实验三--醋酸乙烯酯的溶液聚合

实验三醋酸乙烯酯的溶液聚合高分子化学实验报告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，影响整个聚合反应速率。3、得到的产品PVAc的用途有哪些？答：得到的PVAc一般用作涂料、胶黏剂、纸张、口香糖基料和织物整理剂。也可以用来生产聚乙烯醇和聚乙烯醇缩醛的原料，形成的聚乙烯醇制作聚乙烯醇纤维，其可以替代棉花，制作衣服等。