文档介绍：苯乙烯的自由基和阴离子聚合
(武汉大学化学与分子科学学院,湖北武汉 430072)
摘要:本实验分别采用悬浮聚合(自由基聚合)与阴离子聚合方法制备聚苯乙烯,并在此基础上对通过悬浮聚合获得聚苯乙烯小球所需的实验条件进行了探索。首先以苯乙烯为原料,过氧化苯甲酰BPO作引发剂,聚乙烯醇PVA作粘结剂,以水为溶剂采用悬浮聚合的方法合成聚苯乙烯,另外又以正丁基锂为引发剂,苯乙烯为原料采用阴离子聚合方式合成聚苯乙烯。
关键词:聚苯乙烯悬浮聚合阴离子聚合
中图分类号:O 643 文献标识码:A
引言
聚苯乙烯是广泛应用的聚合物材料,一般由单体苯乙烯通过自由基聚合获得。要获得分子量分布较窄的聚苯乙烯,则须通过阴离子聚合反应的方法。自由基聚合的实施方法有本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合。本体聚合和溶液聚合也适合于阴离子聚合。
悬浮聚合,又称珠状聚合,是不溶于水的单体以小液滴状态悬浮在水中进行的聚合反应。体系主要由四个部分组成:单体、引发剂、水和分散剂。单体液层在搅拌的剪切力作用下分散成微小液滴,粒径的大小主要由搅拌的速度决定。由于油水两相间的表面张力可使液滴粘结,必须加入分散剂降低表面张力,保护液滴,使形成的小珠有一定的稳定性。分散剂可用溶于水的聚乙烯醇、明胶等高分子或不溶水的无机盐,如CaCO3、BaSO4等。悬浮聚合过程对每个孤立的小液滴而言,实际上仍是本体聚合。
阴离子聚合是活性聚合和化学聚合,其特点是无终止聚合。在反应条件控制得当的情况下,阴离子聚合体系可以长时间保持链增长活性。活性聚合技术是目前合成单分散特定分子量的聚合物的一种方法。阴离子活性聚合物的分子量可通过单体浓度和引发剂的浓度来控制:(双阴离子引发n=2,单离子引发n=1),其分子量分布指数接近1。
聚合物的分子量及其分布不但是高分子合成中的重要控制指标,也是聚合物的最基本的结构参数,它们对聚合物的力学性能和加工性能有很大影响。聚合物的分子量是一个平均值,根据统计方法的不同,可分为数均分子量、重均分子量、Z均分子量和粘均分子量。测定聚合物分子量的方法很多,不同的方法适用于测定不同的分子量范围和测出不同的平均分子量。
实验部分
试剂与仪器
试剂:苯乙烯,过氧化苯甲酰(BPO),聚乙烯醇(PVA1799),正丁基锂,环己烷,***仿,无水***化钙,二乙烯基苯,四氢呋喃,甲醇,氢氧化钠。
仪器:电动搅拌器,氮气钢瓶,油泵,螺旋夹,橡皮塞,电热套,100 mL三口烧瓶,回流冷凝管。250 mL分液漏斗,100 mL烧杯,量筒(10 mL、50 mL),注射器及针头,无水无氧操作系统,玻璃棒,反应管,抽滤瓶,布氏漏斗,注射器,培养皿,试管。
实验步骤
1试剂的预处理
取苯乙烯60mL于250mL分液漏斗,用5%NaOH洗至水层变为无色,再用水洗至pH约为7,得到淡黄色液体。向所得液体中加入无水***化钙,于100mL锥形瓶中保存。
取3g过氧化苯甲酰(BPO)固体于100mL烧杯,加入12mL***仿,抽滤。用冷却的甲醇处理得到的固体,取析出的白色针状沉淀,转入100mL锥形瓶中真空干燥备用。
2苯乙烯单体的悬浮聚合
在100mL三口烧瓶中口加装电动搅拌器,另两口分别加装回流冷凝管和温度计, 5%PVA水溶液,加入50mL蒸馏水,加热搅拌2h使之溶解。称取预