有機玻璃板制備(二)及其本體聚合速率定性觀測

《有機玻璃板制備(二)及其本體聚合速率定性觀測》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、有機玻璃般的制備（二）及MMA本體聚合速率的定性觀測【摘要】本實驗以BPO為引發(fā)劑，采用兩步合成法制備有機玻璃板。另通過改變引發(fā)劑的量、改變溫度、加入阻聚劑、改變氣氛（是否通O2）等方法探究這些因素對MMA本體聚合速率的影響。【關(guān)鍵詞】甲基丙烯酸甲酯有機玻璃過氧化苯甲酰本體聚合速率阻聚劑氣氛溫度【引言】1、本體聚合本體聚合是不加其它介質(zhì)，只有單體本身在引發(fā)劑或光、熱等作用下進行的聚合反應(yīng)。本體聚合的產(chǎn)物純度高、工序及后處理簡單。但隨著聚合的進行，體系粘度增加，聚合熱難以散發(fā)，易造成體系局部過熱，使聚合物分子量分布變寬，從而影響產(chǎn)品的力學性能和透明度。為克服這一缺點，一般采用兩段聚合

2、：第一階段高溫預(yù)聚合，保持較低轉(zhuǎn)化率，體系粘度較低，散熱尚無困難，在較大的反應(yīng)器中進行。第二階段，轉(zhuǎn)化率和粘度較大，所以在低溫下進一步聚合較長時間，最后升溫使單體完全聚合。2、反應(yīng)式3、本體聚合速率影響因素①　[M]和[I]分別為單體和引發(fā)劑濃度，C為常數(shù)。②　Ea=85KJ/mol，溫度升高，聚合速率增加?！緦嶒瀮?nèi)容】一、實驗試劑和儀器實驗試劑：純化過的甲基丙烯酸甲酯（MMA）、純化過的過氧化苯甲酰（BPO），對苯二酚實驗儀器：水浴裝置，磁力攪拌器，250mL錐形瓶，兩塊干凈干燥玻璃板，聚四氟乙烯板，牛皮紙，白紙，烘箱，6支聚合管，水泵二、實驗步驟1.制版：將聚四氟乙烯板墊在兩塊

3、玻璃板之間，先在邊上糊上一層白紙（預(yù)留注料口），烘箱中烘干，再糊一層白紙，烘干，糊一層牛皮紙，烘干，備用。2.預(yù)聚：在干凈干燥的錐形瓶中加入MMA60mL、BPO60mg，在90℃水浴中反應(yīng)至液體粘度合適。3.成型：將預(yù)聚物緩緩注入模板中，灌滿后垂直放置（注意排泡），將注料口用牛皮紙封上。4.速率的定性觀測：按下表在6支聚合管中加料，設(shè)置反應(yīng)溫度，控制反應(yīng)條件，觀測并比較聚合速率的變化。編號123456MMA/mL222222BPO/mg9999420對苯二酚/mg004000N2√√√×√√T/℃659065656565【實驗結(jié)果與討論】1.預(yù)聚：反應(yīng)前20min體系狀態(tài)基本不變

4、。反應(yīng)20min后體系中有大量小氣泡生成，溶液變粘。29min液體達到理想粘度。（20min時應(yīng)該是進入了自動加速效應(yīng)階段，體系粘度迅速變大。）2.成型;預(yù)聚物注入模板之前要稍稍冷卻，否則其中會有大量的氣泡，注入過程中要注意排泡，動作要迅速，否則最后會成絲狀扯不開。最終得到的板中間有一圈透明的帶（可能是第二步聚合中散熱不均造成的）。3.速率的定性觀測（1.2.3組為張雅婷完成；4.5.6組為黃啟燊完成）注：先加固體，再加液體，否則粉末易沾壁，影響實驗探究。開始時間結(jié)束時間反應(yīng)時間/min現(xiàn)象14:265:4074達到預(yù)聚狀態(tài)24:264:4519達到預(yù)聚狀態(tài)34:265:2559溶

5、液呈淺黃色44:155:3075達到預(yù)聚狀態(tài)54:535:3845微聚64:535:3845達到預(yù)聚狀態(tài)①　探究溫度對聚合速率的影響對比1、2，溫度升高，聚合速率明顯增加。（符合猜想）②　探究阻聚劑對聚合速率的影響對比1、3，加入阻聚劑對苯二酚后，聚合反應(yīng)被抑制，3號管未進行到最后，但可預(yù)計其聚合速率較小。（符合猜想）③　探究引發(fā)劑對聚合速率的影響對比1、5、6，引發(fā)劑量增加后，聚合速率增加。（符合猜想）④　探究氣氛對聚合速率的影響對比1、4，氣氛對聚合速率沒有明顯的影響。（不符合猜想，通氧氣的速率應(yīng)該比通氮氣的管中速率小。可能是因為兩組反應(yīng)未同時進行，對管中溶液聚合程度判斷誤差。

6、）【思考題】1.自動加速效應(yīng)是怎樣產(chǎn)生的？對聚合反應(yīng)有哪些影響？A:聚合反應(yīng)到一定程度時，高分子鏈增多，體系粘度變大，大分子鏈的擴散受到阻礙，小分子影響不大。于是鏈引發(fā)和鏈增長反應(yīng)正常進行，而鏈的終止速率下降，導(dǎo)致聚合反應(yīng)速率隨單體轉(zhuǎn)化率增加而增加的現(xiàn)象，即自動加速效應(yīng)。影響：聚合反應(yīng)的產(chǎn)生大量熱量，散熱困難，反應(yīng)難以控制，可能造成反應(yīng)事故；使產(chǎn)品產(chǎn)生氣泡，造成瑕疵；還會造成分子量分布很寬，產(chǎn)品力學性能不好。2.制備有機玻璃，各階段的溫度應(yīng)怎樣控制，為什么？A:預(yù)聚：高溫聚合，單體轉(zhuǎn)化率達到約10%-20%，溫度控制在90℃左右。（MMA的沸點為100℃-101℃，90℃減少單體揮

7、發(fā)且反應(yīng)速率較快。）第二步聚合：溫度應(yīng)先控制在約40℃-50℃反應(yīng)20h。（避免自加速效應(yīng)，使反應(yīng)平穩(wěn)進行，可有效減少產(chǎn)品中氣泡的產(chǎn)生，增加產(chǎn)品力學性能。）然后在100℃中保溫1h(這時單體濃度很低，反應(yīng)速率很慢，不會產(chǎn)生自動加速效應(yīng)，所以調(diào)高溫至接近單體的沸點，使單體完全聚合。)3.用偶氮二異丁腈作為引發(fā)劑制備有機玻璃，為什么厚度越大，加入引發(fā)劑量越少？A:AIBN引發(fā)過程中會分解產(chǎn)生氮氣。玻璃板厚度越大，引發(fā)過程中產(chǎn)生的氮氣越難逃離體系。且由自由基聚合的動力學鏈長