環(huán)境材料大型實(shí)驗(yàn)講義2

環(huán)境材料》課程設(shè)計(jì)（講義）適用專業(yè)：環(huán)境科學(xué)東華大學(xué)環(huán)境學(xué)院環(huán)境科學(xué)系二OO四年六月

課程設(shè)計(jì)說明書第一部分環(huán)境材料的生命周期評(píng)價(jià)（LCA）材料的制備聚醋酸乙烯酯的制備及其醇解實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康木S綸由聚乙烯醇（PVA）水溶液經(jīng)濕法紡絲成形，再經(jīng)縮醛化制得。而PVA是通過醋酸乙烯酯（VAc）的聚合，生成聚醋酸乙烯酯（PVAc），再經(jīng)醇解制得。通過PVAc的制備及其醇解實(shí)驗(yàn)，應(yīng)達(dá)到以下目的：（1） 掌握溶液聚合的一般方法及實(shí)驗(yàn)技巧；（2） 了解聚合物中官能團(tuán)反應(yīng)的原理及操作技術(shù)。二、實(shí)驗(yàn)原理醋酸乙烯酯的聚合反應(yīng)是自由基聚合反應(yīng)。本實(shí)驗(yàn)采用均相溶液聚合，以甲醇為溶劑。聚合反應(yīng)包括鏈引發(fā)、鏈增長和鏈終止三個(gè)單元反應(yīng)。同時(shí)由于本實(shí)驗(yàn)的溶劑甲醇具有一定的鏈轉(zhuǎn)移能力，所以還存在著大分子自由基與溶劑間的鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)，這將使聚合物分子量降低，其反應(yīng)式如下：- k -心CH廠CH+CH3OH— avCH^CH.+CH2OH2j 3 2 | 2 2ococh3 ococh3本實(shí)驗(yàn)以偶氮二異丁腈（AIBN）為引發(fā)劑，反應(yīng)時(shí)放出聚合熱，其反應(yīng)式如下：nCH?^chaibnnCH?^chaibnOcoch3￡CH2—CH^+87.78土2kJ/molOCOCH3由于采用均相溶液聚合，聚合熱易散發(fā)，可使聚合溫度保持平穩(wěn)并避免局部過熱。在溶液聚合過程中，可用單體濃度來調(diào)節(jié)聚合反應(yīng)速度和產(chǎn)物分子量，當(dāng)溶劑比例足夠高時(shí)，凝膠效益也可避免，同時(shí)由于溫度易控制，溶劑有鏈轉(zhuǎn)移作用，因而使生成聚合物的分子量較均一，適宜于紡制纖維。均相溶液聚合的缺點(diǎn)是單體濃度低，反應(yīng)速率和產(chǎn)物平均分子量較低；當(dāng)聚合產(chǎn)物必須從溶劑中分離出來時(shí)，除凈溶劑比較困難，且需要增加溶劑回收裝臵。聚醋酸乙烯酯的醇解反應(yīng)屬于聚合物的化學(xué)反應(yīng)。這類反應(yīng)本易發(fā)生，然而由于聚合物的分子量和結(jié)構(gòu)的多分散性，再加上大分子形狀、聚集狀態(tài)以及超分子結(jié)構(gòu)等因素都會(huì)使聚合物的化學(xué)反應(yīng)變得比較困難和不完全，反應(yīng)速度和轉(zhuǎn)化率均較低，而且反應(yīng)產(chǎn)物也更為復(fù)雜。PVAc的醇解是將其甲醇溶液在酸性或堿性催化下進(jìn)行的。其反應(yīng)式分別為：CHOH—chCH—CH^—CH 3 CHCH—CH°—CHg”TOC\o"1-5"\h\z2| 2f H2SO4 2] 2]OCOCH3OCOCH3 2 4 OH OH+CH3COOH+CH3COOCH3CHOHgCH。一CH—CH2—CH 3 CH。一CH—CH2—CH-—2 \ 2I NaOH 2l 2IOCOCH3OCOCH3 OH OH+CH3COONa+CH3COOCH3酸性醇解時(shí)，由于痕跡量的酸根難以從聚乙烯醇中除去，殘留在產(chǎn)物中的酸可能加速PVA的脫水作用，使產(chǎn)品發(fā)黃或不溶于水。堿性醇解的產(chǎn)品中含有副產(chǎn)物醋酸鈉，可用洗法除去。目前工業(yè)中主要采用堿性醇解法。三、儀器和試劑儀器電動(dòng)攪拌器（25?50W）1臺(tái)；超級(jí)恒溫箱1臺(tái)；三頸瓶（250mL）1只；回流冷凝管（球形）1只；滴液漏斗（100mL）1只；燒杯（50mL）2只；磁力攪拌器1臺(tái)；載玻片2塊；布氏漏斗1只；膠頭滴管1根；分析天平1臺(tái)；烘箱1臺(tái)。試劑醋酸乙烯酯（CP）；聚醋酸乙烯酯（CP或工業(yè)級(jí)）；甲醇（CP）；偶氮二異丁腈（CP,新購，否則需重蒸餾）；氫氧化鈉（CP）。四、實(shí)驗(yàn)步驟

醋酸乙烯酯的聚合1） 在裝有電動(dòng)攪拌器、回流冷凝管滴液漏斗的250mL三頸瓶中，加入VAc（比重0.93g/mL）50g，并升溫至內(nèi)溫為60°C。2） 再將另一燒杯內(nèi)預(yù)先準(zhǔn)備好的AIBN甲醇溶液（0.25gAIBN溶于50g甲醇中）的約40%倒入三頸瓶中，開始攪拌并記錄反應(yīng)時(shí)間；3） 剩余的約60%的AIBN甲醇溶液通過分液漏斗緩慢滴加至三頸瓶中，大約1h左右加完。反應(yīng)過程中保持內(nèi)溫在60?65C，并注意觀察液體粘度變化，AIBN甲醇溶液滴加完畢后，繼續(xù)反應(yīng)1.5?2h。反應(yīng)后期如聚合物極粘稠，攪拌阻力較大，可加入少量甲醇。4） 反應(yīng)結(jié)束后，停止加熱，冷卻，待聚合物析出前取出少量聚合物溶液兩份（約1?2g），置于已知重量的載玻片上，稱取溶液試樣重量后，使其流延成膜，于烘箱中干燥至恒重，計(jì)算轉(zhuǎn)化率。轉(zhuǎn)化率計(jì)算公式：x100%PVAx100%反應(yīng)中VA重量、x c—PVACPVAC濕重聚醋酸乙烯酯的醇解1） 根據(jù)轉(zhuǎn)化率估算，取大約相當(dāng)于干燥的PVAc8g的PVAC溶液置于三頸瓶中，保持水浴25?30C。2） 在滴液漏斗中加入100mL含有0.5gNaOH的甲醇溶液，裝上攪拌器，回流管，劇烈攪拌。緩慢滴加NaOH甲醇溶液，控制在45min左右滴加完畢，繼續(xù)反應(yīng)半小時(shí)。3） 冷卻至室溫，將所得的聚乙烯醇用布氏漏斗過濾，再用甲醇洗滌三次，濾渣置于60C烘箱內(nèi)烘干至恒重，計(jì)算轉(zhuǎn)化率。轉(zhuǎn)化率計(jì)算公式：W=PVAX100%WPVAc注意事項(xiàng)：醇解反應(yīng)為放熱反應(yīng)，其副反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，降低溫度可抑制副反應(yīng)的進(jìn)行，

但溫度太低反應(yīng)速率太慢，故溫度必須適當(dāng)。工業(yè)上一般采用40?45°C。影響醇解反應(yīng)的主要因素有：1） 聚合物的濃度：其他條件不變，隨聚合物濃度提高，醇解度下降，但濃度太低，溶劑損傷和回收工作量太大，一般為22%；2） NaOH用量：加大用量對(duì)醇解速度，醇解率影響不大，但會(huì)增加體系中NaAc的含量，影響反應(yīng)質(zhì)量。一般NaOH/PVA的摩爾比為0.12;3） 反應(yīng)溫度：提高反應(yīng)溫度會(huì)加快醇解速度，但副反應(yīng)也相應(yīng)提高，NaAc含量增加，影響產(chǎn)物質(zhì)量;4） 相變：由于PVAc可溶于甲醇，而產(chǎn)物PVA不溶于甲醇，因此在反應(yīng)過程中會(huì)發(fā)生相變。在實(shí)驗(yàn)室中醇解進(jìn)行的好壞的關(guān)鍵在于當(dāng)體系中剛出現(xiàn)膠凍時(shí)必須用強(qiáng)烈的攪拌將其打碎，才能保證醇解較為完全地進(jìn)行。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)處理原料加入量VAcCH3OHAIBNNaOHPVAc聚合反應(yīng)試劑用量醇解反應(yīng)試劑用量重量（g）體積（mL）重量（g）體積（mL）VAcCH3OHAIBNNaOHPVAc聚合反應(yīng)試劑用量醇解反應(yīng)試劑用量重量（g）體積（mL）重量（g）體積（mL）轉(zhuǎn)化率聚合反應(yīng)PVAc溶液+載玻片重（g）PVAc+載玻片重（g）PVAc重（聚合反應(yīng)PVAc溶液+載玻片重（g）PVAc+載玻片重（g）PVAc重（g）轉(zhuǎn)化率醇解反應(yīng)PVAc加入量（g）PVA重（g）轉(zhuǎn)化率六、實(shí)驗(yàn)小結(jié)七、思考題制備供維綸生產(chǎn)用的PVA為何要采用溶液聚合?影響VAc聚合速度、轉(zhuǎn)化率的因素是什么？在醇解反應(yīng)操作過程中要注意什么？從醋酸乙烯酯出發(fā)制取聚乙烯醇，下列合成路線是否可行？說明理由。醋酸乙烯酯水解乙烯醇聚合.聚乙烯醇合成過程環(huán)境負(fù)荷的測(cè)定和評(píng)價(jià)材料性能表征――粘度法測(cè)定高聚物分子量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康母呔畚锏姆肿恿渴歉叻肿硬牧献罨镜慕Y(jié)構(gòu)參數(shù)之一。在科研和生產(chǎn)實(shí)踐中，高聚物分子量對(duì)其加工成形以及產(chǎn)品的物理性能有著極其密切的聯(lián)系，因此高聚物分子量的測(cè)定是鑒定高聚物性能的一個(gè)重要項(xiàng)目。高聚物在耐候試驗(yàn)過程中會(huì)發(fā)生降解等反應(yīng)，分子量會(huì)逐漸降低，通過測(cè)定高聚物分子量可間接反映出高聚物的耐候性能。通過本實(shí)驗(yàn)應(yīng)達(dá)到以下目的：（1） 理解稀釋粘度法測(cè)定高聚物分子量的基本原理；（2） 掌握本測(cè)定的方法；（3）學(xué)會(huì)外推法作圖求［叩和計(jì)算求［叩、K『Kk值；二、實(shí)驗(yàn)原理高聚物的分子量具有多分散性，無論用何種方法所測(cè)得的分子量，均為平均分子量。測(cè)定高聚物分子量的方法有多種，如端基測(cè)定法、滲透壓法、光散射法、超速離心法和粘度法等。其中粘度法是目前測(cè)定高聚物分子量最常用的方法，原因在于設(shè)備簡(jiǎn)單，操作便利，耗時(shí)較少，精度較好。此外粘度法與其它方法配合，還可研究高聚物在溶液中的尺寸、形態(tài)以及高聚物與溶劑分子的相互作用等。粘度法測(cè)定分子量所用溶液較稀，屬Newton液體，溶液粘度因溫度、聚合物和溶劑性質(zhì)、濃度、聚合物分子量而異，在溫度、聚合度－溶劑體系選定后，溶液粘度僅與濃度和聚合物分子量有關(guān)。根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)表明，Mark-Houwink方程能較好地表述高聚物粘度和分子量之間的關(guān)系：

[n]二KM? (3.1)式中K、?為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，K與溫度和樣品的多分散性有關(guān)，?的數(shù)值與高分子鏈的柔性和高分子鏈在溶液中的形態(tài)有關(guān)，對(duì)于柔性高分子鏈，a值在0.5~1.0之間。K、a的確定通常采用粘度法結(jié)合分子量測(cè)定的絕對(duì)方法求得。由文獻(xiàn)知，聚乙烯醇以水為溶劑，在30°C下測(cè)定粘度時(shí)，K=4.3x10-2ml/g,a=0.64。高分子溶液粘度與濃度間有如下關(guān)系：nHuggins式：宀=[n]+K[n]2C (3.2)CHKarmer式：巴-=[n]-K[n]2C (3.3)CK圖2外推法求[n]測(cè)定粘度的方法主要有毛細(xì)管法、轉(zhuǎn)筒法和落球法。在測(cè)定高聚物分子的特性粘度時(shí)，以毛細(xì)管流出法的粘度計(jì)最為方便。若液體在毛細(xì)管粘度計(jì)中，因重力作用流出時(shí)，可通過泊謖葉(Poiseuille)公式計(jì)算粘度。(3.4)n 兀hgr4tV(3.4)= 一m—p 8LV 8兀Lt式中，n為液體的粘度；P為液體的密度；L為毛細(xì)管的長度；r為毛細(xì)管的半徑;t為流出的時(shí)間；h為流過毛細(xì)管液體的平均液柱高度；V為流經(jīng)毛細(xì)管的液體體積；m為毛細(xì)管末端校正的參數(shù)(一般在r/L<<1時(shí)，可以取m=1)。對(duì)于某一只指定的粘度計(jì)而言，(3.4)式可以寫成下式

(3.5)1=At-B(3.5)式中，B<1,當(dāng)流出的時(shí)間t在2min左右(大于100s),該項(xiàng)(亦稱動(dòng)能校正項(xiàng))可以從略。又因通常測(cè)定是在稀溶液中進(jìn)行(Cv1x10-2g?cm-3),所以溶液的密度和溶劑的密度近似相等，因此可將nr寫成：1010式中，t為溶液的流出時(shí)間；t0為純?nèi)軇┑牧鞒鰰r(shí)間。所以通過溶劑和溶液在毛細(xì)管中的流出時(shí)間，從(3.6)式求得nr，再由圖3-1求得［"］。三、儀器和試劑儀器恒溫槽1套；烏氏粘度計(jì)1只；移液管(10mL)1只，燒杯(5mL)2只；容量瓶(50mL)1只；秒表1只；洗耳球1只；螺旋夾一只；橡皮管(約5cm長)2根;磁力攪拌器一臺(tái)，分析天平一臺(tái)。試劑聚乙烯醇；NaNO3；正丁醇；丙酮四、實(shí)驗(yàn)步驟本實(shí)驗(yàn)用的烏氏粘度計(jì)，又叫氣承懸柱式粘度計(jì)。它的最大優(yōu)點(diǎn)是可以在粘度計(jì)里逐漸稀釋從而節(jié)省許多操作手續(xù)，其構(gòu)造如圖3所示。圖3烏氏粘度計(jì)1．先用洗液將粘度計(jì)洗凈，再用自來水、蒸餾水分別沖洗幾次，每次都要注意反復(fù)流洗毛細(xì)管部分，洗好后烘干備用。稱取PVA0.25g（精確至O.lmg）于燒杯中，力口20mL水，用磁力攪拌器加熱至70°C溶解，冷卻至室溫，用50mL容量瓶定容，配置成溶液。調(diào)節(jié)恒溫槽溫度至（30.0±0.1疋,在粘度計(jì)的B管和C管上都套上橡皮管，然后將其垂直放入恒溫槽，使水面完全浸沒G球。配制lmol/L的硝酸鈉溶液。動(dòng)能項(xiàng)校正用蒸餾水洗凈粘度計(jì)，尤其要反復(fù)流洗粘度計(jì)的毛細(xì)管部分。洗凈后由A管加入約15mL丙酮，恒溫10min，進(jìn)行測(cè)定。測(cè)定方法如下：將C管用夾子夾緊使之不通氣，在B管用洗耳球?qū)⑷芤簭腇球經(jīng)D球、毛細(xì)管、E球抽至G球,解去夾子，讓C管通大氣，此時(shí)D球內(nèi)的溶液即回入F球，使毛細(xì)管以上的液體懸空。毛細(xì)管以上的液體下落，當(dāng)液面流經(jīng)a刻度時(shí)，立即按秒表開始記時(shí)間，當(dāng)液面降至b刻度時(shí)，再按秒表，測(cè)得刻度a、b之間的液體流經(jīng)毛細(xì)管所需時(shí)間。重復(fù)這一操作至少三次，它們間相差不大于0.3s，取三次的平均值為t。丙酮用同法測(cè)定正丁醇流出的時(shí)間t 。將t及t代入3.5式，求解粘度計(jì)儀器正丁醇 丙酮正丁醇常數(shù)A,B。丙酮及正丁醇30C的密度及粘度數(shù)據(jù)如下：丙酮： p=0.7793g/mL; 耳二0.305mPa?s正丁醇： p=0.8021g/mL; 耳二2.271mPa?s溶液流出時(shí)間的測(cè)定將粘度計(jì)反復(fù)沖洗干凈后，用移液管分別吸取已知濃度的聚乙烯醇溶液10mL和NaNO3溶液（1mol/L）5mL，由A管注入粘度計(jì)中，在C管處用洗耳球打氣，使溶液混合均勻，濃度記為C1，恒溫10min，進(jìn)行測(cè)定。測(cè)定方法如下：將C管用夾子夾緊使之不通氣，在B管用洗耳球?qū)⑷芤簭腇球經(jīng)D球、毛細(xì)管、E球抽至G球，解去夾子，讓C管通大氣，此時(shí)D球內(nèi)的溶液即回入F球，使毛細(xì)管以上的液體懸空。毛細(xì)管以上的液體下落，當(dāng)液面流經(jīng)a刻度時(shí)，立即按秒表開始記時(shí)間，當(dāng)液面降至b刻度時(shí)，再按秒表，測(cè)得刻度a、b之間的液體流經(jīng)毛細(xì)管所需時(shí)間。重復(fù)這一操作至少三次，它們間相差不大于0.3s，取三次的平均值為t1。然后依次由A管用移液管加入5mL、5mL、10mL、15mLNaNO3溶液(lmol/dm-3),將溶液稀釋，使溶液濃度分別為C2、C3、C4、C5，用同法測(cè)定每份溶液流經(jīng)毛細(xì)管的時(shí)間t2、t3、t4、t5。應(yīng)注意每次加入NaNO3溶液后，要充分混合均勻，并抽洗粘度計(jì)的E球和G球，使粘度計(jì)內(nèi)溶液各處的濃度相等。4．溶劑流出時(shí)的測(cè)定用蒸餾水洗凈粘度計(jì)，尤其要反復(fù)流洗粘度計(jì)的毛細(xì)管部分。用1mol/dm3NaNO3洗1~2次，然后由A管加入約15mL1mol/dm3NaNO3溶液。用同法測(cè)定溶劑流出的時(shí)間t0。實(shí)驗(yàn)完畢后，粘度計(jì)一定要用蒸餾水洗干凈。五、 注意事項(xiàng)1．粘度計(jì)必須潔凈，高聚物溶液中若有絮狀物不能將它移入粘度計(jì)中。2．本實(shí)驗(yàn)溶液的稀釋是直接在粘度計(jì)中進(jìn)行的，因此每加入一次溶劑進(jìn)行稀釋時(shí)必須混合均勻，并抽洗E球和G球。3．實(shí)驗(yàn)過程中恒溫槽的溫度要恒定，溶液每次稀釋恒溫后才能測(cè)量。4．粘度計(jì)要垂直放臵。實(shí)驗(yàn)過程中不要振動(dòng)粘度計(jì)。六、 數(shù)據(jù)處理1．對(duì)Poiseuille公式的動(dòng)能校正。物質(zhì)名稱t1t2t3t平均丙酮正丁醇2．將所測(cè)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果填入下表中。原始溶液濃度C0：(g/cm3); 恒溫溫度：CCg/cm3t1st2st3st平均st0snrlnnrnspInn/CC1C2分別求出Kh、Kk值。4．由公式（3.1）計(jì)算聚乙烯醇的粘均分子量。七、實(shí)驗(yàn)小結(jié)八、思考題1．烏氏粘度計(jì)中支管C有何作用？除去支管C是否可測(cè)定粘度?2．粘度計(jì)的毛管太粗或太細(xì)有什么缺點(diǎn)?為什么用冷］來求算高聚物的分子量?它和純?nèi)軇┱扯扔袩o區(qū)別？材料的使用--QUV快速耐候?qū)嶒?yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康母叻肿硬牧希òㄋ芰稀⑾鹉z、涂料、纖維等）在加工、貯存和使用過程中，由于受到內(nèi)外因素的綜合作用，使性能逐漸變壞，以致最后失去使用價(jià)值，這種現(xiàn)象稱為“老化”。高聚物的老化現(xiàn)象很多，但歸納起來主要表現(xiàn)為外觀、物理化學(xué)性能、機(jī)械性能和電性能的變化四個(gè)方面。在天然條件下，外界因素例如陽光曝曬、晝夜溫度、季節(jié)變化、濕度，但這些因素難以控制甚至難以記錄。短期的加速實(shí)驗(yàn)可以在能提供相當(dāng)于自然界諸氣侯條件的各種實(shí)驗(yàn)室裝臵（快速耐侯試驗(yàn)儀）中完成。在一定的溫度下，聚合物樣品在光和濕氣周期的作用下發(fā)生降解。通過高聚物的耐候性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)，應(yīng)達(dá)到以下目的：（1）了解QUV快速耐候儀的基本構(gòu)造；（2）掌握高聚物薄膜試樣的制備方法和QUV快速耐候儀的操作原理及操作技術(shù)。

二、實(shí)驗(yàn)原理快速耐候（氣候）試驗(yàn)儀，俗稱人工老化箱、老化箱，見圖4。陽光與潮濕每年造成的損失高達(dá)數(shù)百萬美元。通過將產(chǎn)品暴曬，周而復(fù)始地臵于光、濕及受控高溫等極端惡劣的環(huán)境之中，QUV快速耐候試驗(yàn)儀能夠真實(shí)的再現(xiàn)陽光、雨、露的效果，用紫外熒光燈模擬陽光用噴淋和冷凝模擬雨和露。在短短幾天或幾周的時(shí)間里，QUV快速耐候試驗(yàn)儀就能夠重現(xiàn)戶外數(shù)月或數(shù)年的自然破壞。材料遭到破壞后的形態(tài)變化后褪色、變色、失光、粉化、霧化、起泡、脆化、強(qiáng)度下降及氧化等等。QUV的試驗(yàn)數(shù)據(jù)有助于選擇新材料，提高產(chǎn)品的耐久力，有助于系統(tǒng)地評(píng)價(jià)配方的變化對(duì)產(chǎn)品耐久力的影響。各種材料和產(chǎn)品在戶外日曬雨淋，表現(xiàn)出不同的的耐候性能。QUV可以對(duì)產(chǎn)品的耐候性趨勢(shì)做出準(zhǔn)確的相關(guān)性預(yù)測(cè)。三、 儀器和試劑儀器QUV快速耐候儀1臺(tái)；烘箱1臺(tái)；燒杯（50mL）1只；玻璃槽（5x10cm）1塊；鋁制試樣板（5x10cm）1塊。試劑聚乙烯醇（自制），蒸餾水四、 實(shí)驗(yàn)步驟1．樣品制備稱取約1.0g經(jīng)真空干燥過的聚乙烯醇，用10ml蒸餾水將聚乙烯醇在50ml燒杯中充分溶解，將制得的聚乙烯醇溶液倒入水平放臵的玻璃槽中，移入烘箱，在

110°C下干燥2小時(shí)。此時(shí)水分蒸發(fā)，得到聚乙烯醇薄膜，用刀具將薄膜取下并粘附到鋁制試樣板上，待耐候測(cè)試。2．耐候測(cè)試打開QUV快速耐候儀電源開關(guān)，預(yù)熱。將與水龍頭相連接的進(jìn)水管打開。五、注意事項(xiàng)1．QUV快速耐候儀布臵在遠(yuǎn)離強(qiáng)風(fēng)的地方，強(qiáng)風(fēng)不利于保持溫度的均勻。根據(jù)ASTMG-53標(biāo)準(zhǔn)，室內(nèi)溫度最好控制在21C?26C之間。2．QUV的紫外燈可能會(huì)引起嚴(yán)重的輻射灼傷和眼睛發(fā)炎，在打開機(jī)器或移動(dòng)實(shí)驗(yàn)嵌板前關(guān)掉燈，在未戴紫外線吸收護(hù)目鏡時(shí)決不要看發(fā)光的UV燈。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)處理1.耐候測(cè)試條件循環(huán)數(shù)光照時(shí)間，h溫度，110°C下干燥2小時(shí)。此時(shí)水分蒸發(fā)，得到聚乙烯醇薄膜，用刀具將薄膜取下并粘附到鋁制試樣板上，待耐候測(cè)試。2．耐候測(cè)試打開QUV快速耐候儀電源開關(guān)，預(yù)熱。將與水龍頭相連接的進(jìn)水管打開。五、注意事項(xiàng)1．QUV快速耐候儀布臵在遠(yuǎn)離強(qiáng)風(fēng)的地方，強(qiáng)風(fēng)不利于保持溫度的均勻。根據(jù)ASTMG-53標(biāo)準(zhǔn)，室內(nèi)溫度最好控制在21C?26C之間。2．QUV的紫外燈可能會(huì)引起嚴(yán)重的輻射灼傷和眼睛發(fā)炎，在打開機(jī)器或移動(dòng)實(shí)驗(yàn)嵌板前關(guān)掉燈，在未戴紫外線吸收護(hù)目鏡時(shí)決不要看發(fā)光的UV燈。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)處理1.耐候測(cè)試條件循環(huán)數(shù)光照時(shí)間，h溫度，C時(shí)間，h噴淋溫度，C2.耐候測(cè)試結(jié)果涂膜性能變化1個(gè)循環(huán)2個(gè)循環(huán)3個(gè)循環(huán)4個(gè)循環(huán)物理性能化學(xué)性能質(zhì)量損耗顏色表面外觀相對(duì)粘度分子量數(shù)據(jù)處理將聚合體在不同取樣時(shí)間下的性能變化繪制成圖，進(jìn)行分析七、實(shí)驗(yàn)小結(jié)使用過程環(huán)境負(fù)荷的測(cè)定和評(píng)價(jià)材料老化過程性能變化的表征材料的廢棄－廢棄造成的環(huán)境負(fù)荷測(cè)定和評(píng)價(jià)第二部分生態(tài)材料的設(shè)計(jì)2.1廢棄物的重利用（膠水的制備）將廢棄的PVA回收，加水，在磁力攪拌器中加熱攪拌直至溶解，用NaOH將pH值調(diào)至10左右，冷卻至室溫。注意控制溶液粘度，太黏溶液在冷卻后易形成膠凍；太稀，粘度不夠無法成為膠水，起不到黏合的作用。環(huán)境負(fù)荷最小化工藝設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書實(shí)驗(yàn)四聚乙烯醇降解模型一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康木垡蚁┐荚赒UV快速耐候儀的光照和噴淋循環(huán)作用下，分子量會(huì)不斷降解其降解的快慢與聚乙烯醇的本身結(jié)構(gòu)有關(guān)，如起始分子量、聚合物的分子量分布和聚合物中是雜質(zhì)含量等，也與外界的因素有關(guān)，如紫外光的光照時(shí)間和光強(qiáng)，水分，溫度等。對(duì)于一定高聚物在一定耐候試驗(yàn)條件下，其分子量的變化是有一定規(guī)律的。通過本次降解動(dòng)力學(xué)的模型研究，希望達(dá)到以下目的：（1）掌握降解動(dòng)力學(xué)模型建立的基本方法；（2）通過數(shù)學(xué)處理，求解聚乙烯醇的降解速率常數(shù)kd。二、實(shí)驗(yàn)原理假設(shè)聚乙烯醇鏈的降解為無規(guī)隨機(jī)斷裂，其基本的降解化學(xué)反應(yīng)式為：PnPPn式中，P、P和P表示鏈長分別為n、m和（n-m）的聚合物，kd為降解nmn-m d速率常數(shù)，該降解反應(yīng)視為不逆反應(yīng)。對(duì)于物種Pn，其濃度[Pn]隨時(shí)間變化可通過物料衡算得出：d[p&]=k（n—l》P]+2k￡[P]n=2,3,4,… （4.1）dt d n d n+rr=1式中的第一項(xiàng)為Pn的消耗速率，系數(shù)（n-l）表示Pn有（n-l）個(gè)斷鍵位置；式中的第二項(xiàng)為Pn的生成速率，任何比n長的鏈都可能通過斷裂生成Pn，且有兩種可能生成的機(jī)會(huì)。特殊地，對(duì)于鏈長為1的“單體”，其濃度變化為

1」=2k￡[P] （4.2）dt d r+1r=1對(duì)式（4.1）速率方程也可以對(duì)一定的鏈長進(jìn)行直接積分求解（假定n>500時(shí),[Pn]=0），但是一項(xiàng)既繁瑣又費(fèi)時(shí)的計(jì)算工作。通常的做法是通過一些變換技術(shù)如Z變換，將其轉(zhuǎn)化為矩速率方程的形式，再進(jìn)行積分求解。由于采用矩速率方程,用其0~2階矩就足以表征聚合體的基本參數(shù)（如分子量、分子量分布等），因此可大大減少計(jì)算量。若定義i階矩為：九=￡ni[P],(i=0,1,2,3,…) (4.3)inn=1(4.4)又定義[Pn]的Z變換D(z,t)為，(4.4)D(