有機玻璃的制備以及DSC的測定

化學化工學院材料化學專業(yè)實驗報告實驗名稱：有機玻璃的制備以及DSC測定年級：09級材料化學 日期：2011/10/12姓名： 學號： 同組人：一、預習部分1.本體聚合：本體聚合(bulkpolymerization；masspolymerization)是單體(或原料低分子物)在不加溶劑以及其它分散劑的條件下，由引發(fā)劑或光、熱、輻射作用下其自身進行聚合引發(fā)的聚合反應。有時也可加少量著色劑、增塑劑、分子量調(diào)節(jié)劑等。液態(tài)、氣態(tài)、固態(tài)單體都可以進行本體聚合。其分均相聚合與非均相聚合兩類。如生成的聚合物能溶于各自的單體中，為均相聚合，因制得的是塊狀聚合物，又稱塊狀聚合，如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等；如生成的聚合物不溶于它們的單體，在聚合過程中不斷析出，為非均相聚合，又叫沉淀聚合，如乙烯、氯乙烯等。本體聚合的引發(fā)劑為油溶性引發(fā)劑，油溶性引發(fā)劑主要有偶氮引發(fā)劑和過氧類引發(fā)劑，偶氮類引發(fā)劑有偶氮二異丁月青、偶氮二異庚腈、偶氮二異戊腈、偶氮二環(huán)己基甲腈、偶氮二異丁酸二甲酯引發(fā)劑等。相對于過氧類引發(fā)劑，偶氮引發(fā)劑反應更加穩(wěn)定。本體聚合反應的特點：產(chǎn)品純凈，電性能好，可直接進行澆鑄成型；生產(chǎn)設(shè)備利用率高，操作簡單，不需要復雜的分離、提純操作。優(yōu)點：生產(chǎn)工藝簡單，流程短，使用生產(chǎn)設(shè)備少，投資較少；反應器有效反應容積大，生產(chǎn)能力大，易于連續(xù)化，生產(chǎn)成本低。缺點：熱效應相對較大，自動加速效應造成產(chǎn)品有氣泡，變色，嚴重時則溫度失控，引起爆聚，使產(chǎn)品達標難度加大.由于體系粘度隨聚合不斷增加，混合和傳熱困難；在自由基聚合情況下，有時還會出現(xiàn)聚合速率自動加速現(xiàn)象，如果控制不當，將引起爆聚；產(chǎn)物分子量分布寬，未反應的單體難以除盡，制品機械性能變差等。2.有機玻璃的制備：除了本實驗采用的本體聚合的方法制備有機玻璃外，還有一些類似的方法用于制備一些有特殊性能的有機玻璃。其中一種是高散射導光有機玻璃及其制備方法。該材料各組分重量百分含量是：苯乙烯15—20%，甲基丙烯酸甲酯48.3—84.6%，聚苯乙烯0.05—1%，引發(fā)劑0.2—0.4%，鏈轉(zhuǎn)移劑0.1—0.3%。先將聚苯乙烯溶于甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯混合液中，完全溶解后加入引發(fā)劑、鏈轉(zhuǎn)移劑；再在85—95。。下預聚至一定的粘度，然后將預聚物冷卻、灌漿入膜后在40—50。聚合30—40小時，最后在100。下處理1.5—2.5小時即可。該方法工藝簡單，聚合反應容易控制，材料的性能可調(diào)節(jié)，且光散射分布均勻，可用于將點、線光源轉(zhuǎn)化為線、面光源的場合。另一種含鉛防輻射有機玻璃的制備方法，屬于功能性高分子材料的聚合技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過對無機鉛鹽進行有機合成改性，合成有機羧酸鉛鹽，加入到甲基丙烯酸甲酯(MMA)、表面活性劑、助表面活性劑、水等組成的油包水型微乳液中，并在熱引發(fā)劑的條件下引發(fā)，聚合成有機玻璃板材。并對其性能測試，結(jié)果顯示微乳聚合制備的有機玻璃在沖擊強度、拉伸強度、透光率、折光率、玻璃化溫度、防輻射性能均優(yōu)于普通有機玻璃。提出了一種新的

合成功能高分子材料的方法，本方法工藝簡便，合成板材性能優(yōu)越，可以彌補無機防輻射玻璃板材之不足，有望成為一種實用的新型防輻射材料。3.DSC的測定：一種熱分析法。在程序控制溫度下，測量輸入到試樣和參比物的功率差（如以熱的形式）與溫度的關(guān)系。差示掃描量熱儀記錄到的曲線稱DSC曲線，它以樣品吸熱或放熱的速率，即熱流率dH/dt（單位毫焦/秒）為縱坐標，以溫度T或時間t為橫坐標，可以測定多種熱力學和動力學參數(shù)，例如比熱容、反應熱、轉(zhuǎn)變熱、相圖、反應速率、結(jié)晶速率、高聚物結(jié)晶度、樣品純度等。該法使用溫度范圍寬（-175?725。0、分辨率高、試樣用量少。適用于無機物、有機化合物及藥物分析°DSC和DTA儀器裝置相似，所不同的是在試樣和參比物容器下裝有兩組補償加熱絲，當試樣在加熱過程中由于熱效應與參比物之間出現(xiàn)溫差AT時，通過差熱放大電路和差動熱量補償放大器，使流入補償電熱絲的電流發(fā)生變化，當試樣吸熱時，補償放大器使試樣一邊的電流立即增大；反之，當試樣放熱時則使參比物一邊的電流增大，直到兩邊熱量平衡，溫差AT消失為止。換句話說，試樣在熱反應時發(fā)生的熱量變化，由于及時輸入電功率而得到補償，所以實際記錄的是試樣和參比物下面兩只電熱補償?shù)臒峁β手铍S時間t的變化關(guān)系。如果升溫速率恒定，記錄的也就是熱功率之差隨溫度T的變化關(guān)系。其工作原理的示意圖如下：記錄僅］一I套E圖L升溫速率對測定結(jié)果的影響圖記錄僅］一I套E圖L升溫速率對測定結(jié)果的影響圖2.樣品量對測定結(jié)果的影響相關(guān)的升溫速率和樣品的測定量對實驗的結(jié)果都有影響。如下圖所示:實驗部分：實驗目的，原理，詳細的實驗步驟見講義。實驗注意事項：本實驗最好采用機械攪拌，利用恒溫水浴槽加熱，加熱的溫度不要過高,維持在80°?90°即可，反應溫度最好不要超過90°。如反應的進程比較緩慢，也不要用加熱套高溫加熱，以防止產(chǎn)生的產(chǎn)品大部分附著于容器壁上，以防難以清洗三頸瓶。實驗的反應時間沒有具體明確的值，由溶液的粘稠度來判斷是否反應合適，溶液有一定的粘度，大約為甘油的兩倍即可。反應到此程度，稍微冷卻即可倒入模具中。實驗結(jié)束后要清洗反應的容器即三口頸瓶。由于有一部分的物質(zhì)殘留在瓶壁上，可利用三氯甲烷浸泡一段時間，再在回流的條件下微微加熱，最后回收三氯甲烷，利用試管刷清洗干凈容器即可。實驗結(jié)果分析：思考題:自動加速效應是怎樣產(chǎn)生的？對聚合反應有哪些影響？答：本體聚合進行到一定程度，體系粘度大大增加，大分子鏈的移動困難，而單體分子的擴散受到的影響不大。鏈引發(fā)和鏈增長反應照常進行，而增長鏈自由基的終止受到限制，結(jié)果使得聚合反應的速度增加，聚合反應分子量變大，出現(xiàn)自動加速效應。制備有機玻璃，各階