實驗七：苯乙烯的珠狀聚合

高分子化學(xué)試驗報告苯乙烯珠狀聚合試驗?zāi)康牧私鈶腋【酆系姆错懺砑芭浞街懈鹘M分的作用。了解珠狀聚合試驗操作及聚合工藝的特點。通過試驗，了解苯乙烯單體在聚合反響上的特性。二、試驗原理懸浮聚合是指在較強的機械攪拌下，借懸浮劑的作用，將溶有引發(fā)劑合物在單體中溶解與否，可得透亮狀聚合物或不透亮不規(guī)整的顆粒狀聚合物。懸浮聚合實質(zhì)上是單體小液滴內(nèi)的本體聚合，在每一個單體小液滴內(nèi)單體的聚合過程與本體聚合是相類似的，但由于單體在體系中被分散成細小的液滴，因此，懸浮聚合又具有它自己的特點。由于單體以小液滴形式分散在水中，散熱外表積大，水的比熱大，因而解決了散熱問題，保證了反響溫度的均一性，有利于反響的把握。懸浮聚合的另一優(yōu)點是由于承受懸浮穩(wěn)定劑，所以最終得到易分別、易清洗、純度高的顆粒狀聚合產(chǎn)物，便于直接成型加工。類是不溶于水的無機鹽粉末。懸浮劑的性能和用量對聚合物顆粒大小和分布有很大影響。一般來講，懸浮劑用量越大，所得聚合物顆粒越細，假設(shè)懸浮劑為水溶性高分子化合物，懸浮劑相對分子質(zhì)量越小，所得的樹脂顆粒就越大，因此懸浮劑相對分子質(zhì)量的不均一會造成樹脂顆粒分布變寬。假設(shè)是固體懸浮劑，用量確定時，懸浮劑粒度越細，所得樹脂的粒度也越小，因此，懸浮劑粒度的不均勻也會導(dǎo)致樹脂顆粒大小的不均勻。為了得到顆粒度合格的珠狀聚合物，除參與懸浮劑外，嚴(yán)格把握攪拌速度是一個相當(dāng)關(guān)鍵的問題。隨著聚合轉(zhuǎn)化率的增加，小液滴變得很粘，假設(shè)攪拌速度太慢，則珠狀不規(guī)章，且顆粒易發(fā)生粘結(jié)現(xiàn)象。但攪拌太快時，又易使顆粒太細，因此，懸浮聚合產(chǎn)品的粒度分布的把握是懸浮聚合中的一個很重要的問題。如不添加阻聚劑即會引起自聚。但是，苯乙烯的游離基并不活潑，因此，在苯乙烯聚合過程中副反響較少，不簡潔有鏈支化及其它歧化反響發(fā)生。鏈終止方式據(jù)試驗證明是雙基結(jié)合。另外，苯乙烯在聚合過程中凝膠效應(yīng)50%~70動加速現(xiàn)象。因此，苯乙烯的聚合速度比較緩慢。三、試驗儀器及試劑試驗儀器：250mL三口瓶，電動攪拌器，恒溫水浴，冷凝管，溫度計，吸管，抽濾裝臵試驗試劑：苯乙烯，聚乙烯醇，過氧化二苯甲酰，甲醇四、試驗裝臵五、試驗流程45ml蒸餾水+0.2gPVA90℃，攪拌20min

PVA溶解,降溫至80℃

0.15gBPO+9ml苯乙烯溫度把握86-89℃,2-3h1、3h檢查珠子是否變硬有珠子形成90-95℃,反響1h

甲醇浸泡倒出產(chǎn)品過濾，洗滌六、試驗步驟及現(xiàn)象分析試驗步驟在250mL和水冷凝管。量取45mL去離子水，稱取0.2g聚乙烯醇(PVA)參與到三頸瓶中，開動攪拌器并加熱水浴至90(20min80右；0.15g過氧化二苯甲酰(BPO)于一枯燥干凈的50mL燒杯中，并參與9mL單體苯乙烯(已精制)使之完全溶解；

試驗現(xiàn)象 現(xiàn)象分析剛開頭時，聚乙聚乙烯醇溶解于烯醇不溶解于水熱水中；中，加熱一段時間后溶解；BPO參與后完全BPO也同樣能溶溶解； 于水中；將溶有引發(fā)劑的單體倒入到三頸隨著加熱以及攪液滴分散成適宜的顆粒度(留意開頭階段并，并沒有度在86~89般在到達反響溫度后2~3h為反響危后消滅塊狀的凝子粘結(jié)變形；在反響3h后，可以用大吸管吸出很多柱子粘結(jié)成果已經(jīng)變硬，即可將水浴溫度上升至散；90~95℃，反響1h后即可停頓反響；透亮小珠子放在25mL20珠子。min的產(chǎn)物用約50濾紙吸干后，臵產(chǎn)物于50~60℃烘箱內(nèi)枯燥，計算產(chǎn)率，觀看顆粒度的分

攪拌加熱的過程中反響即開頭，變渾濁是由于有成；而之后結(jié)塊可能是由于攪拌速度的緣由導(dǎo)致珠子粘結(jié)變形；隨著反響進展，開頭時因轉(zhuǎn)速導(dǎo)致粘結(jié)的珠子變硬，形成塊狀；用甲醇浸泡的緣由是為了出去未醇。布狀況。七、留意事項1、留意溫度的把握，過低溫度會使反響過慢，而溫度太高則會簡潔發(fā)生粘結(jié)，也會使分子量變?。?、留意轉(zhuǎn)速的把握，攪拌速度太慢，隨著反響的進展，珠子內(nèi)的黏度增大，他們遇到一快后很簡潔就粘到一塊，而速度太快的話又可能將小珠子打碎，也會粘到一塊；3、攪拌器位臵的選擇，攪拌器放的過于靠上，不僅會使攪拌不均勻不充分，而且簡潔引發(fā)聚合物在瓶底結(jié)塊；假設(shè)攪拌器放的過于靠下，不僅簡潔與瓶底產(chǎn)生摩擦，而且會消滅比較明顯的爬竿效應(yīng)。八、試驗圖片呈現(xiàn)九、問題爭論與分析試考慮苯乙烯珠狀聚合過程中，隨轉(zhuǎn)化率的增長，其反響速度和相對分子的變化規(guī)律是什么？答：苯乙烯珠狀聚合過程中，每個小珠子里面都相當(dāng)于一個本體聚合。隨轉(zhuǎn)化率的增大反響速率增加的不是很快。但由于珠狀聚合的散熱比單體聚合好，所以自動加速會消滅的晚一點。隨著轉(zhuǎn)化率的增長，分子量也會為什么聚乙烯醇能夠起穩(wěn)定劑的作用?聚乙烯醇的質(zhì)量和用量在懸浮聚答：①聚乙烯醇由于有羥基的存在所以具有親水性，而又能溶解于有機物中，所以在有機和水的兩相中能起削減分子外表力的作用，從而使苯乙烯以小液珠分散在水中。②珠子會越大。為什么?答：攪拌速度這是本試驗應(yīng)當(dāng)重點關(guān)注的問題。假設(shè)攪拌速度太慢，隨著反響的進展，珠子內(nèi)的黏度增大，他們遇到一快后很簡潔就粘到攪拌器位臵這是本試驗需要特別考慮的問題。假設(shè)攪拌器放的過于靠上，不僅會使攪拌不均勻不充分，而且簡潔引發(fā)聚合物在瓶底結(jié)塊，得不到珠狀聚合物。假設(shè)攪拌器放的過于靠下，不僅簡潔與瓶底產(chǎn)生摩擦，而且會消滅比較溫度這是本試驗始終需要強調(diào)的問題。假設(shè)反響溫度過低，會降低反映速度，導(dǎo)致長時間得不到產(chǎn)物，而溫度過高，反響速度極快，易發(fā)生黏合現(xiàn)象，分子量也會隨之降低。懸浮聚合有哪些優(yōu)點和缺點，如何抑制？答：優(yōu)點：以珠狀分散在水中，易于散熱，溫度簡潔把握；產(chǎn)品較純、分子量較溶液聚合高，且比單體聚合的分布范圍窄；以水為溶劑，來源廣，經(jīng)濟實惠。缺點：攪拌速度不易于把握，較少用于連續(xù)生產(chǎn)；仍存在確定自動加物性能。抑制：嚴(yán)格把握攪拌速度、溫度和物料投入比等反響條件；為什么選用聚乙烯醇〔PVA〕作為分散劑？在液滴外表，形成一層保護膜，起著保護膠體的作用。同時，還使外表張力降低，有利于液滴的分散。起始反響溫度為何不宜太高？答：①避開籠蔽效應(yīng)。剛開頭反響時，一個是單體和引發(fā)劑還沒有充分分散開，溫度過高會使引發(fā)劑形成大量的自由基而不能準(zhǔn)時的分散開，溶液聚合，只要分子量到達確定數(shù)必定要爬竿，這也是高分子溶液彈性的表達。爬桿以后聚合物粘附在桿上，不能被攪拌，從而影響進一步的聚合反響。避開產(chǎn)生爆聚。為什么在懸浮聚合中不易消滅自動加速現(xiàn)象？單體不是在大體系里集中，而是在小液滴里集中，聚合過程中凝膠效應(yīng)并不特別顯著，引發(fā)劑的集中并不困難。這樣有效碰撞〔單體和引發(fā)劑的碰撞〕沒有變得更頻繁，不利于自動加速現(xiàn)象的產(chǎn)生。另外，苯乙烯的游離基并不活潑，苯乙烯在聚合過程中凝膠效應(yīng)并不特別顯著，在本體及懸浮聚合中，僅在轉(zhuǎn)化率由50%~70%時，才有一些自動加速現(xiàn)象。因此，苯乙烯在懸浮聚合中的聚合速度比較緩慢，不易消滅自動加速。闡述懸浮聚合的聚合機理？聚合實質(zhì)上是單體小液滴內(nèi)的本體聚合。解決了散熱問題，保證了反響溫度的均一性，有利于反響的把握。懸浮聚合的另一優(yōu)點是由于承受懸浮穩(wěn)定劑，所以最終得到易分別、易清洗、純度高的顆粒狀聚合產(chǎn)物，便于直接成型加工。懸浮聚合的另一特點是分子量較溶液聚合高，且比單體聚合的分布范圍窄。什么是爬竿效應(yīng)？答：爬桿效應(yīng)又稱“韋森堡效應(yīng)”或“包軸現(xiàn)象體中聚合物沿快速旋轉(zhuǎn)軸漸漸上爬并形成相當(dāng)厚的包軸層的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象不但可在攪拌棒上發(fā)生，而且也可在水平放臵的擠出螺桿上發(fā)生，還可在煉膠輥或壓延輥上發(fā)生。爬桿效應(yīng)是對于粘彈性流體而