模型分析共聚物组成。Barb考虑到该模型的局限性而提出了末端基效应模型，认为链自由基的前一个链节对自由单体进一步发生增长反应有影响。该模型解释交替反应动力，甚至高压下的反应机理比较令人满意。但对于交替共聚反应过程中的高度交替性和生成的聚合物立体有序结构等现象的解释不能令人满意。