人工合成高分子-有機(jī)玻璃（PMMA）地制備教學(xué)教案

人工合成高分子——有機(jī)玻璃（PMMA）的制備在實(shí)驗(yàn)中探究化學(xué)通識(shí)教育核心課程化學(xué)化工學(xué)院大學(xué)化學(xué)教研室化學(xué)化工學(xué)院基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中心人工合成高分子——有機(jī)玻璃（PMMA）的制備小組介紹實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c原理實(shí)驗(yàn)儀器與試劑實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)問(wèn)題探究與思考本實(shí)驗(yàn)輪值主席：成佩潔

組員：王艷艷姜蘊(yùn)文

陸佳菲何亞雯

人工合成高分子——有機(jī)玻璃（PMMA）的制備五丙班小組介紹五丙班小組介紹2．掌握有機(jī)玻璃的制備方法1．了解本體聚合的基本特點(diǎn)人工合成高分子——有機(jī)玻璃（PMMA）的制備實(shí)驗(yàn)?zāi)康娜斯ず铣筛叻肿印袡C(jī)玻璃（PMMA）的制備實(shí)驗(yàn)原理

本體聚合沒有溶劑或其他介質(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)。

引發(fā)劑作用下的甲基丙烯酸甲酯的聚合反應(yīng)是一個(gè)放熱過(guò)程，其反應(yīng)式為：

反應(yīng)熱的積累會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)物溫度升高，聚合反應(yīng)加速，造成局部過(guò)熱而導(dǎo)致單體氣化或聚合物的裂解，使制件產(chǎn)生氣泡或空心。此外由于單體合聚合物的密度相差很大（甲基丙烯酸甲酯為0.94g/ml，聚甲基丙烯酸甲酯為1.18g/ml），因而在聚合時(shí)會(huì)產(chǎn)生體積收縮。如果聚合熱未經(jīng)有效排除，各部分反應(yīng)就會(huì)不一致，收縮也不均勻，產(chǎn)生表面起皺或?qū)е铝鸭y。為避免這種現(xiàn)象的產(chǎn)生，在實(shí)際生產(chǎn)有機(jī)玻璃時(shí)，常常采取預(yù)聚成漿法或分步聚合法。人工合成高分子——有機(jī)玻璃（PMMA）的制備實(shí)驗(yàn)儀器與試劑儀器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)先烘干作為模具）試劑甲基丙烯酸甲酯（MMA）（除去阻聚劑）過(guò)氧化苯甲酰（BPO）人工合成高分子——有機(jī)玻璃（PMMA）的制備實(shí)驗(yàn)步驟一、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70～80℃水浴加熱錐形瓶，進(jìn)行預(yù)聚合，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)。

二、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。

三、聚合

?？诔希瑢⑸鲜龇夂每诘脑嚬芊湃?0℃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。

四、脫模

將試管輕輕敲破，即可得到透明的棒狀有機(jī)玻璃。人工合成高分子——有機(jī)玻璃（PMMA）的制備實(shí)驗(yàn)問(wèn)題探究與思考

A組：

1.結(jié)構(gòu)單元、聚合度以及高分子化合物的定義是什么？2.人類在衣、食、住、行等方面對(duì)天然高分子的簡(jiǎn)單利用有哪些？

3.高分子（材料）科學(xué)是如何建立與發(fā)展起來(lái)的？

4.高分子化合物的特點(diǎn)以及與小分子化合物的主要區(qū)別有哪些？

5.如何確定高分子化合物的分子量及其分布？結(jié)構(gòu)單元的定義1聚合度的定義2高分子化合物的定義3人工合成高分子——有機(jī)玻璃（PMMA）的制備1.結(jié)構(gòu)單元、聚合度以及高分子化合物的定義1結(jié)構(gòu)單元（StructuralUnit）

構(gòu)成高分子鏈并決定高分子結(jié)構(gòu)以一定方式連接起來(lái)的原子組合成為結(jié)構(gòu)單元。如聚氯乙烯

人工合成高分子——有機(jī)玻璃（PMMA）的制備1.結(jié)構(gòu)單元、聚合度以及高分子化合物的定義1

聚合度(DegreeofPolymerization)：

衡量聚合物分子大小的指標(biāo)。指聚合物分子鏈中連續(xù)出現(xiàn)的重復(fù)單元(或稱鏈節(jié))的次數(shù)。用n表示。

1.結(jié)構(gòu)單元、聚合度以及高分子化合物的定義1人工合成高分子——有機(jī)玻璃（PMMA）的制備高分子化合物（MacroMolecularCompound）

所謂高分子化合物，是指那些由眾多原子或原子團(tuán)主要以共價(jià)鍵結(jié)合而成的相對(duì)分子量在一萬(wàn)以上的化合物。舉例：纖維素、蛋白質(zhì)、蠶絲、橡膠、淀粉等天然高分子化合物，以及以高聚物為基礎(chǔ)的合成材料，如各種塑料，合成橡膠，合成纖維、涂料與粘接劑等。

1.結(jié)構(gòu)單元、聚合度以及高分子化合物的定義1人工合成高分子——有機(jī)玻璃（PMMA）的制備【衣】尼龍腈綸滌綸維尼綸丙綸

【食】人造肉人造糧食人造蛋白質(zhì)合成糖

1.天然高分子在衣食住行等方面的簡(jiǎn)單利用2天然高分子人工合成高分子——有機(jī)玻璃（PMMA）的制備【住】室外裝飾室內(nèi)擺設(shè)各種建筑材料天然高分子【行】飛機(jī)機(jī)艙壁板船艦的內(nèi)部設(shè)施1.天然高分子在衣食住行等方面的簡(jiǎn)單利用2人工合成高分子——有機(jī)玻璃（PMMA）的制備確立階段完善發(fā)展多方向發(fā)展高分子科學(xué)最初的研究工作是關(guān)于羊毛、蠶絲等天然高分子的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)和形態(tài)。高分子科學(xué)的完善發(fā)展以傳統(tǒng)化學(xué)合成方法的完善、新合成方法的發(fā)展和理論的完善發(fā)展為標(biāo)志。新型聚合物不斷涌現(xiàn)，合成方法和技術(shù)也在不斷創(chuàng)新。高分子科學(xué)與其他學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合。1.高分子（材料）科學(xué)是如何建立與發(fā)展的3人工合成高分子——有機(jī)玻璃（PMMA）的制備具有老化現(xiàn)象易于加工，且加工溫度低具有緩沖減震作用相對(duì)于金屬和玻璃而言比較輕不會(huì)腐爛，也不會(huì)生銹具有高彈性、粘彈性特點(diǎn)1.高分子化合物特點(diǎn)及與小分子化合物的區(qū)別4人工合成高分子——有機(jī)玻璃（PMMA）的制備人工合成高分子——有機(jī)玻璃（PMMA）的制備1.高分子化合物特點(diǎn)及與小分子化合物的區(qū)別4常見的分子,我們稱它們?yōu)樾》肿?一般由幾個(gè)或幾十個(gè)原子組成，分子量也在幾十到幾百之間。如水分子的分子量為18、二氧化硫的分子量是44。高分子則不同，它的分子量至少要大于1萬(wàn)。高分子物質(zhì)的分子一般由幾千、幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)個(gè)原子組成，它的分子量也就是幾萬(wàn)、幾十萬(wàn)、甚至以億來(lái)計(jì)算。凝膠色譜法（gelchromatography）

流動(dòng)相為有機(jī)溶劑，固定相是化學(xué)惰性的多孔物質(zhì)(如凝膠)的色譜法。又稱分子排阻色譜法。

1.如何確定高分子化合物的分子量及其分布5人工合成高分子——有機(jī)玻璃（PMMA）的制備凝膠過(guò)濾色譜一般用于分離水溶性的大分子，如多糖類化合物。凝膠的代表是葡萄糖系列，洗脫溶劑主要是水。凝膠滲透色譜主要用于有機(jī)溶劑中可溶的高聚物(聚苯乙烯、聚氯已烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等)相對(duì)分