文档介绍：苯乙烯的自由基和阴离子聚合及聚苯乙烯的表征
摘要:本实验以苯乙烯为原料,利用悬浮聚合和阴离子聚合两种方法来合成聚苯乙烯,并对聚合物的分子量和力学性能进行测试。
关键字:苯乙烯悬浮聚合阴离子聚合光散射力学性能
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生产。要获得窄分布的聚苯乙烯,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。
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叫悬浮聚合,又叫珠状聚合。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。对孤立的小珠本身而言,实际上仍是本体聚合。
阴离子聚合是活性聚合和化学聚合。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:Xn=n[单体浓度]/[引发剂浓度](双阴离子引发n=2,单离子引发n=1),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。
利用光的散射性质测定分子量和分子尺寸的方法称为光散射法,是研究高分子溶液性质的一种重要方法。
光是一种电磁波。当一束光通过介质时,组成介质的分子中的电子受到电场作用而强迫振动,成为二次光源,并向各个方向发射散射光。通常,高分子溶液的散射光强远远大于纯溶剂的散射光强。而且,散射光强与溶质分子量、溶液浓度、分子尺寸、溶剂折光指数、溶液折光指数增量等有关。在此,用瑞利因子
Rq 来量度散射强度。
Rq = r2 Iq / I0 (1)
r为散射中心到观测点之间的距离;Iq 为散射光强;I0为入射光强。
根据电磁波理论和密度涨落理论,得到下列表达式:
Kc / Rq = 1 / Mw [1+(16p 2n2<S2> / 3l 2) sin2 (q /2) + ···] + 2A2c (2)
K = 2p 2n2(dn / dc) 2 / N0l 4
K为光学常数;q 为散射角(散射方向与入射方向间的角度);n为溶剂的折光指数;dn/dc为折光指数增量;l 为激光在真空中的波长;N0为阿佛法加得罗常数;<S2>为均方旋转半径;A2为第二维利亚系数;c为浓度;Mw为重均分子量。光散射法测得的分子量是绝对分子量,其可测定分子量范围为104 - 107。
凝胶渗透色谱法是一种可同时测定聚合物的分子量和分布的相对方法。凝胶渗透色谱法分离原理是高分子在溶剂的淋洗下,通过装有多孔物质为填料的色谱柱时,由于填料有一定的孔率分布,除溶剂分子在孔中可自由出入外,高分子则按自己的流体力学体积大小以不同的程度往孔里渗透,分子