實(shí)驗(yàn)二--甲基丙烯酸甲酯的本體聚合

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上高分子化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)二 甲基丙烯酸甲酯的本體聚合甲基丙烯酸甲酯的本體聚合一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解本體聚合的原理，熟悉有機(jī)玻璃的制備方法2、觀察整個(gè)聚合過程中體系粘度的變化過程二、實(shí)驗(yàn)原理 甲基丙烯酸甲酯在過氧化苯甲酰引發(fā)劑存在下進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)。自由基加聚的工藝方法主要有四種：本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合及乳液聚合。本體聚合是指單體僅在少量的引發(fā)劑存在下進(jìn)行的聚合反應(yīng)，或者直接在熱、光和輻照作用下進(jìn)行的聚合反應(yīng)。 聚甲基丙烯酸甲酯為無定形聚合物，具有高度的透明性，因此稱為有機(jī)玻璃。因它具有優(yōu)良的光學(xué)性能，比重小，在低溫下仍能保持其獨(dú)特的物理性能而廣泛的應(yīng)用于建材、民用

2、制品，尤其是航空工業(yè)上。因此它是較重要的合成材料之一。甲基丙烯酸甲酯在BPO引發(fā)下自由基聚合：自由基聚合屬于連鎖反應(yīng)，一般有三個(gè)基元反應(yīng)：鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止（有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)鏈轉(zhuǎn)移）反應(yīng)。1、 引發(fā)劑分解2、引發(fā)3、增長4、終止a、 偶合終止b、歧化終止（甲基丙烯酸甲酯在 60以上時(shí)聚合以歧化終止為主）本實(shí)驗(yàn)采用本體聚合，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到一定程度時(shí)粘度增大，大分子鏈自由基活性降低，阻礙了鏈自由基的相互結(jié)合，使鏈終止速度減慢，而小分子單體卻依然可以自由與鏈結(jié)合，鏈增長速率不會(huì)受到影響，從而導(dǎo)致自動(dòng)加速效應(yīng)，內(nèi)部溫度急劇上升，又繼續(xù)加劇反應(yīng)，如此循環(huán)，而粘度又屏蔽熱量，使局部溫度過高，嚴(yán)重影響聚合物的性

3、質(zhì)，因此，本體聚合要求嚴(yán)格控制不同階段的反應(yīng)溫度，隨時(shí)排出反應(yīng)熱。三、 實(shí)驗(yàn)藥品及儀器藥品：過氧化苯甲酰（BPO）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）儀器：試管、具塞錐形瓶、恒溫水浴鍋、溫度計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置如下圖：4、 實(shí)驗(yàn)步驟1、 預(yù)聚：洗凈并干燥玻璃儀器，同時(shí)加熱水浴鍋到80-90。稱取0.20g 引發(fā)劑BPO放入帶磨口的圓底燒瓶中，再加入10.6mL單體MMA，輕輕蓋上塞子（不要老是搖動(dòng)），放入水浴鍋中加熱，當(dāng)瓶內(nèi)的預(yù)聚物粘度與甘油粘度相近時(shí)，立即停止加熱。2、 灌模：取兩個(gè)干燥潔凈的塑料試管（可適當(dāng)?shù)丶有┰S裝飾物），為避免有氣泡產(chǎn)生，將預(yù)聚物緩慢、呈細(xì)流線狀倒入試管中，注意切勿完全灌滿，應(yīng)預(yù)留一定空間

4、以防脹裂。3、 聚合：將試管封口，放在4050的烘箱中聚合24 小時(shí)，直至硬化。最后在100情況下處理0.5 至1 小時(shí)，使反應(yīng)趨于完全。4、 脫模：敲碎試管，得聚合物有機(jī)玻璃。五、注意事項(xiàng)1、預(yù)聚時(shí)要注意粘度的變化，當(dāng)粘度與甘油粘度相近時(shí)，立即停止加熱，否則過度后會(huì)發(fā)生暴聚；2、灌模時(shí)試管稍微傾斜，將高聚物呈細(xì)線形穩(wěn)定緩慢流入試管。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果：聚合得到粘度近似甘油的油狀液體； 灌模成型后得到透明光滑玻璃。結(jié)果分析：第一次實(shí)驗(yàn)失敗，在水浴中還是很稀，從水浴鍋中拿出立即暴聚，產(chǎn)生大量氣泡，可能是因?yàn)橐l(fā)劑過量導(dǎo)致，第二次實(shí)驗(yàn)室加入一半的引發(fā)劑實(shí)驗(yàn)成功。還可能是溫度過高或受熱不均勻

5、導(dǎo)致產(chǎn)生氣泡而暴聚，又或是從水浴鍋拿出觀察反應(yīng)時(shí)否達(dá)到終點(diǎn)時(shí)搖晃混入氧，在較高溫度下產(chǎn)生新的活性中心，反應(yīng)速率驟增，并大量放熱，造成暴聚。實(shí)驗(yàn)總結(jié)：1、預(yù)聚時(shí)要注意粘度變化，當(dāng)粘度與甘油粘度相近時(shí)，立即停止加熱，如果粘度太大，會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)加速效應(yīng)，甚至暴聚。2、 引發(fā)劑量要適度，太多可能導(dǎo)致反應(yīng)速率過快，大量放熱而造成暴聚。而且有些BPO 很純，反應(yīng)很快，溫度不能太高。3、在水浴時(shí)，不能老是搖動(dòng)燒瓶，否則易把氧氣溶入溶液中而導(dǎo)致暴聚。4、灌模時(shí)，試管稍微傾斜，將高聚物呈細(xì)線形穩(wěn)定、緩慢流入，以防產(chǎn)生氣泡。另外，如果灌模灌太多，會(huì)放出大量的熱，容易暴聚，所以不能灌太多。七、思考題1、在烘箱中聚合，

6、最后為何體積變小了？ 答：聚合，小分子變大分子，分子間隙變小了。2、 預(yù)聚完為何不能冷卻，而直接灌模？ 答：冷卻導(dǎo)致溫度不均勻，易產(chǎn)生氣泡。3、 有的同學(xué)最后得到的有機(jī)玻璃中帶有乳白色，為什么？ 答：灌模時(shí)，加入的小飾物帶有水分，如樹葉等，高溫聚合時(shí)，水分進(jìn)入有機(jī)玻璃中，乳化。4、 本體聚合的優(yōu)缺點(diǎn)？ 答：優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)過程比較簡單；聚合物無需后處理；產(chǎn)品較純凈。缺點(diǎn)：由于無散熱介質(zhì)存在，且聚合過程中物質(zhì)不斷增加，聚合物又是不良導(dǎo)體，故放出的熱量難以散去。5、在制備有機(jī)玻璃的過程中，為什么要進(jìn)行預(yù)聚合？ 答：縮短聚合反應(yīng)的誘導(dǎo)期并使凝膠效應(yīng)提前到來，以便在灌模前移出較多的聚合熱，以利于保證產(chǎn)品質(zhì)量；可以減少聚合時(shí)的體積收