實驗一膨脹計法測聚合反應(yīng)速度

1、實驗一膨脹計法測聚合反應(yīng)速度*上學(xué)實驗報告專業(yè)：姓名：學(xué)號：課程名稱：化工專業(yè)實驗指導(dǎo)老師:成績：實驗名稱：膨脹計法測聚合反應(yīng)速度實驗類型：高分子化學(xué)實驗一、實驗?zāi)康暮鸵蠖?、實驗?nèi)容和原理三、主要儀器設(shè)備四、操作方法和實!驗步驟:五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理六、實驗結(jié)果:與分析，七、討論、心得*0.99,符合線性反應(yīng)速率R=-dM/dt=M0*dC/dt=p/M*dC/dt=0.8957*1000/100.12*0.00177=0.01583mol/(L*min)4、反應(yīng)總速率常數(shù):1/21/2MKIM)由些k泡1/dtpktln己對t作圖，其斜率為KI1/2o在低轉(zhuǎn)化率下，上式可以變形為:dMK

2、I1/2dt,積分得Mln、kI1/2t，所以ln-M1LKI1/2tc可認(rèn)為不變，即I等于引發(fā)劑起始濃度I0,則可得反應(yīng)總速率常數(shù)Ko-ln(1/(1-C)LinearFitofln(1/(1-C)0.04_:0.03-0.02-0.01-/0.00-IIIIII0510152025t(min)圖2ln(1/(1-C)t曲線Equationy=a+b*xAdj.R-Square0.99776ValueStandardErrorln(1/(1-C)Intercept0.0007177250.000579459ln(1/(1-C)Slope0.001813.82778E-05故ln(1/(1-C

3、)t曲線方程為ln(1/(1-C)=0.0007177+0.00181%r2=0.997760.99,符合線性由曲線斜率得KI1/2=0.00181可認(rèn)為I=I0=0.1488/(242.23*0.016)=0.03839mol/L求得.d/O1/O.一d/Od/OknnodQd/ri1/2ccciai/ccqaqd/2oD7*4rr31/2ec-1/2K0.00I8I/I=0.00181/0.038399.23710Lmol-1Imin1已知BPO在60C下的及引發(fā)MMA的引發(fā)速率f(查得60C時kd1.12105s1,f0.492),進(jìn)一步可求得kp/kt1/2=K/(fkd)1/2=9.

4、237*10-3/(60*(0.492*1.12*10-5)1/2)=0.06558L1/2mo1/2s-1/2六、實驗結(jié)果與分析1、Ct曲線方程為C=0.0008422+0.00177*t(t:min)反應(yīng)速率R=M0*dC/dt=0.01583mol/(L*min)2、ln(1/(1-C)=0.0007177+0.00181*t(t:min)K=9.237*10-3L1/2mol-1/2min-1kp/kt1/20.06558L1/2mol-1/2s-1/2七、思考題1、分析在實驗過程中誘導(dǎo)期產(chǎn)生的原因為防止單體甲基丙烯酸甲酯（MMA）由熱引發(fā)、光引發(fā)等在儲存中發(fā)生聚合，生產(chǎn)中會添加阻聚劑

5、來終止自由基，常添加對苯二酚。盡管實驗中的MMA經(jīng)過蒸偏，但仍有少量阻聚劑存在。誘導(dǎo)期內(nèi)BPO產(chǎn)生的自由基進(jìn)攻阻聚劑，當(dāng)阻聚劑消耗完后，誘導(dǎo)期結(jié)束，開始MMA的聚合反應(yīng)。2、本實驗應(yīng)注意哪些實驗操作？單體和引發(fā)劑要混合均勻，引發(fā)劑充分溶解；膨脹計內(nèi)要檢查有無氣泡；膨脹計磨口的配套，使用時毛細(xì)管與反應(yīng)器要耳朵對耳朵，橡皮筋一定要扎緊，嚴(yán)格防止實驗時水進(jìn)入膨脹劑內(nèi)；膨脹計完全進(jìn)入恒溫槽，但不能過于接近加熱棒；記錄點數(shù)不能太多，反應(yīng)時間不宜超過30min;反應(yīng)結(jié)束馬上取出樣品，迅速使反應(yīng)器與毛細(xì)管分離，以免膨脹計粘結(jié)；用丙酮將反應(yīng)器與毛細(xì)管清洗干凈。注意數(shù)據(jù)讀取，仔細(xì)觀察實驗現(xiàn)象并記錄。3、如果反應(yīng)

6、改在65C下進(jìn)行，應(yīng)該注意哪些問題？反應(yīng)溫度上升，聚合速率常數(shù)增大且增加幅度大，反應(yīng)速率加快，應(yīng)更加注意觀察體系的熱膨脹、熱平衡等現(xiàn)象。由于反應(yīng)速率變大，注意反應(yīng)可能會較快出現(xiàn)自動加速現(xiàn)象。4、查詢60C下MMA的kp和kt,與實驗結(jié)果對比，分析誤差產(chǎn)生原因并提出應(yīng)改進(jìn)的地方。60C下MMA的kp=367Lmol1s1,kt=0.93107Lmol1s1kp/kt1/2=367/(0.93*107)1/2=0.1203L1/2mo1/2s-1/2實驗結(jié)果kp/kt1/2=0.06558L1/2mo1/2s-1/2誤差E=(0.1203-0.06558)/0.1203*100%=45%本次實驗誤

7、差較大，產(chǎn)生原因可能為：(1) 由于實驗中體積每5分鐘僅下降0.030.04ml,變化非常不明顯，使得反應(yīng)開始時液面下降的時間點判斷有所延遲，誘導(dǎo)期偏長，反應(yīng)時間偏小，使得反應(yīng)時間與轉(zhuǎn)化率不對應(yīng)。(2) 由于體積變化不明顯，使得體積讀數(shù)存在誤差。(3) 量取MMA時，體積量取可能有偏差，使得反應(yīng)液濃度有偏差。(4) MMA和BPO混合時，未能夠完全攪拌均勻使引發(fā)劑完全溶解。可改進(jìn)的地方：實驗中毛細(xì)管的內(nèi)徑可再減小，使得液體體積變化更為明顯。5、自由基反應(yīng)動力學(xué)推導(dǎo)有哪些假定條件。鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)無影響、等活性、聚合度大、穩(wěn)態(tài)等4個假定。6、為什么膨脹計法只適用于低轉(zhuǎn)化率下聚合速率的測定？高轉(zhuǎn)化率下為什么不適用？在低轉(zhuǎn)化率下聚合，各速率常數(shù)基本不變，短期內(nèi)引發(fā)劑濃度變化不大近于常數(shù)，且滿足上述4個假定，故聚合速率與單體濃度、引發(fā)劑濃度等滿足1/2dMdt十i1/2mkm；在轉(zhuǎn)化率膈的情況下，頭際情況將偏離上式，主要時因為由凝膠效應(yīng)產(chǎn)生的自動加速現(xiàn)象