《差热扫描量热法分析测定甲基丙烯酸甲酯一苯乙烯悬浮共聚粒子的玻璃化转变温度及共聚物组成》由会员分享，可在线阅读，更多相关《差热扫描量热法分析测定甲基丙烯酸甲酯一苯乙烯悬浮共聚粒子的玻璃化转变温度及共聚物组成（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验名称：差热扫描量热法分析测定甲基丙烯酸甲酯一苯乙烯悬浮共聚粒子的玻璃化转变温度及共聚物组成一实验目的1 、初步了解进行科学研究的基本过程，提高应用知识和技能进行综合分析、解决实 际问题的能力。2 、掌握自由基共聚合竞聚率的意义。3 、了解差热扫描量热法表征聚合物玻璃化转变温度、共聚物组成的原理。4 、掌握悬浮聚合法制备聚合物微粒的原理及实验操作。 二实验原理1. 差热分析法 实验原理 : 聚合物的烙随温度的变化同比容随温度的变化类似，在玻璃化转变温度处出 现转折，比热随温度的变化与膨胀系数随温度的变化类似，在 Tg处发生突变。 图 1 为聚合 物的典型差热分析曲线，图中1 点即为玻璃化转变
2、点。 实验装置 : 差热分析仪 (DTA)，差示扫描量热仪 (DSC)，低温显微 DSC系统热分析仪。 适用条件：差示扫描量热法是在程序升温下，测量输送给样品和参考物的能量差（功 率差) 与温度( 或时间 ) 关系的一种技术。 DCS是应用最广泛的热分析技术，能同时测量样品 在一级相变与二级相变及多种热力学和动力学参数，具有测量温度范围宽，分辨能力和灵 敏度高的特点。但是DCS法对测量混合物时有些无能为力，即使是纯净物，如果成分是蛋 白质或糖类这样遇热极易分解的物质，DCS 也无法准确测出玻璃化转变温度。l一玻璃化转变温度 : 2一氧化放热峰 ; 3一结品峰 : 4一熔融峰 ; 图 1 聚合物
3、的典型 DAT曲线2.甲基丙烯酸甲醋一苯乙烯悬浮共聚物的粒径及粒径分布 保持悬浮体系稳定并获得大小适当且均匀的聚合物颗粒是悬浮聚合的关键之一。有关 苯乙烯悬浮聚合中的液一液分散及液滴平均直径的变化文献中曾经有过报导，如Langner 等人曾研究过悬浮法聚苯乙烯的粒径及其分布。采用的均是有机分散剂。 但是, 有机分散剂 不易从产物中除去 , 会引起产物混浊和变色。采用无机分散剂则可避免上述缺点, 并显著减 轻聚合过程中的粘釜现象。 无机分散剂磷酸钙是一种经基磷灰石晶体, 其表面吸附有磷酸盐离子, 显正电性 , 为亲 水性固体， 较易被水润湿 , 同时也能被某些单体部分润湿。因此其固体粉末必定集中
4、于单体 一水两相界面 , 并稳定水包油型的悬浮液。当加入阴离子表面活性剂时, 其带负电的离子端很易被正电性的磷酸钙固体颗粒吸附, 而将其僧水的烃链伸向外面。 这样不仅可减少磷酸钙 固体颗粒的凝聚， 而且可降低其表面的正电性, 改变液固界面的接触面， 结果增加了磷酸钙 颗粒对油一水界面的亲和性, 从而提高它对油滴的保护作用。实验装置图：三主要仪器和试剂 实验仪器： 四口瓶（ 250ml）1，球形冷凝管 1，恒温水浴 1，搅拌马达与搅棒 1， 温度计（ 100） 1，量筒（ 100ml）1，锥形瓶（ 100ml）1，三角漏斗 1 实验试剂： 单体：甲基丙烯酸甲醋和苯乙烯, 均为聚合级 , 两者重量
5、比为 85：:15 引发剂：过氧化二苯甲酞经重结晶纯化, 用量为单体重的0.6 分散介质：去离子水，水油比为3.5 分散剂：磷酸钙（ TCP ） ，自制 , 半沉降周期为 90-120 分钟 助分散剂： AS ，实验级 无机分散剂 TCP浓度（ C1）及阳离子表面活性剂AS浓度(C2)及揽拌转速（ N）为实验控制 变量。 四实验步骤 首先将 107mL蒸馏水和 010054g聚乙烯醇 (0104%, 质量比 , 下同) , 0.013g十二烷基 苯磺酸钠 (0.01%) , 磷酸钙 1.3g (1%) 加入三口瓶中 , 将三口瓶置于水浴箱内 , 通入氮气 进行保护 , 打开搅拌装置 , 封住剩
6、余的开口 , 调节搅拌速度 , 保持水浴为90 , 计时搅 拌 0.5h, 活化分散剂。然后降水温至 70 时, 采用一次投料方式 , 加入单体 ( 甲基丙烯酸 甲酯 15mL, 苯乙烯 4.1mL) 和引发剂过氧化二苯甲酰0.63g (0.105%) , 恒温 70 , 氮气 保护, 反应 6h。 反应后升水温至 90 , 熟化 2h, 结束反应。 静置后倾出上层清液 , 用 HCl/ H2O(2 1) 洗涤, 用大量的蒸馏水洗至中性, 过滤, 真空干燥 , 筛分, 得到透明珠状产物 , 称重, 计算产率。 五实验结果处理 1. 聚合物粒径的侧定 用标准筛将干燥的聚合物粒子进行分级，并按下式
7、计算其平均粒径：假定粒子为球形，则式（1）可变为：式中 ni 、wi、xi 分别表示粒径为的di 的级分的粒子数、重量和重量分数。 粒径分布可用分布曲线（xi-di）表示；也可用均方根偏差表示， 值越小 , 分布越窄。 值可按下式计算：2. 玻璃化转变理论 玻璃化转变温度Tg虽然是高聚物的应用上和理论上的一个重要参数，它应该只取决 于高聚物的化学结构，但实际上随着高聚物的物理状态( 如结晶，取向，热处理等) 、环境 变化、共混、以及测量方法等不同而改变。不象小分子的相态转变( 如沸点和熔点 ) ，在一 定的条件下是固定的数值。这种现象可以从高聚物分子运动的特点和高聚物结构的复杂性 角度来理解。
8、 自由体积理论最初由FoX和 Flory1950 年提出。该理论认为，液体或固体的体积由两 部分组成 : 一部分是被分子占据的己占体积，另一部分是未被占据的自由体积。 在玻璃态下，由于分子链段被冻结，自由体积也被冻结。高聚物的玻璃态可视为等自 由体积状态，因此该理论的核心问题即是自由体积的温度依赖性。此时高聚物随温度的升 高发生的膨胀，只是正常的分子膨胀的过程造成的，自由体积保持不变，为一恒定值。玻 璃化温度就是自由体积达到某一临界值的温度，在此温度下，己经没有足够的空间进行分 子链构象的调整了。当温度达到玻璃化温度以上，分子热运动己具有足够的能量，自由体 积也开始解冻而加入到整个膨胀过程中去，占有体积和自由体积同时增大。链段获得足够 的运动能量和必要的自由空间。 设 V。为玻璃态物质在K0时的占有体积， V:是在 T。时玻璃态物质的总体积，则: 式中， Vf 为自由体积。同样，当TT:时，高弹态物质的总体积V，则为 : 六注意事项1搅拌太激烈时，易生成砂粒状聚合体；搅拌太慢时，易生成结块，附着在反应器内壁或 搅拌棒上；2PVA难溶于水，必须待 PVA完全溶解后，才可以开始加热；3称量 BPO 采用塑料匙或竹匙，避免使用金属匙。
