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1、高分子化学实验：甲基丙烯酸甲酯的本体聚合高分子化学实验：甲基丙烯酸甲酯的本体聚合一、实验目的了解甲基丙烯酸甲酯的自由基聚合原理，掌握本体聚合的方法；熟悉有机玻璃的制备及成型方法。二、基本原理本体聚合是烯类单体在没有介质的情况下，单体本身在引发剂或催化剂等作用下进行的聚合，而自由基聚合可以通过本体聚合实现。本体聚合的特点是产物纯净，尤其可以得到透明制品，所需设备简单。甲基丙烯酸甲酯（MMA）通过本体聚合方法可以制得有机玻璃。聚甲基丙烯酸甲酯由于有庞大的侧基存在，为无定形固体，其最突出的性能具有高度的透明性，其比重小，故制品比同体积无机玻璃制品轻巧得多。同时又具有一定的耐冲击强度与良好的低温性能，
2、是航空工业与光学仪器制造工业的重要原料。聚甲基丙烯酸甲酯表面光滑，在一定的弯曲限度内，光线可在其内部传导而不逸出，故外科手术中利用它把光线输送到口腔喉部作照明。聚甲基丙烯酸甲酯的电性能优良，是很好的绝缘材料。甲基丙烯酸甲酯在过氧化苯甲酰引发剂存在下进行如下聚合反应：由于甲基丙烯酸甲酯单体比重只有 0.94g/cm3，而聚合物比重为 1.17 g/cm3，故有较大的体积收缩。三、仪器和试剂主要仪器设备： 试管 四颈瓶 冷凝管 恒温水浴 搅拌器四、实验步骤称取 16ml 甲基丙烯酸甲酯，并用玻璃纸准确称取 0.3g（占单体量 0.2%）的过氧化苯甲酰，混合放进锥形瓶中，装上回流冷凝管，以水浴加热保
3、持 8590。注意引发剂是否全部分解完全，观察现象，看有无气泡产生。经 1520min 后，体系稍有粘稠状时，换冷水浴冷却到 40左右。将反应物倒入预先洗净烘干的小试管中，密封试管口，移入 4050烘箱中放置 23 天。到固化阶段后，再在 115士 5处理 1h，nCH2CH3CCOOCH3CH2CH3CCOOCH3n使聚合达到完全，冷却后脱模。五、注意事项MMA 在本体聚合中的突出特点是有“凝胶效应”，即在聚合过程中，当转化率达到1020时，聚合速率突然加快，物料的粘度骤然上升，以致发生局部过热现象。其原因是由于随着聚合反应的进行，物料的粘度增大，活性增长链移动困难，致使其相互碰撞而产生的链
4、终止下降；相反，单体分子扩散作用不受影响，因此活性链与单体分子结合进行链增长的速率不变，总的结果是聚合总速率增加，以致发生爆发性聚合，即“爆聚”现象。六、讨论与思考1MMA 的本体聚合“凝胶效应”的产生原因？有何特点？制造有机玻璃的步骤有哪些？2本体聚合工艺中的关键是什么？采用什么措施来解决这些问题？高分子物理实验：粘度法测定聚合物的分子量高分子物理实验：粘度法测定聚合物的分子量一、实验目的掌握用乌氏粘度计测定高分子溶液粘度的方法并计算粘均分子量 M。二、实验原理高分子溶液具有比纯溶剂高得多的粘度，其粘度大小与高聚物分子的大小、形状、溶剂性质以及溶液运动时大分子的取向等因素有关。因此，利用高分
5、子粘度法测定高聚物的分子量基于以下经验式：Mark 经验式：式中：特性粘数M粘均分子量K比例常数与分子形状有关的经验参数K 和 值与温度、聚合物、溶剂性质有关，也和分子量大小有关。K 值受温度的影响较明显，而 值主要取决于高分子线团在某温度下，某溶剂中舒展的程度，其数值介于 0.51 之间。K 与 的数值可通过其它绝对方法确定，例如渗透压法、光散射法等，从粘度法只能测定得 。粘度除与分子量有密切关系外，对溶液浓度也有很大的依赖性，故实验中首先要消除浓度对粘度的影响，常以如下两个经验公式表达粘度对浓度的依赖关系：式中：相对粘度r增比粘度sp/ 比浓粘度 spc溶液浓度c KMCKCsp2CCr2
6、ln（10-1）（10-2）均为常数,（10-4）1rsp式中： 溶液流出时间t纯溶剂流出时间0t显然 即是聚合物溶液的特性粘数，和浓度无关，由此可知，若以和分别对csp/csp/ln作图，则它们外推到的截距应重合于一点，其值等于。c0csp Clnr Clnr Csp CC1 图 10-1 外推法求值三、仪器和试剂试剂：聚苯乙烯，甲苯仪器：乌氏粘度计四、实验步骤1 玻璃仪器的洗涤：粘度计先用经砂芯漏斗滤过的水洗涤，把粘度计毛细管上端小球存在的中沙粒等杂质冲掉。抽气下，将粘度计吹干，再用新鲜温热的洗液滤入粘度计，满后用小烧杯盖好，防止尘粒落入。浸泡约 2后倒出，用自来水（滤过）洗净，经蒸馏水（
7、滤过）冲洗几次，倒挂干燥后待用。其他如容量瓶等也须经无尘洗净干燥。00ttr ccr cspclnlimlim00（10-3）（10-5）2 测定溶剂流出时间：将恒温槽调节至25(或 30)0.1。在粘度计 B、C 管上小心地接上医用橡皮管，用铁夹夹好粘度计，放入恒温水槽，使毛细管垂直于水面，使水面浸没线上方的球。用移液管从 A 管注入 10mL 溶剂（滤过）恒温 10min 后，用夹子夹住 C 管橡皮管使不通气，而将接在 B 管的橡皮管用注射器抽气，使溶剂吸至线上方的球一半时停止抽气。先把注射器拔下，而后放开 C 管的夹子，空气进入球下面的小球，使毛细管内溶剂和A 管下端的球分开。这时水平地
8、注视液面的下降，用停表记下液面流 a线和线的时间，此即为 t0。重复 3 次以上，误差不超过 0.2。取其平均值作为t0。然后将溶剂倒出，粘度计烘干。3 溶液的配制：称取聚苯乙烯 0.2-0.3g（准确至 0.1mg） ，小心倒入 25mL 容量瓶中，加入约 20mL 丙酮，使其全部溶解。溶解后稍稍摇动，置恒温温水槽中恒温，用甲苯稀释到刻度，再经砂芯漏斗滤入另一支 25mL 无尘干净的容量瓶中，它和无尘的纯甲苯（100mL 容量瓶）同时放入恒温水槽，待用。4 溶液流出时间的测定：用移液管吸取 10mL 溶液注入粘度计，粘度测定如前。测得溶液流出时间 t1。然后再移入 5mL 溶剂，这时粘度计内
9、的溶液浓度是原来的 2/3，将它混合均匀，并把溶液吸至 a 线上方的球一半，洗两次，再用同法测定 t2。同样操作，再加入 5mL、10mL、10mL 溶剂，分别测定 t3、t4、t5，填入表 1试样_；溶剂_；浓度_；粘度计号码_；恒温_表 10-1 实验数据纪录C(gcm-3) t1/s t2/s t3/s t平均/s r lnr SP SP/C lnr/C C0C1 C2 C3 C4 C5 图 2 乌氏粘度 计五、数据处理（外推法）为作图方便，设溶液初始浓度为 C0，真实浓度，依次加入0ccc 5mL、5mL、10mL、10mL 溶剂稀释后的相对浓度各为 2/3、1/2、1/3、1/4（以表示）c计算、填入表 101 内。对（或rrln/lncrsp/csp/cspc/lncr）作图，外推得到截距 A，那么特性粘数截距 A/初始浓度c0c已知，式中 K 和 值，查高聚物的特性粘数分子量关系参数表可得；那么可求出。M KM
