2025年浙江大學(xué)聚合反應(yīng)速率測(cè)定實(shí)驗(yàn)膨脹計(jì)法操作解析報(bào)告

日期：地點(diǎn)：西溪化學(xué)樓409一、試驗(yàn)?zāi)康暮鸵?guī)定(必填)三、重要儀器設(shè)備(必填)五、試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理二、試驗(yàn)內(nèi)容和原理(必填)六、試驗(yàn)成果與分析(必填) 1.掌握膨脹計(jì)法測(cè)定聚合反應(yīng)速率的原理和措施。2.理解動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和計(jì)算措施。R°+M→M°R,=k,[M'][M]聚合速率可以用單位時(shí)間內(nèi)單體消耗量或者聚合物生成量來(lái)表達(dá)，即聚合速度應(yīng)等于單體消失速度，只有增長(zhǎng)反應(yīng)才消耗大量單體，因此也等于增長(zhǎng)反應(yīng)速率。在低轉(zhuǎn)化率式中K為聚合反應(yīng)總速率常數(shù)。單體轉(zhuǎn)化為聚合物時(shí)，由于聚合物密度比單體密度大，體積將發(fā)生收縮。根據(jù)聚合時(shí)體積的變化，可以計(jì)算反應(yīng)轉(zhuǎn)化率。直接法有化學(xué)分析法、蒸發(fā)法、沉淀法。最常用的直接法是沉淀法，即在聚合過(guò)程中定期取樣，加沉淀劑使聚合物沉淀，然后分離、精制、干燥、稱重，求得聚合物量。間接法是測(cè)定聚合過(guò)程中比容、粘度、折光率、介電常數(shù)、吸取光譜等物性的變化，間接求其聚合物的量。膨脹計(jì)法的原理是運(yùn)用聚合過(guò)程中體積收縮與轉(zhuǎn)化率的線性關(guān)系。膨脹計(jì)是上部裝有毛細(xì)管的特殊聚合器，如圖2所示，體系的體積變化可直接從毛細(xì)管液面下降讀出。根據(jù)下式計(jì)算轉(zhuǎn)化率：式中C為轉(zhuǎn)化率。V'表達(dá)不一樣反應(yīng)時(shí)間t時(shí)體系體積收縮數(shù)，從膨脹計(jì)的毛細(xì)管刻度讀出；V表達(dá)該容量下單體100%轉(zhuǎn)化為聚合物時(shí)體積收縮數(shù)。式中d為密度，下標(biāo)M、P分別表達(dá)單體和聚合物。d=0.8957g/cm3,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)取dp?=1.179g/cm3。三、重要儀器設(shè)備儀器：儀器名稱規(guī)格數(shù)量定制加工一套燒杯一只一套一只一根一只試劑：試劑名稱規(guī)格用量甲基丙烯酸甲酯(MMA)過(guò)氧化二苯甲酰(BPO)重結(jié)晶丙酮050C0000圖1.轉(zhuǎn)化率~時(shí)間(C~t)曲線002.轉(zhuǎn)化率~時(shí)間曲線(見(jiàn)圖1):曲線方程為：y=0.0031x因此由斜率0.0031可以求得反應(yīng)速率R=0.0031若已知BPO在60℃下的ka及引起MMA的引起效率f(查得60℃時(shí)k=1.12×10??s?1,f=0.492),并且,則深入可求得k,/k:2=6.816L2·mol-12·min-2六六、討論及思索不夠高，具有阻聚雜質(zhì)。試驗(yàn)中也許是由稱量過(guò)程中混入雜質(zhì)，2.本試驗(yàn)應(yīng)注意哪些試驗(yàn)操作?反應(yīng)假如改在65℃下進(jìn)行，還應(yīng)注意哪些問(wèn)題?答：(1)試驗(yàn)操作時(shí)應(yīng)注意：③膨脹計(jì)內(nèi)要檢查有無(wú)氣泡④要明確誘導(dǎo)期的測(cè)量措施，在試驗(yàn)前理解⑥膨脹計(jì)需要完全插入恒溫槽內(nèi)，膨脹計(jì)內(nèi)的最高液面應(yīng)當(dāng)在恒溫槽液面如下⑦試驗(yàn)點(diǎn)數(shù)不能取太多(5或6個(gè)點(diǎn)),反應(yīng)時(shí)間不適宜超過(guò)30min。⑧反應(yīng)結(jié)束立即取出樣品，迅速使反應(yīng)器與毛細(xì)管分離，以免膨脹計(jì)粘結(jié)；用丙酮將反應(yīng)器與毛(2)若反應(yīng)改在65℃下進(jìn)行，則單體及聚合物的物性會(huì)發(fā)生對(duì)應(yīng)變化，計(jì)算單體100%轉(zhuǎn)化為聚合物時(shí)的體積收升高而變化，在處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算時(shí)要查取65℃下的ka和引起效率值才能得到對(duì)的的成果。3.查詢60℃下MMA的kp、kr,計(jì)算kp/k:12,與本試驗(yàn)成果對(duì)比，分析誤差產(chǎn)生原因并提出應(yīng)改則kp/kt2=0.9322L/2·mol-1/2·min-/2答：推導(dǎo)自由基反應(yīng)動(dòng)力課時(shí)，作了3個(gè)基本假定：鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)物影響、等活性、聚合度很大、穩(wěn)態(tài)。(1)鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)無(wú)影響：考慮鏈轉(zhuǎn)移只使分子量減少，并不影響速率，故在推導(dǎo)動(dòng)力學(xué)方程時(shí)暫忽視。(2)等活性假定：作等活性假設(shè)，即鏈自由基的活性與鏈長(zhǎng)基本無(wú)關(guān)，或鏈增長(zhǎng)過(guò)程中各步增長(zhǎng)反應(yīng)速率(3)長(zhǎng)鏈假定：假定高分子聚合度很大，用于引起的單體遠(yuǎn)少于增長(zhǎng)所消耗的單體，因此，聚合總(