甲基丙烯酸甲酯本體聚合

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1、高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)：甲基丙烯酸甲酯的本體聚合一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饧谆┧峒柞サ淖杂苫酆显恚莆毡倔w聚合的方法；熟悉有機(jī)玻璃的制備及成型方法。二、基本原理本體聚合是烯類單體在沒有介質(zhì)的情況下，單體本身在引發(fā)劑或催化劑等作用下進(jìn)行的聚合，而自由基聚合可以通過本體聚合實(shí)現(xiàn)。本體聚合的特點(diǎn)是產(chǎn)物純凈，尤其可以得到透明制品，所需設(shè)備簡(jiǎn)單。甲基丙烯酸甲酯（MMA）通過本體聚合方法可以制得有機(jī)玻璃。聚甲基丙烯酸甲酯由于有龐大的側(cè)基存在，為無定形固體，其最突出的性能具有高度的透明性，其比重小，故制品比同體積無機(jī)玻璃制品輕巧得多。同時(shí)又具有一

2、定的耐沖擊強(qiáng)度與良好的低溫性能，是航空工業(yè)與光學(xué)儀器制造工業(yè)的重要原料。聚甲基丙烯酸甲酯表面光滑，在一定的彎曲限度內(nèi)，光線可在其內(nèi)部傳導(dǎo)而不逸出，故外科手術(shù)中利用它把光線輸送到口腔喉部作照明。聚甲基丙烯酸甲酯的電性能優(yōu)良，是很好的絕緣材料。甲基丙烯酸甲酯在過氧化苯甲酰引發(fā)劑存在下進(jìn)行如下聚合反應(yīng)：由于甲基丙烯酸甲酯單體比重只有0.94g/cm3，而聚合物比重為1.17g/cm3，故有較大的體積收縮。三、儀器和試劑主要儀器設(shè)備：試管四頸瓶冷凝管恒溫水浴攪拌器四、實(shí)驗(yàn)步驟稱取16ml甲基丙烯酸甲酯，并用玻璃紙準(zhǔn)確稱取0.3g（

3、占單體量0.2%）的過氧化苯甲酰，混合放進(jìn)錐形瓶中，裝上回流冷凝管，以水浴加熱保持85～90℃。注意引發(fā)劑是否全部分解完全，觀察現(xiàn)象，看有無氣泡產(chǎn)生。經(jīng)15～20min后，體系稍有粘稠狀時(shí)，換冷水浴冷卻到40℃左右。將反應(yīng)物倒入預(yù)先洗凈烘干的小試管中，密封試管口，移入40～50℃烘箱中放置2～3天。到固化階段后，再在115℃士5℃處理1h，使聚合達(dá)到完全，冷卻后脫模。五、注意事項(xiàng)MMA在本體聚合中的突出特點(diǎn)是有“凝膠效應(yīng)”，即在聚合過程中，當(dāng)轉(zhuǎn)化率達(dá)到10％～20％時(shí)，聚合速率突然加快，物料的粘度驟然上升，以致發(fā)生局部過熱

4、現(xiàn)象。其原因是由于隨著聚合反應(yīng)的進(jìn)行，物料的粘度增大，活性增長鏈移動(dòng)困難，致使其相互碰撞而產(chǎn)生的鏈終止下降；相反，單體分子擴(kuò)散作用不受影響，因此活性鏈與單體分子結(jié)合進(jìn)行鏈增長的速率不變，總的結(jié)果是聚合總速率增加，以致發(fā)生爆發(fā)性聚合，即“爆聚”現(xiàn)象。六、討論與思考1．MMA的本體聚合“凝膠效應(yīng)”的產(chǎn)生原因？有何特點(diǎn)？制造有機(jī)玻璃的步驟有哪些？2．本體聚合工藝中的關(guān)鍵是什么？采用什么措施來解決這些問題？高分子物理實(shí)驗(yàn)：粘度法測(cè)定聚合物的分子量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆沼脼跏险扯扔?jì)測(cè)定高分子溶液粘度的方法并計(jì)算粘均分子量Mη。二、實(shí)驗(yàn)原理

5、高分子溶液具有比純?nèi)軇└叩枚嗟恼扯龋湔扯却笮∨c高聚物分子的大小、形狀、溶劑性質(zhì)以及溶液運(yùn)動(dòng)時(shí)大分子的取向等因素有關(guān)。因此，利用高分子粘度法測(cè)定高聚物的分子量基于以下經(jīng)驗(yàn)式：Mark經(jīng)驗(yàn)式：?式中：[η]－特性粘數(shù)M－粘均分子量K－比例常數(shù)α－與分子形狀有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)K和α值與溫度、聚合物、溶劑性質(zhì)有關(guān)，也和分子量大小有關(guān)。K值受溫度的影響較明顯，而α值主要取決于高分子線團(tuán)在某溫度下，某溶劑中舒展的程度，其數(shù)值介于0.5～1之間。K與α的數(shù)值可通過其它絕對(duì)方法確定，例如滲透壓法、光散射法等，從粘度法只能測(cè)定得［η］。粘度除

6、與分子量有密切關(guān)系外，對(duì)溶液濃度也有很大的依賴性，故實(shí)驗(yàn)中首先要消除濃度對(duì)粘度的影響，常以如下兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式表達(dá)粘度對(duì)濃度的依賴關(guān)系：（10-1）?????（10-2）式中：－相對(duì)粘度　－增比粘度　/－比濃粘度－溶液濃度－均為常數(shù)（10-3）（10-4）（10-5）式中：－溶液流出時(shí)間－純?nèi)軇┝鞒鰰r(shí)間顯然即是聚合物溶液的特性粘數(shù)，和濃度無關(guān)，由此可知，若以和分別對(duì)作圖，則它們外推到的截距應(yīng)重合于一點(diǎn)，其值等于。圖10-1外推法求值三、儀器和試劑試劑：聚苯乙烯，甲苯儀器：烏氏粘度計(jì)四、實(shí)驗(yàn)步驟1．玻璃儀器的洗滌：粘度計(jì)先用經(jīng)砂

7、芯漏斗濾過的水洗滌，把粘度計(jì)毛細(xì)管上端小球存在的中沙粒等雜質(zhì)沖掉。抽氣下，將粘度計(jì)吹干，再用新鮮溫?zé)岬南匆簽V入粘度計(jì)，滿后用小燒杯蓋好，防止塵粒落入。浸泡約2ｈ后倒出，用自來水（濾過）洗凈，經(jīng)蒸餾水（濾過）沖洗幾次，倒掛干燥后待用。其他如容量瓶等也須經(jīng)無塵洗凈干燥。圖2烏氏粘度計(jì)1．測(cè)定溶劑流出時(shí)間：將恒溫槽調(diào)節(jié)至〔25(或30)±0.1〕℃。在粘度計(jì)B、C管上小心地接上醫(yī)用橡皮管，用鐵夾夾好粘度計(jì)，放入恒溫水槽，使毛細(xì)管垂直于水面，使水面浸沒ａ線上方的球。用移液管從A管注入10mL溶劑（濾過）恒溫10min后，用夾子夾住

8、C管橡皮管使不通氣，而將接在B管的橡皮管用注射器抽氣，使溶劑吸至ａ線上方的球一半時(shí)停止抽氣。先把注射器拔下，而后放開C管的夾子，空氣進(jìn)入ｂ球下面的小球，使毛細(xì)管內(nèi)溶劑和A管下端的球分開。這時(shí)水平地注視液面的下降，用停表記下液面流a線和ｂ線的時(shí)間，此即為t0。重復(fù)3次以上，誤差不超過0.2ｓ。取其平均值作