实验三 醋酸乙烯酯的溶液聚合..pdf

高

分

子

化

学

实

验

报

告

实验三醋酸乙烯酯的溶液聚合

醋酸乙烯酯的溶液聚合

一、实验目的

1、学习水溶液的聚合方法,制备醋酸乙烯酯溶液;

2、了解水溶液聚合机理及聚合中各个组分的作用。

二、实验原理

溶液聚合是将单体和引发剂溶于适当的溶剂中进行的聚合反应,生成的聚合物
能溶于溶剂的叫均相溶液聚合,聚合物不溶于溶剂而析出者,称异相溶液聚合或沉淀
聚合。

与本体聚合相比,溶液聚合的优点是:有溶剂为传热介质,聚合强度容易控制;体
系中聚合物浓度较低,能消除自动加速现象;聚合物分子量比较均—;不易进行链自由
基向大分子转移而生成支化或交联的产物,反应后的物料也可直接使用。

但溶液聚合也有缺点;单体浓度小,聚合速率低,设备利用率低;单体浓度低和向
溶剂链转移结果,致使聚合物分子量不高,聚合物中夹带微量溶剂;溶解回收麻烦而且
多为易染、易爆的有毒物。这些缺点使得溶液聚合在工业上应用不如悬浮聚合和乳
液聚合多。

本实验以偶氮二异丁腈为引发剂,甲醇为溶剂的醋酸乙烯酯的溶液聚合,属于自
由基聚合反应。

三、实验药品及仪器

药品:醋酸乙烯酯、甲醇、偶氮二异丁腈

仪器:三口烧瓶、搅拌器、回流冷凝管、铁架台、一次性滴管、一次性杯子、
烧杯、温度计

实验装置如下图:

四、实验步骤及现象

步骤现象分析

在装有搅拌器、回流冷凝管和温度汁的反应瓶中加入醋酸乙烯20g(折算成体
积为21.5mL,再将另一小烧杯中预先准备好的偶氮二异丁腈溶液(0.05g溶于5mL甲
醇中倒入反应瓶。加热升温,搅拌(转速控制在240-260,控制水浴温度80-90℃,反应
瓶内温度61-63℃,注把引发剂加入甲醇

中不溶或微溶,再

一起加入醋酸乙烯

中,在搅拌下,引

发剂很快溶解;随

着温度的升高冷凝

管中出现回流,且

开始时随着温度的

升高回流液很多,

一段时间后,回流

量趋于稳定。在搅

拌过程中,反应液

一段时间后出现大

量气泡,体系粘度

引发剂易溶于醋酸乙烯

酯中,而微溶于甲醇;

随着温度升高,甲醇挥

发量越来越多,在冷凝

管中,开始时主要回流

甲醇,随着温度稳定

时,此时回流的量主要

为甲醇与单体的混合

物;反应中产生的大量

气泡为引发剂分解产生

的氮气;随着反应的进

行,聚合产生的聚合物

量增加,粘度大。

意观察体系内粘度的变化。

变大。

2-3h后停止反应,

将瓶内聚合物倒入一次性杯子中,放入

50℃真空烘箱中干

燥。聚合物粘度很大,

呈乳白色胶体状。判断反应终点:第一次,取一滴反应瓶中的液体滴入水中,出
现一

层薄膜,且反应瓶中仍溢出较浓气味,说明未

到终点。后来再次实

验,出现乳白色沉淀,

说明已反应完。

五、注意事项

1、醋酸乙烯酯有麻醉性和刺激作用,高浓度蒸气可引起鼻腔发炎,因此在实验时
保持通风;

2、在实验时应先加引发剂,等到引发剂溶解后,再升温。

六、实验结果及分析

实验结果:

反应结束后得到乳白色胶体

烘干后冷却变硬,变白,略透明,带有很多气泡。称得6.57g

产率计算:

结果分析:

聚合物还未烘干时,带有水分所以为乳白色,理论上烘干后呈无色透明。实验结
束后,反应瓶中仍冒出些许气味,是因为还有部分醋酸乙烯酯残留。从反应瓶中取出
的聚合物不能用手去抓,以防手未洗干净,将聚合物弄黑。

烘干后,产物中含有大量气泡,可能是产物中混有的引发剂分解产生氮气而引起
的气泡,或是水分蒸发引起的气泡。

在实验时,实验装置要保持无水状态,若装置中含有少量水份时,醋酸乙烯酯会反
生水解,可能导致实验失败。由于仍然有部分反应物未反应完全,所以产率较低。

七、思考题

1、溶液聚合的特点?

答:溶液聚合是将单体和引发剂溶于适当的溶剂中进行的聚合反应。因为在溶
液聚合中有溶剂的加入,聚合体系的粘度比本体聚合低,且在反应中散热比较容易,在
生产操作和温度都易于控制,得到的产品分子量分布均匀;在本次溶液聚合中,选用良
溶剂,反应为均相聚合,可以消除凝胶效应。%85.32%100*2057.6%100*w%===gg反
应物质量产物质量

2、溶液聚合的影响因素？答：溶剂及其浓度、反应温度、引发剂量等。对溶
剂的选择时，必须注意溶剂的活性大小，在实验中选用的为良溶剂，溶剂的浓度
影响溶液聚合后期时因聚合物粘度大造成单体的流动性降低，而溶剂在此时起到
转移单体，增加其流动性的作用；反应温度，随着温度升高，反应速率加快，分
子量降低，且引发剂引起链转移也需在在合适温度下；引发剂的量则直接影响链
引发速率，影响整个聚合反应