實驗二--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實驗報告實驗二 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、實驗目的1、了解本體聚合的原理，熟悉有機玻璃的制備方法2、觀察整個聚合過程中體系粘度的變化過程二、實驗原理 甲基丙烯酸甲酯在過氧化苯甲酰引發(fā)劑存在下進行自由基聚合反應。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)劑存在下進行的聚合反應，或者直接在熱、光和輻照作用下進行的聚合反應。 聚甲基丙烯酸甲酯為無定形聚合物，具有高度的透明性，因此稱為有機玻璃。因它具有優(yōu)良的光學性能，比重小，在低溫下仍能保持其獨特的物理性能而廣泛的應用于建材、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，一般有三個基元反應：鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止（有時還會出現(xiàn)鏈轉(zhuǎn)移）反應。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以上時聚合以歧化終止為主）本實驗采用本體聚合，當反應達到一定程度時粘度增大，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，鏈增長速率不會受到影響，從而導致自動加速效應，內(nèi)部溫度急劇上升，又繼續(xù)加劇反應，如此循環(huán)，而粘度又屏蔽熱量，使局部溫度過高，嚴重影響聚合物的性

3、質(zhì)，因此，本體聚合要求嚴格控制不同階段的反應溫度，隨時排出反應熱。三、 實驗藥品及儀器藥品：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、溫度計實驗裝置如下圖：4、 實驗步驟1、 預聚：洗凈并干燥玻璃儀器，同時加熱水浴鍋到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），放入水浴鍋中加熱，當瓶內(nèi)的預聚物粘度與甘油粘度相近時，立即停止加熱。2、 灌模：取兩個干燥潔凈的塑料試管（可適當?shù)丶有┰S裝飾物），為避免有氣泡產(chǎn)生，將預聚物緩慢、呈細流線狀倒入試管中，注意切勿完全灌滿，應預留一定空間

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，直至硬化。最后在100情況下處理0.5 至1 小時，使反應趨于完全。4、 脫模：敲碎試管，得聚合物有機玻璃。五、注意事項1、預聚時要注意粘度的變化，當粘度與甘油粘度相近時，立即停止加熱，否則過度后會發(fā)生暴聚；2、灌模時試管稍微傾斜，將高聚物呈細線形穩(wěn)定緩慢流入試管。六、實驗結(jié)果及分析實驗結(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：第一次實驗失敗，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，可能是因為引發(fā)劑過量導致，第二次實驗室加入一半的引發(fā)劑實驗成功。還可能是溫度過高或受熱不均勻

5、導致產(chǎn)生氣泡而暴聚，又或是從水浴鍋拿出觀察反應時否達到終點時搖晃混入氧，在較高溫度下產(chǎn)生新的活性中心，反應速率驟增，并大量放熱，造成暴聚。實驗總結(jié)：1、預聚時要注意粘度變化，當粘度與甘油粘度相近時，立即停止加熱，如果粘度太大，會導致自動加速效應，甚至暴聚。2、 引發(fā)劑量要適度，太多可能導致反應速率過快，大量放熱而造成暴聚。而且有些BPO 很純，反應很快，溫度不能太高。3、在水浴時，不能老是搖動燒瓶，否則易把氧氣溶入溶液中而導致暴聚。4、灌模時，試管稍微傾斜，將高聚物呈細線形穩(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、 預聚完為何不能冷卻，而直接灌模？ 答：冷卻導致溫度不均勻，易產(chǎn)生氣泡。3、 有的同學最后得到的有機玻璃中帶有乳白色，為什么？ 答：灌模時，加入的小飾物帶有水分，如樹葉等，高溫聚合時，水分進入有機玻璃中，乳化。4、 本體聚合的優(yōu)缺點？ 答：優(yōu)點：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：由于無散熱介質(zhì)存在，且聚合過程中物質(zhì)不斷增加，聚合物又是不良導體，故放出的熱量難以散去。5、在制備有機玻璃的過程中，為什么要進行預聚合？ 答：縮短聚合反應的誘導期并使凝膠效應提前到來，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；可以減少聚合時的體積收