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1、1实验题目 （1）醋酸乙烯酯-丙烯酸丁酯共聚合乳液合成与性能研究 （2）丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯共聚合乳液合成与性能研究 （3）甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯共聚合乳液合成与性能研究 （4）醋酸乙烯酯-苯乙烯共聚合乳液合成与性能研究 （5）丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚合乳液合成与性能研究 （6）甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚合乳液合成与性能研究 （7）丙烯酸丁酯-苯乙烯共聚合乳液合成与性能研究 （8）醋酸乙烯酯-丙烯酸甲酯共聚合乳液合成与性能研究实验内容（共 8 个实验） （1）共聚物乳液合成实验 （2）聚合物的精制及提纯实验 （3）聚合物的红外光谱分析实验 （4）聚合物乳液固含量及产率分析实验 （5）聚合物
2、乳液表观性质实验 （6）聚合物分子量分析实验 （7）聚合物差热分析实验 （8）聚合物粘接性能实验2实验一 共聚物乳液合成实验实验目的： （1）掌握自由基共聚合的原理知识。 （2）乳液聚合的实施方法。 （3）乳液聚合各组分性质及用途。 实验原理： 由两种或两种以上的不同单体进行的链式自由基聚合反应称为自由基共聚合反应。由 于聚合过程中至少有两种不同单体进行反应，因而可以通过自由基共聚合制备出多种性能 不同的高分子材料。自由基共聚合已经成为制备新型材料的重要手段之一。本实验主要进 行丙烯酸酯及醋酸乙烯酯类单体共聚反应，产品为乳液主要应用于涂料及胶黏剂产品。 涂料及胶黏剂用树脂属高聚物，其运动具有两
3、重性，即链段运动和整个分子链运动。 且兼有固体的弹性与液体的黏弹性。玻璃化温度(Tg)是链段能运动的最低温度，其高低与 分子链的柔性有直接关系，分子链柔性越大，玻璃化温度就低；分子链刚性大，玻璃化温 度就高。对于涂料制品，由于在玻璃化温度以上涂膜就会变软，故通常在玻璃化温度以下 使用。所以希望在使用时玻璃化温度高些。对于胶粘剂制品，低玻璃化转变温度柔性大， 可充分与界面接触增加粘附性；高玻璃化转变温度硬度高则可提高粘结强度。所以，在乳 液树脂诸多技术指标中，Tg 值对树脂、涂膜性能的影响是比较大的一个技术指标。可见树 脂 Tg 值是相当重要的一项技术指标,所以必须设计合理、选择正确。 均聚物的
4、玻璃化温度可由表 1 查得；共聚物的玻璃化温度可从配方中的单体均聚物的 玻璃化温度近似求得。公式如下(其误差在5 )： 表 1 单体玻璃化转变温度一览表单体丙烯酸甲酯甲基丙烯酸甲酯丙烯酸丁酯醋酸乙烯酯苯乙烯丙烯酸丙烯腈甲基丙烯酸-B-羟乙酯丙烯酰胺Tg/K281378219305373379369258438举例：以某热塑性丙烯酸树脂为例计算其 Tg 值。其单体组成及相应的 Tg 见表 2共聚合反应方程式：H2CCH O C OCH3H2CCH C O C4H9 O+CHC O C OCH3CHC C O C4H9 OxynA/B 单体进行共聚反应，单体总重 60g，共设计 9 个实验为：A6
5、052.54537.53022.5157.50B07.51522.53037.54552.560 由于后续产物需要测试分析，请每个配比同时开 2 个实验！3仪器与试剂： （1）实验仪器：三口烧瓶、冷凝管、恒压低液漏斗、搅拌棒、水浴锅、电子天平等。 （2）实验试剂：单体（两种） 、引发剂（过硫酸钾） 、乳化剂（K12/OP-10） 、胶体保护剂 （PVA1788） 、增塑剂（邻苯二甲酸二丁酯）碳酸氢钠等。 实验步骤： （1）组建好机械搅拌的反应装置 250ml （2）称取 3g PVA，120ml 水溶解。估计升温至 95后，0.5h，当溶液透明无悬浮小颗 粒时，则视为溶解完全。 （3）各加入
6、0.5g 乳化剂（K12/OP-10） ，剧烈搅拌，降温至 60 （4）称取 0.5g 引发剂溶解于 30ml 水中备用。 （5）量取 A 和 B 两种单体按照比例混合均匀备用，单体总重 60g。 （6）取 15g 混合单体加入反应体系中搅拌 30min，当单体充分预乳后,加入 10ml 的引发 剂溶液，烧瓶内有蓝光出现时,表明乳液聚合反应开始。 （7）缓慢升温至 85,当冷凝管无回流时,表示打底单体聚合反应结束。此时,开始将剩 单体缓慢滴加到烧瓶中,同时,注意滴加速度以免引起体系温度下降,并适时补加引 发剂。 （8）待单体滴加完之后,加入剩余引发剂,逐渐升温至 90,恒温 50min,使单体
7、充分反应。（9）反应完成后降温至 50,加入增塑剂 1g,搅拌 15min 后,加入碳酸氢钠溶液调节 pH 值为中性,冷却出料。 实验记录：（9 个实验，每人分配一个） 时间操作现象实验结果： （1）产品图片 （2）产品形态语言描述4实验二 聚合物的精制及提纯实验实验目的： （1）掌握聚合物的精制及提纯的主要方法。 （2）掌握乳液破乳的实施方法。 （3）了解和掌握聚合物的溶解过程与特点。 实验原理： 分离提纯是指将混合物中的杂质分离出来以此提高其纯度。分离提纯作为一种重要的 化学方法，不仅在化学研究中具有重要作用，在化工生产中也同样具有十分重要的作用。 不少重要的化学研究与化工生产，都是以分离
8、提纯为主体的。如石油工业等。分离提纯的 方法不拘泥于物理变化还是化学变化。在可能的条件下使样品中的杂质或使样品中各种成 分分离开来的变化都可以使用。常用的分离提纯的方法有以下几种： 1结晶和重结晶：利用混合物中各组分在某种溶剂中溶解度不同或在同一溶剂中不 同温度时的溶解度不同而使它们相互分离。固体有机物在溶剂中的溶解度随温度的变化易 改变，通常温度升高，溶解度增大；反之，则溶解度降低。对于前一种常见的情况，加热 使溶质溶解于溶剂中，当温度降低，其溶解度下降，溶液变成过饱和，从而析出结晶。由 于被提纯化合物及杂质的溶解度的不同，可以分离纯化所需物质。 2蒸馏与分馏：原理是利用液体混合物中各组分挥
9、发度的差别，使液体混合物部分 汽化并随之使蒸气部分冷凝，从而实现其所含组分的分离。以分离双组分混合液为例。将 料液加热使它部分汽化，易挥发组分在蒸气中得到增浓，难挥发组分在剩余液中也得到增 浓，这在一定程度上实现了两组分的分离。两组分的挥发能力相差越大，则上述的增浓程 度也越大。分馏是利用分馏柱将多次气化冷凝过程在一次操作中完成的方法。因此，分 馏实际上是多次蒸馏。它更适合于分离提纯沸点相差不大的液体有机混合物。 3萃取法：指利用物质在两种互不相溶（或微溶）的溶剂中溶解度或分配系数的不 同，使物质从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。经过反复多次萃取，将绝大部分的物质 提取出来的方法。萃取又称溶剂
10、萃取或液液萃取（以区别于固液萃取，即浸取） ，亦称抽提 （通用于石油炼制工业） ，是一种用液态的萃取剂处理与之不互溶的双组分或多组分溶液， 实现组分分离的传质分离过程，是一种广泛应用的单元操作。 利用相似相溶原理，萃取有 两种方式：液-液萃取，用选定的溶剂分离液体混合物中某种组分，溶剂必须与被萃取的混 合物液体不相溶，具有选择性的溶解能力，而且必须有好的热稳定性和化学稳定性。如用 苯分离煤焦油中的酚；用有机溶剂分离石油馏分中的烯烃； 用四氯化碳萃取水中的碘。固 -液萃取，也叫浸取，用溶剂分离固体混合物中的组分，如用水浸取甜菜中的糖类；用酒精 浸取黄豆中的豆油以提高油产量；用水从中药中浸取有效成
11、分以制取流浸膏叫“渗沥”或 “浸沥” 。 仔细纯化高聚物不仅对准确的分析表征很重要，而且还因为杂质对力学、电学和光学 性能有很大的影响，同时，即使是微量的杂质也会引起或加速降解反应或交联反应。高聚 物的纯化有两层含意：1.除去聚合物样品中的低分子，如残留单体、助剂和低聚物；2.聚合 物的分级。而通常所说的纯化是指去除聚合物样品中的低分子物，常用的方法有：抽提法、 离子交换树脂法和再沉淀法。 抽提法常用于分离低相对分子质量化合物，因为溶剂仅对低分子进行选择性溶解，对 聚合物不溶解，故此法常用于分析聚合物中所含的其他成分。可采用冷萃取或热萃取，或 用水蒸汽蒸馏，以除去杂质。对水溶性聚合物中分离低分
12、子，可用渗析法或电渗析法。 离子交换树脂法适用于带电荷的聚电解质的纯化。 最常用的纯化的方法是再沉淀法，是先将聚合物溶于某种溶剂，然后向溶剂里添加沉5淀剂，或将溶液液滴滴加到沉淀剂中，使聚合物再沉淀出来，而杂质留在溶剂中。通常是 在搅拌下，将含聚合物含量5%的溶剂倾入到过量的沉淀剂（410 倍量）中。重复沉淀， 必要时用不同的溶剂沉淀剂对，直到检查不出干扰杂志为止。沉淀物再在真空下干燥， 除去挥发性物质。 因为许多聚合物对溶剂或沉淀剂有强烈的吸附或包藏作用，因此聚合物的干燥常很困 难。为干燥好，应尽量将样品弄碎，可采用冷冻干燥技术，或进而将冷冻干燥和喷射沉淀 综合并用。 常用的分级方法有沉淀分
13、级和萃取分级两种，两种均是利用溶解度随相对分子量增大 而降低的原理。前者是向溶液中逐步加入沉淀剂，因而第一个级分相对分子量最高，最后 的级分最小；后者是用不同混合比例的溶剂沉淀对，依次萃取聚合物样品，首先从构成 最不良溶剂的混合溶剂开始，因此与沉淀分级相反，第一级分相对分子量最小，最后级分 最高。 实验一所制备的产物为聚合物乳液其主要成分有：水、聚合物、未反应的单体小分子、 乳化剂（K12/OP-10） 、胶体保护剂（PVA） 、增塑剂（DBP） 、无机盐成分等。若获取纯净 的聚合物产品一般采用如下方式提纯：（1）将乳液进行破乳；（2）热水洗涤固体产物； （3）进行溶解沉淀提纯；（4）索式提取
14、；（5）真空干燥。 仪器与试剂： （1）实验仪器：三口烧瓶、冷凝管、索式提取器、水浴锅、电子天平、真空烘箱等。 （2）实验试剂：甲醇、氯仿、无水乙醇等。 实验步骤： （1）称取 20ml 乳液加入 20ml 甲醇溶液，玻璃棒搅拌均匀，静置分层。 （2）对产物进行过滤。 （3）固体产物加入 100ml 热水进行洗涤，后过滤。重复洗涤操作三次。 （4）将产物烘箱 50烘干。 （5）产物溶解于氯仿中，倒入酒精中进行沉降，过滤得絮状沉淀产物。 （6）产物由滤纸包好，由甲醇进行索式提取。 （7）提取后的产物，真空烘箱干燥。 实验记录：（9 个实验，每人分配一个） 时间操作现象实验结果： （1）产品图片
15、（2）产品形态语言描述6实验三 聚合物的红外光谱分析实验实验目的： （1）了解红外分光光度计的构造和工作原理，学习红外光谱的实验方法。 （2）理解化合物产生红外吸收光谱的基本原理，初步掌握高聚物的红外光谱及其结构的 关系，谱图解释的一般方法。 （3）初步学会查阅红外谱图，定性分析聚合物。 实验原理： 红外线按照其波长的长短，可分为近红外区（0.782.5 微米） 、中红外区（2.550 微米） 、远红外区（50300 微米） 。红外分光光度计的波长一般为中红外区。由于红外发 射光谱很弱，所以通常测量的是红外吸收光谱（Infrared Absorption Spectroscopy，简记为 IR
16、） 。 红外光谱法分析具有速度快、取样微、高灵敏等优点，而且不受样品的相态（气、液、 固）之限制，也不受材质（无机、有机材料、高分子材料、复合材料）之限制，因此应用 极为广泛。在高分子应用方面，他是研究聚合物的近程链结构的重要手段，比如： 检定 主链结构、取代基的位置、顺反异构、双键的位置； 测定聚合物的结晶度、支化度、取 向度； 研究聚合物的相转变； 探讨老化与降解历程； 分析共聚物的组分和序列分 布等等。总之凡微观结构上起变化，而在谱图上得到反映的，原则上都可用此法研究。当 然，红外光谱法也有局限性：对于含量少于 1%的成份不易检出；因聚合物具有很大的吸 收能力，所以须制备很薄的试样，何况有的聚合物不溶不熔，这是困难的；谱图上谱带很 多，并非每一谱带都能得到满意的解释。对复杂分子的振动，也缺乏理论计算。 除了通常的红外光谱外，还有偏振红外光谱法、内反射光谱法，以及最新的傅立叶变 换红外光谱法。 红外光谱起源于分子振动状态的改变。因为红外光量子的能量较小，所以当物质吸收 后，只能引起原子的振动、分子转动、键的振动。按照振动时键长和
