文档介绍：实验五苯乙烯珠状聚合
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。
3. 通过实验,了解苯乙烯单体在聚合反应上的特性。
二、实验原理:
本实验采用的方法是自由基聚合中的悬浮聚合。悬浮聚合法,顾名思义,就是溶有引发剂的单体以液滴状悬浮于水中进行自由基聚合的方法。文献上也解释为——通过强力搅拌并在分散剂的作用下,把单体分散成无数的小液珠悬浮于水中油溶性引发剂引发而进行的聚合反应。
悬浮聚合的优缺点有以下几点:
优点:⑴聚合热易扩散,聚合反应温度易控制,聚合产物分子量分布窄;
⑵聚合产物为固体珠状颗粒,易分离,干燥。
缺点:⑴存在自动加速作用;
⑵必须使用分散剂,且在聚合完成后,很难从聚合产物中除去,会影响聚合产物的性能(如外观,老化性能等);
⑶聚合产物颗粒会包藏少量单体,不易彻底清除,影响聚合物性能。
悬浮聚合在工业中有着广泛的应用。
本实验对活泼单体苯乙烯采用悬浮聚合的方法。由于其单体活泼,所以其自由基活性反倒不强。所以其反应副反应较少,也少有歧化和支化反应发生。苯乙烯聚合速度缓慢,凝胶现象不显著,其链终止方式为双基终止。
三、实验器材及试剂:
三颈瓶、搅拌器、恒温水浴锅、温度计、空气冷凝管、抽滤装置
PVA(聚乙烯醇)、BPO、苯乙烯
装置如图:
四、实验步骤及现象:
1、,不断搅拌下加热至90°C,保持20min后,降至80°C;
2、,调节溶液温度至86-89°C,;
3、反应时间大致有一个小时后开始检验,检验方法为用滴管吸一点液体滴入水中看能否成小球,并且看硬度是否足够。足够后再升温至90°C反应小段时间后倒入100ml水中,抽滤。
现象:反应液倒入水中后凝聚成块状固体,抽干后没有得到珠状聚苯乙烯而得到块状聚合物。如图:
五:实验分析与讨论:
1、检验珠子硬度没有检验到位。符合要求的应该是在滴入液体后,水底沉淀珠状的固体,小的珠状固体较硬,大的较软。(小珠子为聚苯乙烯,大珠子为单体和聚苯乙烯的混合物)。
2、没有检验到位导致加热时间过长,或者搅拌速度过慢,会导致聚苯乙烯珠子粘结变形,得到块状的聚苯乙烯固体。
3、为了不在搅拌中碰到温度计,搅拌器位置过于靠近溶液上部,没有充分地搅拌到下方底层的溶液,下方聚苯乙烯没有分散成珠状物,而变成了粘结成块。
六、思考题:
1、试考虑苯乙烯珠状聚合过程中,随转化率的增长,其反应速度和相对分子的变化规律
答:答:苯乙烯珠状聚合过程中,每个小珠子里面都相当于一个本体聚合。随转化率的增大反应速率增加的不是很快。但由于珠状聚合的散热比单体聚合好,所以自动加速会出现的晚一点。随着转化率的增长,分子量也会有一定量的增大。
总而言之,反应速度和相对分子量,较本体聚合会偏小。
2、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?
答:,而又能溶解于有机物中,所以在有机和水的两相中能起减少分子表面力的作用,从而使苯乙烯以小液珠分散在水中。
,颗粒多就会越小。而聚乙烯醇的分子量越小珠子会越大