高分子實(shí)驗(yàn)教案分享

1、高分子實(shí)驗(yàn)內(nèi)容授課順 序第幾周授課時(shí)間實(shí)驗(yàn)內(nèi)容需要學(xué)時(shí)數(shù)16星期六 全天高分子實(shí)驗(yàn)室的基本知識(shí)、儀器交接227星期六 全天乙酸乙烯酯的溶液聚合638星期六 全天ST/DVB的分散聚合849星期六 全天苯乙烯的懸浮聚合6510星期六 全天乙酸乙烯酯的乳液聚合（白乳膠的制備）6611星期六 全天粘度法測定聚合物的粘均分子量6712星期六 全天文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)8813星期六 全天纖維細(xì)度、強(qiáng)度的測定4914星期六 全天GPC法測定聚合物的分子量及分子量分布41015星期六 全天光學(xué)顯微鏡法觀察聚合物的結(jié)晶形態(tài)4高分子實(shí)驗(yàn)教案授課題目一乙酸乙烯酯的溶液聚合授課類型實(shí)驗(yàn)課首次授課時(shí)間年 月 日學(xué) 時(shí)6教學(xué)目標(biāo)1

2、、掌握高分子溶液聚合的原理和特點(diǎn)；2、掌握通過溶液聚合法制備聚乙酸乙烯酯的操作過程。重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：溶液聚合的特點(diǎn)難點(diǎn)：溶液聚合中溶劑的選擇教學(xué)手段與方法教學(xué)手段板書教學(xué)方法指導(dǎo)練習(xí)法教學(xué)過程：（包括授課思路、過程設(shè)計(jì)、講解要點(diǎn)及各部分具體內(nèi)容、時(shí)間分配等）一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解高分子溶液聚合的原理和特點(diǎn)；2、掌握通過溶液聚合法制備聚乙酸乙烯酯的操作過程。二. 原理     溶液聚合一般具有反應(yīng)均勻、聚合熱易散發(fā)、反應(yīng)速度及溫度易控制、分子量分布均勻等優(yōu)點(diǎn)。在聚合過程中存在向溶劑鏈轉(zhuǎn)移的反應(yīng)，使產(chǎn)物分子量降低。因此，在選擇溶劑時(shí)必須注意溶劑的活性大小。各種溶劑的

3、鏈轉(zhuǎn)移常數(shù)變動(dòng)很大，水為零，苯較小，鹵代烴較大。一般根據(jù)聚合物分子量的要求選擇合適的溶劑。另外還要注意溶劑對(duì)聚合物的溶解性能，選用良溶劑時(shí)，反應(yīng)為均相聚合，可以消除凝膠效應(yīng)，遵循正常的自由基動(dòng)力學(xué)規(guī)律。選用沉淀劑時(shí)，則成為沉淀聚合，凝膠效應(yīng)顯著。產(chǎn)生凝膠效應(yīng)時(shí)，反應(yīng)自動(dòng)加速，分子量增大。    聚醋酸乙烯酯在輕工、造紙、建筑等工業(yè)部門有著廣泛的應(yīng)用。目前合成聚醋酸乙烯酯多采用乳液聚合、分散聚合等，如要進(jìn)一步醇解成聚乙烯醇,則采用溶液聚合的方法。本實(shí)驗(yàn)以甲醇為溶劑進(jìn)行醋酸乙烯酯的溶液聚合。根據(jù)反應(yīng)條件的不同，如溫度、引發(fā)劑量、溶劑等的不同可得到分子量從2000到幾萬

4、的聚醋酸乙烯酯。聚合時(shí)，溶劑回流帶走反應(yīng)熱，溫度平穩(wěn)。但由于溶劑引入，大分子自由基和溶劑易發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)使分子量降低。    醋酸乙烯酯在溶液聚合中分子量的控制是關(guān)鍵。由于醋酸乙烯酯自由基活性較高，容易發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移，反應(yīng)大部分在醋酸基的甲基處反應(yīng)，形成支鏈或交聯(lián)產(chǎn)物。除此之外，還向單體、溶劑等發(fā)生鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)。所以在選擇溶劑時(shí)，必須考慮對(duì)單體、聚合物、分子量的影響，選取適當(dāng)?shù)娜軇?。溶劑的選擇要注意對(duì)單體及引發(fā)劑溶解性，鏈轉(zhuǎn)移常數(shù)，沸點(diǎn)等條件。溫度對(duì)聚合反應(yīng)也是一個(gè)重要的因素。隨溫度的升高，反應(yīng)速度加快，分子量降低，同時(shí)引起鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)速度增加，所以必須選擇適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)溫度

5、。三. 儀器和試劑 1. 儀器三口瓶 1支磨口冷凝管 1支攪拌器 1套聚四氟乙烯攪拌套管 1套超級(jí)恒溫槽 1個(gè)攪拌槳（聚四氟乙烯）1支溫度計(jì)1支量筒 1支2. 試劑醋酸乙烯酯（VAC）化學(xué)純偶氮二異丁腈（AIBN）化學(xué)純甲醇化學(xué)純四. 實(shí)驗(yàn)步驟 1、安裝置：三頸瓶(250mL)、攪拌器、溫度計(jì)、冷凝管、恒溫水浴裝置。 2、加料：50mL新鮮蒸餾的醋酸乙烯酯，AIBN 的甲醇溶液（0.21g AIBN 溶于40mL 甲醇）依次加入三頸瓶中。3、反應(yīng)：開動(dòng)攪拌，加熱升溫，恒溫控制在62，反應(yīng)3小時(shí)；之后升溫到65，繼續(xù)反應(yīng)半小時(shí)。反應(yīng)完畢迅速將產(chǎn)物倒在干凈燒杯中冷卻停止反應(yīng)，并及時(shí)用甲醇等溶劑清洗

6、燒瓶。實(shí)驗(yàn)過程中注意控制溫度，溫度對(duì)溶液聚合的速度有重要影響。4、后處理：取2g左右產(chǎn)物在干燥箱中烘干至恒重（100,3060min），計(jì)算固含量與單體轉(zhuǎn)化率。也可以取一滴（需準(zhǔn)確測定質(zhì)量）用兩塊玻璃板壓膜，這樣可以干燥的更快。五. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和處理1、 產(chǎn)品外觀： 產(chǎn)量： 2、 固含量與單體轉(zhuǎn)化率的計(jì)算：項(xiàng)目結(jié)果干燥的樣品質(zhì)量固含量單體轉(zhuǎn)化率思考題、討論題、作業(yè)1、溶液聚合的特點(diǎn)及影響因素？ 溶液聚合一般具有反應(yīng)均勻、聚合熱易散發(fā)、反應(yīng)速度及溫度易控制、分子量分布均勻等特點(diǎn)。影響因素有溫度、引發(fā)劑量、溶劑等。2、如何選擇溶劑，本實(shí)驗(yàn)為什么選擇甲醇作為溶劑？溶劑選擇的要求：1）對(duì)單體及引發(fā)劑溶解

7、性好，2）鏈轉(zhuǎn)移常數(shù)不大；3）合適的沸點(diǎn)以滿足聚合反應(yīng)條件，一般通過溶劑回流移除反應(yīng)熱；4）溶劑易從聚合產(chǎn)物中除去；5）毒性小。3. 聚合過程中，哪些因素會(huì)導(dǎo)致聚合物支化度的增加？教 學(xué) 后 記反應(yīng)完畢迅速將產(chǎn)物倒在干凈燒杯中冷卻停止反應(yīng)，并及時(shí)用甲醇等溶劑清洗燒瓶。授課題目二ST/DVB的分散聚合授課類型實(shí)驗(yàn)課首次授課時(shí)間 年 月 日學(xué) 時(shí)8教學(xué)目標(biāo)1. 掌握高分子分散聚合的原理和特點(diǎn)。2. 掌握通過分散聚合法制備苯乙烯/二乙烯基苯的共聚物的操作過程。重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：分散聚合的原理難點(diǎn)：分散聚合中微粒粒徑的控制 教學(xué)手段與方法教學(xué)手段板書教學(xué)方法指導(dǎo)練習(xí)法教學(xué)過程：（包括授課思路、過程設(shè)計(jì)、

8、講解要點(diǎn)及各部分具體內(nèi)容、時(shí)間分配等）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 掌握高分子分散聚合的原理和特點(diǎn)。2. 掌握通過分散聚合法制備苯乙烯/二乙烯基苯的共聚物的操作過程。二、實(shí)驗(yàn)原理 分散聚合是一種廣泛適用的獲得形態(tài)可控聚合物分散體系的聚合反應(yīng)方法。分散聚合是一種特殊類型的沉淀聚合反應(yīng)，開始前單體、引發(fā)劑和分散劑均溶解在反應(yīng)介質(zhì)中，一旦反應(yīng)開始聚合物就以類似于乳液聚合中粒子形成的方式均相成核。當(dāng)聚合物鏈達(dá)到臨界值后便會(huì)從反應(yīng)介質(zhì)中分離出來，并借助于分散劑穩(wěn)定地懸浮在有機(jī)溶劑中。反應(yīng)結(jié)束時(shí)整個(gè)體系呈有機(jī)溶劑和聚合物粒子均勻分散的多相狀態(tài)。聚合物粒子的大小主要取決于所形成的聚合物在介質(zhì)中的溶解性。分散聚合生成聚

9、合物粒子的大小主要取決于所形成的聚合物在介質(zhì)中的溶解性。介質(zhì)對(duì)聚合物的溶解性越好，聚合物鏈的凝聚越遲發(fā)生，所得聚合物粒子尺寸越大；介質(zhì)對(duì)聚合物的溶解性越差，聚合物鏈的凝聚越易發(fā)生，所得聚合物粒子尺寸越小。微米級(jí)的聚合物粒子很難由傳統(tǒng)的乳液聚合（0.050.7 m）和懸浮聚合（501000 m）來獲得，而利用分散聚合則很容易獲得微米級(jí)的聚合物粒子。用分散聚合法制備的單分散微米級(jí)聚合物微球不但廣泛應(yīng)用于高檔涂料特種粘合劑及精細(xì)化工產(chǎn)品等，而且在某些高新技術(shù)領(lǐng)域，如生物工程醫(yī)學(xué)處理免疫檢驗(yàn)信息產(chǎn)業(yè)高效液相色譜等，也顯示出了良好的應(yīng)用前景。分散聚合具有與沉淀聚合及乳液聚合相類似的特點(diǎn)，但又完全不同于這

10、兩種聚合方法。沉淀聚合既可以在有機(jī)溶劑中進(jìn)行又可以在純單體液中進(jìn)行，并在體系中產(chǎn)生不溶性聚合物。例如甲基丙烯酸甲酯可以在環(huán)己烯丙烯腈或氯乙烯中進(jìn)行沉淀聚合，反應(yīng)在聚合過程中可以觀察到自加速聚合反應(yīng)，這是由于在反應(yīng)體系中增長的聚合物鏈粘度增大限制了正常的鏈終止過程而引起凝膠化效應(yīng)的結(jié)果。在分散聚合反應(yīng)中由于用兩親性接枝或嵌段共聚物作分散劑可以使不溶性的聚合物穩(wěn)定地分散于連續(xù)相中，實(shí)際上一般分散聚合都可以看作是一種特殊的沉淀聚合，只是在分散聚合體系中可以阻止微粒聚集并控制微粒尺寸。本實(shí)驗(yàn)以乙醇/水混合溶劑為介質(zhì)，以聚乙烯吡咯烷酮為穩(wěn)定劑來進(jìn)行苯乙烯/二乙烯苯的分散聚合，以獲得單分散聚合物粒子。三、

11、儀器和試劑1. 儀器：三口瓶1只量筒2只攪拌器1套磨口冷凝管1只超級(jí)恒溫槽1只聚四氟乙烯攪拌套管1套溫度計(jì)1支攪拌槳（不銹鋼）1支2. 試劑：苯乙烯化學(xué)純聚乙烯吡咯烷酮 化學(xué)純偶氮二異丁腈化學(xué)純乙醇化學(xué)純二乙烯基苯化學(xué)純?nèi)ルx子水四、實(shí)驗(yàn)步驟 1. 安裝置：三頸瓶（250 ml）、攪拌器、導(dǎo)氣管、溫度計(jì)、冷凝管。2. 加料：稱量0.36 g聚乙烯吡咯烷酮（PVP）于250 ml三口燒瓶中，加入42 ml無水乙醇和8ml蒸餾水于三口瓶中。攪拌使溶液澄清后，加入溶有0.12 g偶氮二異丁腈（AIBN）和1.5 ml二乙烯基苯（DVB）的苯乙烯單體(13.2mL)溶液，再攪拌使之形成均相體系。3. 反

12、應(yīng)：通氮?dú)?0 min后，將反應(yīng)瓶置于70 恒溫水浴中，開動(dòng)攪拌器，持續(xù)反應(yīng)4 h。4. 后處理：用去離子水與無水乙醇各洗滌一遍，抽濾，干燥（100,3060min），稱重計(jì)算單體轉(zhuǎn)化率。假若生成的產(chǎn)品粒度非常小，則要將生成的聚合物乳液先用超聲波清洗器震蕩15 min，然后用離心機(jī)離心沉降，傾去上層清液，下層微球再用無水乙醇分散、離心沉降，傾去上層清液，如此重復(fù)三次得到聚合物微球。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和處理1. 產(chǎn)品外觀： 產(chǎn)量： 2. 固含量與單體轉(zhuǎn)化率的計(jì)算：項(xiàng)目結(jié)果干燥的樣品質(zhì)量單體轉(zhuǎn)化率思考題、討論題、作業(yè)1分散聚合與沉淀聚合有哪些不同？分散聚合具有與沉淀聚合相類似的特點(diǎn)，但又完全不同于這種聚

13、合方法。分散聚合是一種特殊類型的沉淀聚合反應(yīng)，開始前單體引發(fā)劑和分散劑均溶解在反應(yīng)介質(zhì)中，一旦反應(yīng)開始聚合物就以類似于乳液聚合中粒子形成的方式均相成核。當(dāng)聚合物鏈達(dá)到臨界值后便會(huì)從反應(yīng)介質(zhì)中分離出來，并借助于分散劑穩(wěn)定地懸浮在有機(jī)溶劑中。反應(yīng)結(jié)束時(shí)整個(gè)體系呈有機(jī)溶劑和聚合物粒子均勻分散的多相狀態(tài)。而沉淀聚合既可以在有機(jī)溶劑中進(jìn)行又可以在純單體液中進(jìn)行，并在體系中產(chǎn)生不溶性聚合物。2分散聚合所得粒子大小主要取決于何種因素？聚合物粒子的大小主要取決于所形成的聚合物在介質(zhì)中的溶解性。教 學(xué) 后 記授課題目三苯乙烯的懸浮聚合授課類型實(shí)驗(yàn)課首次授課時(shí)間 年 月 日學(xué) 時(shí)6教學(xué)目標(biāo)1、掌握高分子懸浮聚合的

14、原理和特點(diǎn)；2、掌握通過懸浮聚合法制備聚苯乙烯的操作過程。重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：懸浮聚合的聚合機(jī)理難點(diǎn)：分散劑的選擇 教學(xué)手段與方法教學(xué)手段板書教學(xué)方法指導(dǎo)練習(xí)法教學(xué)過程：（包括授課思路、過程設(shè)計(jì)、講解要點(diǎn)及各部分具體內(nèi)容、時(shí)間分配等）一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、掌握高分子懸浮聚合的原理和特點(diǎn)；2、掌握通過懸浮聚合法制備聚苯乙烯的操作過程。二. 實(shí)驗(yàn)原理   懸浮聚合是工業(yè)生產(chǎn)常用的一種聚合方式。懸浮聚合實(shí)質(zhì)上是借助于較強(qiáng)烈的攪拌和懸浮劑的作用，將不溶于水的單體分散在介質(zhì)，單體分散成直徑為0.015 mm的小液滴的形式進(jìn)行的本體聚合，在每一個(gè)小液滴內(nèi)，單體的聚合過程與本體聚合相似，遵循自

15、由基聚合一般機(jī)理，具有與本體聚合相同的動(dòng)力學(xué)過程。懸浮聚合一般由單體、引發(fā)劑、水、分散劑四個(gè)基本組分組成。從單體液滴轉(zhuǎn)變?yōu)榫酆衔锕腆w粒子,中間經(jīng)過聚合物單體粘性粒子階段,為了防止粒子相互粘接在一起，體系中需另加分散劑，以便在粒子表面形成保護(hù)膜。分散劑能夠調(diào)節(jié)聚合體系的表面張力、粘度、避免單體液滴在水相中粘結(jié)。分散劑類型有水溶性高分子物質(zhì)與不溶于水的無機(jī)物，由于分散劑的作用機(jī)理不同，在選擇分散劑的各類和確定分散劑用量時(shí)，要隨聚合物種類和顆粒要求而定，如顆粒大小、形狀、樹脂的透明性和成膜性能等。同時(shí)也要注意合適的攪拌強(qiáng)度和轉(zhuǎn)速，水與單體比等。 懸浮聚合的優(yōu)點(diǎn)：易散熱，反應(yīng)溫度便于控制；所得聚合物分

16、子量較溶液聚合產(chǎn)物高；產(chǎn)物中雜質(zhì)含量較乳液聚合時(shí)低；后處理工序比溶液聚合、乳液聚合簡單，球狀或珠狀產(chǎn)物可直接加工使用。本實(shí)驗(yàn)采用苯乙烯為單體，偶氮二異丁腈（AIBN）為引發(fā)劑、聚乙烯醇為懸浮劑、水為介質(zhì)，按自由基歷程進(jìn)行懸浮聚合。三. 儀器和藥品 1. 儀器三口瓶1只電爐1只球形冷凝管1支溫度計(jì)1支平板攪拌器1副玻璃棒1根燒杯2只玻璃漏斗1只量筒2只吸濾紙、布氏漏斗公用1套2. 試劑苯乙烯（新鮮蒸餾） 化學(xué)純1%的聚乙烯醇溶液 化學(xué)純AIBN（重結(jié)晶）化學(xué)純蒸餾水四. 實(shí)驗(yàn)步驟 1、安裝置：三頸瓶(250mL)、攪拌器、導(dǎo)氣管、溫度計(jì)、冷凝管、恒溫水浴裝置。安裝時(shí)攪拌器裝在支管正中，不要與壁碰

17、撞，攪拌時(shí)要平穩(wěn)，支管下裝有加熱水浴， (冷凝管可待料加入支管后再安上)。 2、加料：準(zhǔn)確稱取0.22gAIBN放于100ml錐形瓶中。再用移液管按配方量取8ml苯乙烯，加入錐形瓶中。輕輕振動(dòng)，待AIBN完全溶解于苯乙烯后將溶液加入三口瓶中。再加入15ml的濃度為1%的聚乙烯醇溶液。最后用60ml無離子水分別沖洗錐形瓶和量筒后加入三口瓶中。3、反應(yīng)：啟動(dòng)攪拌器并控制在一恒定轉(zhuǎn)速，在20-30分鐘內(nèi)將溫度升至85-90，開始聚合反應(yīng)。反應(yīng)時(shí)注意調(diào)整攪拌器轉(zhuǎn)速，保持速度快而均勻，使單體在水中分散成為大小均勻的珠粒。通過冷凝水。在整個(gè)過程中除了要控制好反應(yīng)溫度外，關(guān)鍵是要控制好攪拌速度。尤其是反應(yīng)一

18、個(gè)多小時(shí)以后，體系中分散的顆粒變得發(fā)粘（為什么？），這時(shí)攪拌速度如果忽快忽慢或者停止都會(huì)導(dǎo)致顆粒粘在一起，或粘在攪拌器形成結(jié)塊，致使反應(yīng)失敗。所以反應(yīng)中一定要控制好攪拌速度。可在反應(yīng)后期將溫度升至反應(yīng)溫度上限，以加快反應(yīng)，提高轉(zhuǎn)化率。反應(yīng)1.5-2h小時(shí)后，可用吸管吸取少量顆粒與表面皿中進(jìn)行觀察，如顆粒變硬發(fā)脆，可結(jié)束反應(yīng)。4、后處理：停止加熱，撤出加熱器，一邊攪拌以便用冷水將聚合體系冷卻至室溫（為什么？）。停止攪拌，取下三口瓶。產(chǎn)品用布氏漏斗濾干，并用熱水洗數(shù)次（為什么？）。最后在鼓風(fēng)干燥箱烘干（100,3060min），觀察聚合物珠粒形狀，稱重并計(jì)算產(chǎn)率。五. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和處理1、產(chǎn)品外觀：

19、 產(chǎn)量： 2、單體轉(zhuǎn)化率的計(jì)算：項(xiàng)目結(jié)果干燥的樣品質(zhì)量單體轉(zhuǎn)化率思考題、討論題、作業(yè)1、懸浮聚合成敗的關(guān)鍵何在？ 懸浮聚合控制的關(guān)鍵包括良好的攪拌、合適的分散劑類型以及用量、適宜的油水比（單體/水的體積比）。2、在懸浮聚合中如何控制聚合物顆粒的粒度？ 通過攪拌來控制聚合物顆粒的粒度；攪拌太快得到珠粒很小甚至粉末的聚合物，攪拌太慢則得到顆粒很大的聚合物甚至黏結(jié)成塊使實(shí)驗(yàn)失敗。教 學(xué) 后 記注意事項(xiàng) ：1攪拌太激烈時(shí)，易生成砂粒狀聚合體；攪拌太慢時(shí)，易生成結(jié)塊，附著在反應(yīng)器內(nèi)壁或攪拌棒上；2是否能獲得均勻的珍珠狀聚合物與攪拌速度的確定有密切的關(guān)系。聚合過程中，不宜隨意改變攪拌速度。授課題目四乙酸乙

20、烯酯的乳液聚合（白乳膠的制備）授課類型實(shí)驗(yàn)課首次授課時(shí)間 年 月 日學(xué) 時(shí)8教學(xué)目標(biāo)1、熟悉乳液聚合原理以及體系中所加各組分的作用；2、掌握乙酸乙烯酯乳液聚合的實(shí)施方法，制備白乳膠。重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：乳液聚合的機(jī)理難點(diǎn)：在乳液聚合中乳化劑的作用 教學(xué)手段與方法教學(xué)手段板書教學(xué)方法指導(dǎo)練習(xí)法教學(xué)過程：（包括授課思路、過程設(shè)計(jì)、講解要點(diǎn)及各部分具體內(nèi)容、時(shí)間分配等）一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉乳液聚合原理以及體系中所加各組分的作用；2、掌握乙酸乙烯酯乳液聚合的實(shí)施方法，制備白乳膠。二. 實(shí)驗(yàn)原理 乳液聚合是將不溶于水或微溶于水的單體在強(qiáng)烈的機(jī)械攪拌作用及乳化劑的作用下與水形成乳狀液，在水溶性引發(fā)下進(jìn)行的聚

21、合反應(yīng)。其主要成份是單體、水、引發(fā)劑和乳化劑。引發(fā)劑常采用水溶性引發(fā)劑。乳液聚合與懸浮聚合相似，都是將油溶性單體分散在水中進(jìn)行聚合反應(yīng)，因而也具有導(dǎo)熱容易、聚合反應(yīng)溫度易控制的優(yōu)點(diǎn)，但與懸浮聚合有著顯著的不同，在乳液聚合中，單體雖然同樣是以單體液滴和單體膠束形式分散在水中的，但由于采用的是水溶性引發(fā)劑，因而聚合反應(yīng)不是發(fā)生在單體液滴內(nèi)，而是發(fā)生在增溶膠束內(nèi)形成的乳膠粒內(nèi)。乳液聚合能在高聚合速率下獲得高分子量的聚合物，且聚合反應(yīng)溫度通常都較低。乳化劑是乳液聚合的重要組份，它可以使互不相溶的油水兩相，轉(zhuǎn)變?yōu)橄喈?dāng)穩(wěn)定難以分層的乳濁液。乳化劑分子一般由親水的極性基團(tuán)和疏水的非極性基團(tuán)構(gòu)成，根據(jù)極性基團(tuán)

22、的性質(zhì)可以將乳化劑分為陽離子型、陰離子型、兩性和非離子型四類。     乳液聚合的反應(yīng)機(jī)理不同于一般的自由基聚合，其聚合速率及聚合度式可表示如下：     式中N為乳膠粒數(shù)，NA是阿佛加德羅常數(shù)。由此可見，聚合速率與引發(fā)速率無關(guān)，而取決于乳膠粒數(shù)。乳膠粒數(shù)的多少與乳化劑濃度有關(guān)。增加乳化劑濃度，即增加乳膠粒數(shù)，可以同時(shí)提高聚合速度和分子量。而在本體、溶液和懸浮聚合中，使聚合速率提高的一些因素，往往使分子量降低。所以乳液聚合具有聚合速率快、分子量高的優(yōu)點(diǎn)。 本實(shí)驗(yàn)采用水溶性的過硫酸鹽為引發(fā)劑來制備聚醋酸乙烯酯。為使反

23、應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行，單體和引發(fā)劑均需分批加入。聚合中常用的乳化劑是聚乙烯醇(PVA)。另外由于醋酸乙烯酯聚合反應(yīng)放熱較大，反應(yīng)溫度上升顯著，一次投料法要想獲得高濃度的穩(wěn)定乳液比較困難，故一般采用分批加入引發(fā)劑或者單體的方法。實(shí)驗(yàn)中還常采用兩種乳化劑合并使用，其乳化效果和穩(wěn)定性比單獨(dú)使用一種好。本實(shí)驗(yàn)采用 PVA-1788和OP-10兩種乳化劑。三. 實(shí)驗(yàn)儀器及藥品 1. 儀器：三口瓶1個(gè)攪拌器1套超級(jí)恒溫槽1只量筒3只球形冷凝管1只燒杯3只溫度計(jì)1支玻璃棒1根2. 試劑：醋酸乙烯酯（新鮮蒸餾）： 化學(xué)純過硫酸鉀 化學(xué)純10 %的聚乙烯醇（PVA-1788）溶液化學(xué)純OP-10（烷基酚的環(huán)氧乙烷縮合物）

24、化學(xué)純碳酸氫鈉化學(xué)純蒸餾水化學(xué)純四. 實(shí)驗(yàn)步驟 1、實(shí)驗(yàn)裝置：三頸瓶(250mL)、攪拌器、導(dǎo)氣管、溫度計(jì)、冷凝管、恒溫水浴裝置。2、加料：在裝有攪拌器、回流冷凝管及溫度計(jì)的三口瓶中加入30mL 聚乙烯醇，0.8mL乳化劑OP-10，12mL 蒸餾水，5mL乙酸乙烯酯和2mL過硫酸鉀水溶液(0.1g過硫酸鉀溶解于8mL水中)。3、反應(yīng)：開動(dòng)攪拌，逐漸加熱至70并保持恒溫。如果溫度過高會(huì)造成單體損失。然后在2hr內(nèi)有冷凝管上端用滴管滴加剩余的27mL單體和6mL引發(fā)劑，保持反應(yīng)溫度到無回流時(shí)，逐步升溫，以不產(chǎn)生大量泡沫為準(zhǔn)，最后升到90，繼續(xù)反應(yīng)到無回流為止停止反應(yīng)。4、后處理：停止加熱，冷卻到

25、50后，若pH4，則滴加10%碳酸氫鈉溶液，調(diào)至pH 為45時(shí)，攪拌均勻、出料。觀察乳液外觀，取2g乳液放在干燥箱中于100下干燥至恒重(約3060min)，計(jì)算固含量和轉(zhuǎn)化率。五. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和處理1、產(chǎn)品外觀： 產(chǎn)量： 2、固含量與單體轉(zhuǎn)化率的計(jì)算：項(xiàng)目結(jié)果干燥的樣品質(zhì)量固含量單體轉(zhuǎn)化率思考題、討論題、作業(yè)1、在乳液聚合過程中，乳化劑的作用是什么？ 乳化劑是乳液聚合的重要組份，它可以使互不相溶的油-水兩相，轉(zhuǎn)變?yōu)橄喈?dāng)穩(wěn)定難以分層的乳濁液。當(dāng)乳化劑分子在水相中達(dá)到一定濃度，即到達(dá)臨界膠束濃度（ CMC ）值后，體系開始出現(xiàn)膠束，膠束是乳液聚合的主要場所。2、乳液聚合中反應(yīng)速率取決于那種因素，為

26、什么？  教 學(xué) 后 記注：配制10聚乙烯醇水溶液的方法：將3.75克醇解度為88%的聚乙烯醇溶解在34 mL水中，最好先浸泡一段時(shí)間，然后在沸水中完全溶解。授課題目五粘度法測聚合物的分子量授課類型實(shí)驗(yàn)課首次授課時(shí)間 年 月 日學(xué) 時(shí)6教學(xué)目標(biāo)1. 掌握粘度法測聚合物分子量的原理，加深理解粘均相對(duì)分子質(zhì)量的物理意義。2. 掌握粘度法測聚合物分子量的實(shí)驗(yàn)方法，學(xué)會(huì)烏氏粘度計(jì)的使用以及測定結(jié)果的數(shù)據(jù)處理。重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：粘度法測聚合物分子量的原理難點(diǎn)：粘度法測聚合物分子量的數(shù)據(jù)處理教學(xué)手段與方法教學(xué)手段板書教學(xué)方法指導(dǎo)練習(xí)法教學(xué)過程：（包括授課思路、過程設(shè)計(jì)、講解要點(diǎn)及各部分具體內(nèi)容、時(shí)

27、間分配等）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?： 二、實(shí)驗(yàn)原理 分子量是表征高分子化合物特性的基本參數(shù)之一。測定高聚分子量的方法很多，其中粘度法測分子量設(shè)備簡單，操作方便，有相當(dāng)好的實(shí)驗(yàn)精度。粘度法測分子量是一種相對(duì)的方法，其測聚合物分子量的范圍在104107之間。因?yàn)榇朔ㄖ兴玫奶匦哉扯扰c分子量的經(jīng)驗(yàn)方程是要用其它方法來確定。當(dāng)高聚物不同，溶劑不同，分子量范圍不同時(shí)，就要用不同的經(jīng)驗(yàn)方程式。與低分子不同，聚合物溶液，甚至在極稀的情況下，仍具有較大的粘度，并且其粘度值與分子量有關(guān)，因此可利用這一特性來測定聚合物的分子量。粘度是分子運(yùn)動(dòng)時(shí)內(nèi)摩擦力的量度，因而溶液濃度增加，分子間相互作用力增加，運(yùn)動(dòng)時(shí)阻力就增大?？捎枚?/p>

28、種方式來表示溶液的粘度，各種粘度符號(hào)及物理意義見下表：名詞與符號(hào) 物理意義 純?nèi)軇┱扯? 溶劑分子與溶劑分子間的內(nèi)摩擦表現(xiàn)出來的粘度 溶液粘度溶劑分子與溶劑分子之間、高分子與高分子之間和高分子與溶劑分子之間，三者內(nèi)摩擦的綜合表現(xiàn) 相對(duì)粘度r r=/0, 表示溶液粘度與純?nèi)軇┱扯鹊南鄬?duì)值，是一個(gè)無量綱的量增比粘度sp sp=(-0)/ 0=/0-1=r-1溶液粘度比純?nèi)軇┱扯仍黾拥谋稊?shù)，是一個(gè)無量綱的量比濃粘度sp/C 單位濃度下所顯示出的粘度，量綱是濃度的倒數(shù) dl/g溶液的粘度與溶液的濃度有關(guān)，為了消除粘度對(duì)濃度的依賴性，定義了特性粘度。它表示單位質(zhì)量聚合物在溶液中所占流體力學(xué)體積的大小，其

29、值與聚合物濃度無關(guān)，量綱是濃度的倒數(shù)，定義式如下： （1）特性粘度的大小受下列因素影響： （1）分子量：線型或輕度交聯(lián)的聚合物分子量增大，增大。 （2）分子形狀：分子量相同時(shí)，支化分子的形狀趨于球形，較線型分子的小。 （3）溶劑特性：聚合物在良溶劑中，大分子較伸展，較大，而在不良溶劑中，大分子較卷曲，較小。 （4）溫度：在良溶劑中，溫度升高，對(duì)影響不大，而在不良溶劑中，若溫度升高使溶劑變?yōu)榱夹?，則增大。 當(dāng)聚合物的化學(xué)組成、溶劑、溫度確定以后，的值只與聚合物的分子量有關(guān)。因此如果能建立分子量與特性粘度之間的關(guān)系，就可以通過測定聚合物的特性粘度得到聚合物的分子量，這就是粘度法測分子量的理論依據(jù)。

30、聚合物的特性粘度與分子量的關(guān)系通常用馬克-豪溫（Mark-Houwink）經(jīng)驗(yàn)公式來表示： （2）這是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)方程，只有在相同溶劑，相同溫度，相同分子形狀的情況下才可以用來比較聚合物分子量的大小。式中K，需經(jīng)絕對(duì)的分子量測定方法如滲透壓法、光散射法等校訂后才可使用。聚合物的K、值可以查閱聚合物手冊(cè)。對(duì)于大多數(shù)聚合物來說，值一般在0.51.0之間，在良溶劑中值較大，接近0.8。溶劑能力減弱時(shí)，值降低，在溶液中，=0.5。在稀溶液范圍內(nèi)，溶液粘度和對(duì)數(shù)粘度與聚合物的濃度有一定的線性關(guān)系，常用如下兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式表示： （3） （4）式3和4分別稱為Huggins和Kraemer方程，其中k與均為常數(shù)，

31、 k稱為哈金斯參數(shù)。對(duì)于柔性鏈聚合物良溶劑體系，k1/3，k+= l/2。如果溶劑變劣，k 變大；如果聚合物有支化，隨支化度增高而顯著增加。如果用或?qū)作圖并外推到c0（即無限稀釋），兩條直線會(huì)在縱坐標(biāo)上交于一點(diǎn)，其共同截距即為特性粘度，如圖1所示。實(shí)驗(yàn)上常測定56個(gè)不同濃度溶液粘度，然后根據(jù)上式外推至c=0，這便是常說的外推法。圖1外推法求特性粘度在測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)，可通過泊肅葉(Poiseuille)公式計(jì)算粘度：         

32、;            (5) 式中為液體的粘度；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，(5)式可以寫成下式                &#

33、160;             (6) 式中B<1，當(dāng)流出的時(shí)間t在2 min左右(大于100 s)，該項(xiàng)(亦稱動(dòng)能校正項(xiàng))可以從略。又因通常測定是在稀溶液中進(jìn)行(C<1×10-2 g·cm-3)，所以溶液的密度和溶劑的密度近似相等，因此可將r寫成:                 &

34、#160;           (7) 式中，t為溶液的流出時(shí)間；t0為純?nèi)軇┑牧鞒鰰r(shí)間。所以通過測定溶劑和溶液在毛細(xì)管中的流出時(shí)間，從(7)式可求得r，再由圖1求得。   三、儀器和試劑1. 儀器恒溫槽裝置1套烏氏粘度計(jì)1套有刻度5、10 mL移液管各1支25 mL容量瓶1只吸耳球1只醫(yī)用膠管及自由夾若干2. 試劑聚丙烯腈樣品NN-二甲基甲酰胺（DMF）A.R.本實(shí)驗(yàn)采用烏氏粘度計(jì)，又叫氣承懸柱式粘度計(jì)，由奧氏粘度計(jì)改進(jìn)而得。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)，

35、其構(gòu)造如圖2所示。當(dāng)把液體吸到G球后，放開C管，使其通大氣，因而D球內(nèi)液體下降，形成毛細(xì)管內(nèi)為氣承懸液柱，使液體流出毛細(xì)管時(shí)沿管壁流下，避免產(chǎn)生湍流的可能，同時(shí)B管中的流動(dòng)壓力與A管中液面高度無關(guān)。因而不像奧氏粘度計(jì)那樣，每次測定，溶液體積必須嚴(yán)格相同。粘度計(jì)由于不小心被傾斜所引起的誤差亦不如奧氏粘度計(jì)大，故能在粘度計(jì)內(nèi)多次稀釋，進(jìn)行不同濃度的溶液粘度的測定。烏氏粘度計(jì)的三條管中，B、C管較細(xì)，極易折斷，拿粘度計(jì)時(shí)不能拿著它們，應(yīng)拿A管，固定粘度計(jì)于恒溫槽時(shí)，鐵夾也只許夾住A管。四、實(shí)驗(yàn)步驟1聚合物溶液的配制圖2 烏氏粘度計(jì)結(jié)構(gòu)用25 mL容量瓶配制待測聚合物溶液，于測定前數(shù)天配好。為控制測定

36、過程中 r在1.22.0之間，聚合物濃度一般為0.0010.01 g/mL。本實(shí)驗(yàn)聚合物為聚丙烯腈，濃度為0.0020 g/mL。2裝配恒溫槽及調(diào)節(jié)溫度溫度的控制對(duì)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性有很大影響，要求準(zhǔn)確到0.05。水槽溫度調(diào)節(jié)到250.05 ，為有效地控制溫度，應(yīng)盡量將攪拌器、加熱器放在一起，而粘度計(jì)要放在較遠(yuǎn)的地方。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。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。3溶劑流出時(shí)間的測定吸取10 mL純?nèi)軇〥MF，自A管加入粘度計(jì)中，恒溫10 min。用一只手捏住C管上

37、的膠管，用吸耳球從B管把液體緩慢地抽至G球，停止抽氣，把連接B、C管的膠管同時(shí)放開，讓空氣進(jìn)入D球，B管溶液就會(huì)慢慢下降，至彎月面降到刻度a時(shí)，按停表開始計(jì)時(shí)，彎月面到刻度為b時(shí)，再按停表，記下DMF流經(jīng)a、b間的時(shí)間。取流出時(shí)間相差不超過0.2 s的連續(xù)3次平均之，記作t0。測量完畢傾出DMF，粘度計(jì)放于烘箱內(nèi)烘干。4溶液流出時(shí)間的測定與測定溶劑的方法相同。用移液管吸取10mL已知濃度C1的聚合物溶液自A管注入，記下流經(jīng)a、b間的時(shí)間t1（三次平均）。因液柱高度與A管內(nèi)液面的高低無關(guān)。因而流出時(shí)間與A管內(nèi)試液的體積沒有關(guān)系，可以直接在粘度計(jì)內(nèi)對(duì)溶液進(jìn)行一系列的稀釋。先從粘度計(jì)中精確取出5mL溶液，然后依次再加入溶劑5，5，5mL，使溶液稀釋，濃度分別記為C2、C3、C4。分別測定其流出時(shí)間，記為t2t5。注意加溶劑后，必須將溶液搖動(dòng)均勻，用針筒鼓泡并抽上G球三次，使其濃度均勻，抽的時(shí)候一定要慢，不能有氣泡抽上去