甲基丙烯酸甲酯的本體聚合

1、（一）高分子材料合成試驗甲基丙烯酸甲酯的本體聚合實驗目的了解本體聚合的原理、特點和實施方法。熟悉利用甲基丙烯酸甲酯本體聚合制備有機玻璃的方法，了解其工藝過 程。基本概念本體聚合一一單體僅在少量的引發(fā)劑存在下進行的聚合反應(yīng)，或直接在 熱、光和輻射作用下進行的聚合反應(yīng)。引發(fā)劑一一易分解產(chǎn)生自由基并使單體聚合的化合物。凝膠效應(yīng)一一按動力學方程，在反應(yīng)初期以后，體系引發(fā)劑濃度下降，單 體濃度下降，聚合總速率本應(yīng)該下降，但是在反應(yīng)過程總沒有下降，反而上升的 現(xiàn)象成為自加速現(xiàn)象。其出現(xiàn)的主要是體系粘度增加所引起的，故又稱為凝膠效 應(yīng)。實驗原理甲基丙烯酸甲酯通過本體聚合方法可以制得有機玻璃。聚甲基丙烯酸甲酯

2、由 于有龐大的側(cè)基存在，為無定形固體，其最突出的性能是具有高度的透明性，比 重小，故其制品比同體積無機玻璃制品輕巧得多。同時又具有一定的耐沖擊強度 與良好的低溫性能，表面光滑，電性能優(yōu)良。甲基丙烯酸甲酯在引發(fā)劑的作用下，發(fā)生本體聚合反應(yīng)，生成聚甲基丙烯酸 甲酯：CH3CH3n%=C -cooch3（CH- C）nCOOCH3實驗儀器與藥品甲基丙烯酸甲酯 過氧化苯甲酰試管 三頸瓶 冷凝管 恒溫水浴機械攪拌器實驗步驟預聚物的制備準確稱取0.05g過氧化苯甲酰、50g(60ml)甲基丙烯酸甲酯，混合均勻，投入 到100mL、配有冷凝管的磨口三頸瓶中，開啟冷卻水，采用水浴恒溫，開動攪 拌，升溫至75-

3、80C進行聚合反應(yīng)，注意體系粘度和體積的變化，30min后取樣， 若預聚物具有一定粘度，則移去熱源，冷卻至50C左右。聚合物的成型取1.5X15cm試管若干支，分別進行灌注，灌注高度一般為5-7cm，(灌注 過多，壓力太大，有可能使氣泡不易逸出，留在聚合物內(nèi)。)然后靜置數(shù)天，直 全試管內(nèi)物料變得堅硬。撤除試管，可得到一透明度高、光潔的圓柱形聚甲基丙 烯酸甲酯。分析與思考自加速效應(yīng)是怎樣產(chǎn)生的？對聚合反應(yīng)有那些影響？制備有機玻璃，各階段的溫度應(yīng)怎么控制，為什么？醋酸乙烯酯的乳液聚合實驗目的了解乳液聚合的基本原理和特點；掌握乳液聚合的試驗技術(shù)。基本概念乳液聚合一一單體在水介質(zhì)中，由乳化劑分散成乳液

4、狀態(tài)進行的聚合。乳化劑一一一端含親水的極性基團，而另一端含有疏水的非極性基團的高 分子材料。臨界膠束濃度一一乳化劑開始形成膠束的濃度。實驗原理乳液聚合是以水為分散介質(zhì)，單體在乳化劑的作用下分散，并使用水溶性的引發(fā)劑引發(fā)單體聚合的方法，所生成的聚合物以微細的粒子狀分散在水中的乳 液。攪拌條件下，乳化劑使不溶于水的單體醋酸乙烯酯自行進入乳化劑所形成的 膠束來進行聚合反應(yīng)，并形成熱力學穩(wěn)定體系。膠束中的單體是在擴散進入膠束 的水溶性引發(fā)劑過硫酸胺分解產(chǎn)生的自由基的作用下，按自由基機理進行聚合反 應(yīng)的。反應(yīng)式如下：(NH4)2S2O7壞尸口尸口 farych2-CH)| n11CH CH*21OCOC

5、H3OCOCH3由于醋酸乙烯酯聚合反應(yīng)放熱較大，反應(yīng)溫度上升顯著，一次投料法要想獲 得高濃度的穩(wěn)定乳液比較困難，故一般采用分批加入引發(fā)劑或者單體的方法。實驗儀器與藥品主要試劑及用量醋酸乙烯酯：70.0g；聚乙烯醇：8.0g；十二烷基磺酸鈉：1.0g ；過硫酸胺：0.4g；碳酸氫鈉：0.26g；蒸餾水：90g主要儀器反應(yīng)釜，冷凝器，溫度計，攪拌器，滴液漏斗，恒溫水浴實驗步驟首先在反應(yīng)釜內(nèi)加入蒸餾水90g、聚乙烯醇8g，開啟攪拌，水浴加熱至80 90C使其溶解；降溫至70C，停止攪拌，加入十二烷基磺酸鈉1.0g及碳酸氫鈉0.26g后， 開啟攪拌，再加入7g醋酸乙烯酯（約1/10單體量），最后加入過

6、硫酸胺0.4g， 反應(yīng)開始；至反應(yīng)體系出現(xiàn)蘭光，表明乳液聚合反應(yīng)開始啟動，15分鐘后再開始緩慢 滴加剩余的醋酸乙烯酯63g，于兩個小時內(nèi)加完；滴加完畢后繼續(xù)攪拌，保溫反應(yīng)0.5小時，撤除恒溫浴槽，繼續(xù)攪拌冷卻 全室溫；將生成的乳液經(jīng)紗布過濾倒出，進行物性測試。注：為使反應(yīng)平穩(wěn)進行，單體和引發(fā)劑均需分批加入。本實驗分步加入單體: 第一步加入少許的單體，引發(fā)劑和乳化劑進行預聚合，可生成顆粒很小的乳膠粒 子；第二步繼續(xù)滴加單體和引發(fā)劑，在一定的攪拌條件下使其在原來形成的乳膠 粒子上繼續(xù)長大。由此得到的乳膠粒子，不僅粒度較大，而且粒度分布均勻，這 樣保證了膠乳在高固含量的情況下，仍具有較低的粘度。乳化

7、劑作用：降低溶液表面張力，使單體容易分散成小液滴，并在乳膠粒表 面形成保護層，防止乳膠粒凝聚。非離子型乳化劑聚乙烯醇主要起保護膠體作用， 防止粒子相互合并，由于其不帶電荷，對環(huán)境和介質(zhì)的PH值不敏感，但是形成 的乳膠粒較大；離子型乳化劑十二烷基磺酸鈉可減小粒徑,提高乳液的穩(wěn)定性。分析與思考如何由固體含量計算單體的轉(zhuǎn)化率？在測定固體含量過程中應(yīng)該注意什 么？聚合物乳液破乳還有哪些方法？如果要獲得純凈的聚合物，相應(yīng)的后處理 有哪些？(2).復合材料制備試驗A12O3顆粒增強石蠟基復合材料試驗目的了解復合材料的制備工藝；掌握復合材料性能檢測技術(shù)和衡量參數(shù)。基本概念熱塑性一一加熱或加入溶劑能夠溶解，但

8、是降低溫度固化或除去溶劑后，又 能固化的特性。試驗原理石蠟系一種熱塑性材料，即在高溫夏溶化，低溫下固化。因此，它能廣泛的 應(yīng)用于對模擬對象的塑形。但是石蠟硬度、強度較低，塑形表面容易碰傷或擦傷。 為了提高塑形硬度和強度?？梢栽谑炛袕秃线M一些氧化鋁顆粒，租車國內(nèi) A12O3顆粒與增強的石蠟基復合材料。試驗儀器和藥品試驗藥品：56號石蠟，200目氧化鋁粉末，硬度儀，酒精（分析純）試驗設(shè)備：球磨機，天平，篩網(wǎng)，干燥箱，石棉網(wǎng)，碗，玻璃棒，拉伸 試樣磨具。試驗步驟1. A12O3粉末表面改性用天平稱取A12O3粉末，并按A12O3粉末質(zhì)量1%，稱取SA，將A12O3粉 末（SA ）放入球磨機，并按照

9、球磨粉料/球磨體質(zhì)量比為1： 1比例。放入研磨體。 再在球磨罐中加入酒精，直至掩埋研磨體和粉。封蓋后，將球磨罐放在球磨機上 以200轉(zhuǎn)/min轉(zhuǎn)動1h。取下球磨罐，將球料和酒精混合物到如洗凈并干燥的磁 盤中，然后放入烘箱中（溫度為120。0，干燥12h，讓酒精充分揮發(fā)出來。烘料 包括A12O3粉，SA，球。用于工過濾網(wǎng)，收集粉末備用。2 .石蠟/ A12O3漿料制備稱取石蠟100g，置于不銹鋼碗中，放到120C烘箱中溶化；石蠟的質(zhì)量分別 為0、5%、10%、15%；稱取經(jīng)過處理后的A12O3粉體一份到如石蠟溶體中， 攪拌均勻。拉伸試樣的制備準備好拉伸試樣的磨具，然后將石蠟/ A12O3漿料到如磨具的行腔，使其充 滿。然后自然冷卻。待石蠟漿料完全凝固之后，進行脫模。力學性能的檢測刻劃試驗刻劃試驗可以表明材料之間的相對硬度，用A12O3含量分別