PMMA制備實(shí)驗(yàn)

1、人工合成高分子人工合成高分子(pmma)(pmma)的的制備實(shí)驗(yàn)制備實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)前知道實(shí)驗(yàn)前知道pmma即有機(jī)玻璃，是甲基丙烯酸甲酯聚合后的產(chǎn)物。高分子類(lèi)型高分子類(lèi)型 按其生成分為天然和人工合成兩大類(lèi)。天然高分子化合物主要有羊毛、蠶絲、纖維素、天然橡膠等，工程常用的高分子化合物主要是人工合成的各種有機(jī)物。按結(jié)構(gòu)分為體型高分子和線行高分子。高分子材料按特性分為橡膠、纖維、塑料、高分子膠粘劑、高分子涂料和高分子基復(fù)合材料等.高分子特點(diǎn)高分子特點(diǎn)高分子材料有大分子量和分子分布分散的特點(diǎn)，大分子量主要體現(xiàn)在數(shù)均聚合度和質(zhì)均聚合度方面，分散性主要體現(xiàn)在分布指數(shù)和分布曲線上。高分子用途高分子用途 高分子材料

2、的結(jié)構(gòu)決定其性能，對(duì)結(jié)構(gòu)的控制和改性，可獲得不同特性的高分子材料。高分子材料獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和易改性、易加工特點(diǎn)，使其具有其他材料不可比擬、不可取代的優(yōu)異性能，從而廣泛用于科學(xué)技術(shù)、國(guó)防建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，并已成為現(xiàn)代社會(huì)生活中衣食住行用各個(gè)方面不可缺少的材料。很多天然材料通常是高分子材料組成的，如天然橡膠、棉花、人體器官等。人工合成的化學(xué)纖維、塑料和橡膠等也是如此。一般稱(chēng)在生活中大量采用的，已經(jīng)形成工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模的高分子為通用高分子材料，稱(chēng)具有特殊用途與功能的為功能高分子。自由基聚合的四種實(shí)施方法自由基聚合的四種實(shí)施方法1.本體聚合：?jiǎn)误w在不加溶劑以及其它分散劑的條件下，由引發(fā)劑或光、熱作用下

3、其自身進(jìn)行聚合引發(fā)的聚合反應(yīng)。2.溶液聚合：溶液聚合為單體、引發(fā)劑（催化劑）溶于適當(dāng)溶劑中進(jìn)行聚合的過(guò)程。如果形成的聚合物不溶于溶劑，則聚合反應(yīng)為非均相反應(yīng)，稱(chēng)為沉淀聚合，或稱(chēng)為淤漿聚合。3.懸浮聚合：溶有引發(fā)劑的單體以液滴狀懸浮于水中進(jìn)行自由基聚合稱(chēng)為懸浮聚合。4.乳液聚合：在乳化劑的作用下并借助于機(jī)械攪拌,使單體在水中分散成乳狀液,由引發(fā)劑引發(fā)而進(jìn)行的聚合反應(yīng)。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：本體：純凈，不存在介質(zhì)分離；設(shè)備簡(jiǎn)單，可連續(xù)可間歇，方便直接得到產(chǎn)品 溶液：散熱易控；凝膠效應(yīng)易消除懸?。壕酆袭a(chǎn)物為固體珠狀顆粒,易分離,干燥乳液：反應(yīng)體系粘度低，適合生產(chǎn)高粘性聚合物缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：本體：粘稠；不易控制溫度

4、，存在凝膠效應(yīng) 溶液：溶液回收麻煩；制備速度慢，設(shè)備利用率低乳液：成本高，后處理困難，殘余乳化劑難處理 特別地，由于懸浮聚合散熱易，可斷續(xù)生產(chǎn)，得到較純產(chǎn)物，只是后處理不好會(huì)有余漬。一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?一)了解本體聚合的基本特點(diǎn)本體聚合為一個(gè)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)特別強(qiáng)調(diào)溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)的影響 (二)了解有機(jī)玻璃的制備方法預(yù)聚 灌模聚合脫模二 原理 本體聚合沒(méi)有溶劑或其他介質(zhì)，不需進(jìn)行聚合物的純化后處理。其顯著特點(diǎn)是聚合體系粘度大、傳熱性差，反應(yīng)進(jìn)行到一定階段時(shí)會(huì)出現(xiàn)自動(dòng)加速現(xiàn)象，因此必須排除反應(yīng)熱。否則分子量分布變寬，材料的機(jī)械強(qiáng)度變低，嚴(yán)重的會(huì)引起“爆聚”而使產(chǎn)品報(bào)廢。本體聚合在工業(yè)上可用間歇法和連續(xù)法生產(chǎn)，除

5、聚甲基丙烯酸甲酯外，還有聚苯乙烯、聚氯乙烯和高壓聚乙烯可采用本體聚合生產(chǎn)。 三 實(shí)驗(yàn)儀器和試劑儀器儀器50ml錐形瓶 保鮮膜彈簧夾或螺旋夾水浴鍋溫度計(jì)小試管(1.5*10cm)預(yù)先烘烤作模具試劑試劑甲基丙烯酸甲酯(mmp)過(guò)氧化苯甲酰(bpo)注：bpo為引發(fā)劑促使mmp聚合該反應(yīng)轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化圖象該反應(yīng)轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化圖象 四 實(shí)驗(yàn)裝置圖原料(mmp)蒸餾裝置 五 流程圖一一 預(yù)聚預(yù)聚 取25g新蒸餾過(guò)的甲基丙烯酸甲酯單體放入干凈的干燥錐形瓶中，加入引發(fā)劑過(guò)氧化苯甲酰30mg.為防止預(yù)聚時(shí)水汽進(jìn)入錐形瓶?jī)?nèi)，搖勻后可在瓶口包上一層保鮮膜，再用橡皮圈扎緊。用7080水浴加熱錐形瓶，進(jìn)行預(yù)聚

6、合，并間歇振蕩錐形瓶，觀察體系的粘度。當(dāng)瓶?jī)?nèi)預(yù)聚物粘度與甘油粘度相近時(shí)，立即停上加熱并用冷水使預(yù)聚物冷至室溫，以終止聚合反應(yīng)。六 具體步驟現(xiàn)象現(xiàn)象 引發(fā)劑引發(fā)劑bpobpo在單體在單體mmpmmp里經(jīng)搖蕩至溶解，得無(wú)里經(jīng)搖蕩至溶解，得無(wú)色液體。加熱剛開(kāi)始反應(yīng)無(wú)明顯變化，之后溶液顏色色液體。加熱剛開(kāi)始反應(yīng)無(wú)明顯變化，之后溶液顏色稍偏微黃，粘度逐漸增大，粘稠狀類(lèi)似甘油，由攪拌稍偏微黃，粘度逐漸增大，粘稠狀類(lèi)似甘油，由攪拌器速度下降也可以看出粘度增大器速度下降也可以看出粘度增大. .分析分析 應(yīng)用應(yīng)用mmpmmp本體聚合的引發(fā)劑主要是偶氮類(lèi)與過(guò)本體聚合的引發(fā)劑主要是偶氮類(lèi)與過(guò)氧化物油溶性引發(fā)劑；反應(yīng)

7、逐漸進(jìn)行，粘度增大，大氧化物油溶性引發(fā)劑；反應(yīng)逐漸進(jìn)行，粘度增大，大分子鏈活性降低，阻礙了雙基終止，然而由于單體仍分子鏈活性降低，阻礙了雙基終止，然而由于單體仍可以和小分子鏈接觸生長(zhǎng)，鏈仍在增長(zhǎng)，則導(dǎo)致了自可以和小分子鏈接觸生長(zhǎng)，鏈仍在增長(zhǎng)，則導(dǎo)致了自動(dòng)加速現(xiàn)象動(dòng)加速現(xiàn)象. .易錯(cuò)點(diǎn)提示易錯(cuò)點(diǎn)提示 溶解溶解bpobpo時(shí)不能劇烈攪拌，只能時(shí)不能劇烈攪拌，只能輕輕晃動(dòng)輕輕晃動(dòng)，防止氧氣進(jìn)入，防止氧氣進(jìn)入誘發(fā)自由基終止，導(dǎo)致引發(fā)失敗誘發(fā)自由基終止，導(dǎo)致引發(fā)失敗. .答：有機(jī)玻璃是通過(guò)甲基丙烯酸甲酯的本體聚合制備的。首先制成具有一定粘度的預(yù)聚物有兩個(gè)原因：a、甲基丙烯酸甲酯的密度小于聚合物的密度，在

8、聚合過(guò)程中出現(xiàn)較為明顯的體積收縮，預(yù)聚合可以避免體積過(guò)度收縮；b、單體在聚合過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱，如果不能及時(shí)散熱，很容易產(chǎn)生自動(dòng)加速而引發(fā)爆聚。先進(jìn)行預(yù)聚合，有助于聚合過(guò)程中的散熱，防止爆聚現(xiàn)象的發(fā)生。灌模灌模 將上面所得的預(yù)聚物灌入小試管中，灌模時(shí)要小心，不使預(yù)聚物溢至試管外。且不要全灌滿，稍留一段空間，以免預(yù)聚物受熱膨脹而溢出試管外。用保鮮膜將試管口封住，使預(yù)聚物與空氣隔絕。現(xiàn)象：粘稠狀預(yù)聚物有刺激性氣味現(xiàn)象：粘稠狀預(yù)聚物有刺激性氣味提示：提示：1.要求成品無(wú)氣泡，無(wú)損缺，透明光潔,所以強(qiáng)調(diào)無(wú)氧條件。2.在灌模時(shí)，試管稍微傾斜，將冷卻的高聚物呈細(xì)線形穩(wěn)定、緩慢流入，這樣做的目的同樣可以減

9、少氧氣的進(jìn)入，而氧化引發(fā)劑或自由基。三三 聚合聚合 ?？诔?，將上述封好口的試管放入40烘箱中，繼續(xù)使單體聚合24h以上，然后再在100處理1h。關(guān)掉烘箱熱源，使聚合物在烘箱中逐漸冷卻至室溫。實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)提示：聚合過(guò)程中實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)提示：聚合過(guò)程中提高反應(yīng)溫度的目的何提高反應(yīng)溫度的目的何在在? ? 因?yàn)轭A(yù)聚后，為了防止在高溫下聚合，出現(xiàn)暴聚的現(xiàn)象，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的失敗，是在較低的溫度下進(jìn)行聚合的，這樣聚合不能進(jìn)行完全，還有部分的單體未反應(yīng),因此需要在較高的溫度下再反應(yīng)一段時(shí)間，使反應(yīng)趨于完全。四四 脫模脫模 將試管輕輕敲破，即可得到透明的棒狀有機(jī)玻璃。 可能的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可能的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 得到光潔透明無(wú)氣泡的有機(jī)玻璃成品，但表得到光潔透明無(wú)氣泡的有機(jī)玻璃成品，但表面有一層乳白色的小點(diǎn)，處于模具頂部的邊緣部面有一層乳白色的小