高分子材料工程综合实验

《高分子材料工程综合实验》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高分子材料工程综合实验（61页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、Sunny smileSunny smile高分子材料专业实验高分子材料专业实验Sunny smileSunny smile高分子材料专业实验高分子材料专业实验实验一 苯乙烯自由基悬浮聚合Sunny smileSunny smile高分子材料专业实验高分子材料专业实验 一、实验目的（1）通过对苯乙烯单体的悬浮聚合实验，了 解自由基悬浮聚合的方法和配方中各组分 的作用； （2）学习悬浮聚合的操作方法； （3）通过对聚合物颗粒均匀件和大小的控制 ，了解分散剂、升温速度、搅拌形式与搅 拌速度对悬浮聚合的重要性。Sunny smileSunny smile高分子材料专业实验高分子材料专业实验 二、实验

2、原理悬浮聚合实质上是借助于较强烈的搅拌和悬浮剂的作用，通常是将不溶于水的单 体分散在介质水中，利用机械搅拌。将单体打散成直径为0.01-5mm的小液滴的形 式进行本体聚合。在每个小液滴内，单体的聚合过程和机理与本体聚合相似。悬 浮聚合解决了本体聚合中不易散热的问题，产物容易分离，清洗可以得到纯度较 高的颗粒状聚合物。 其主要组分有四种：单体、分散介质（水）、悬浮剂、引发利。 1单体单体不溶于水，如：苯乙烯（styrene）、醋酸乙烯酯（vinyl acetate）、甲基丙 烯酸酯（methyl methacrylate）等。 2分散介质分散介质大多为水，作为热传质介质。 3悬浮剂调节聚合体系的

3、表面张力、粘度、避免单体液滴在水相中粘结。（1）水溶性高分子，如天然物：明胶（gelatin）、淀粉（strch）；合成物：聚乙 烯醇（PVA）等。（2）难溶性无机物，如BaSO4、BaCO3、CaCO3、滑石粉、粘土等。（3）可溶性电介质：NaCl、KCl、NaSO4等。 4引发剂主要为油溶性引发剂，如过氧化二苯甲酰（BPO）、偶氮二异丁腈（AIBN）等 。Sunny smileSunny smile高分子材料专业实验高分子材料专业实验 三、主要仪器和试剂1实验仪器三口瓶（250mL）1，球形冷凝管1，电 热锅1，搅拌马达与搅拌棒1，温度计（ 100）1，量筒（100mL）1，锥形瓶 （10

4、0mL）1，布氏漏斗1和抽滤瓶1。 2实验试剂苯乙烯单体，过氧化二苯甲酰（BPO）， 聚乙烯醇（PVA），去离子水。Sunny smileSunny smile高分子材料专业实验高分子材料专业实验 四实验步骤（1）架好带有冷凝管、温度汁、三口烧瓶的 搅拌装置，如右图所示； （2）分别将0.3gBPO和16mL苯乙烯加入 100mL锥形瓶中，轻轻摇动至溶解后加入 250mL三口烧瓶中； （3）再将7-8mL0.3%PVA溶液和130mL去离 子水冲洗锥形瓶及量筒后加入250mL三口 烧瓶中开始搅拌和加热； （4）在半小时内，将温度慢慢加热至路85- 90，并保持此温度聚合反应2h后，用吸 管吸少

5、量反应液于含冷水的表面皿中观察 ，若聚合物颗粒变硬可结束反应； （5）将反应液冷却至室温后，过滤分离，反 复水洗后，用50以下的温风干燥后，称重。 图1 悬浮聚合装置图Sunny smileSunny smile高分子材料专业实验高分子材料专业实验 五、注意事项（1）除苯乙烯外，其他可进行悬浮聚合的单体，还有氯乙 烯（vinyl chloride）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、醋酸 乙烯酯（VAc）等； （2）搅拌太激烈时，易生成砂粒状聚合物；搅拌太慢时， 易产生结块，附着在反应器内壁或搅拌棒上； （3）PVA难溶于水，必须待PVA完全溶解后，才可以开始 加热； （4）称量BPO采用塑料匙或竹匙

6、，避免使用金属匙； （5）是否能获得均匀的细珠状聚合物与搅拌速度的确定有 密切的关系。聚合过程中，不宜随意改变搅拌速度。Sunny smileSunny smile高分子材料专业实验高分子材料专业实验 六. 思考题（1）影响粒径大小的因素有哪些？ （2）搅拌速度的大小和变化，对粒径的影响 如何？Sunny smileSunny smile高分子材料专业实验高分子材料专业实验实验二 聚合物红外分析Sunny smileSunny smile高分子材料专业实验高分子材料专业实验教材与教学参考书& 吴智华编。高分子材料加工工程实验教程，北 京：化学工业出版社，2004年。 & 欧国荣，张德震主编。高

7、分子科学与工程实验 ，上海：华东化工学院出版社，1997年。 & 韩哲文主编。高分子科学实验，上海：华东理 工大学出版社，2005年。 & 张举贤。高分子科学实验，郑州：河南大学出 版社，1997年。 Sunny smileSunny smile高分子材料专业实验高分子材料专业实验聚合物红外分析一、实验目的 1. 了解红外光谱分析法的基本原理。 2. 初步掌握红外光谱试样的制备和简易红外光谱仪 的使用。 3. 初步学会查阅红外光谱图和剖析、定性分析聚合 物。Sunny smileSunny smile高分子材料专业实验高分子材料专业实验聚合物红外分析二、实验原理按照量子学说。当分子从一个量子态

8、跃迁到另 一个量子态时，就要发射或吸收电磁波，两个量子 状态间的能量差E与发射或吸收光的频率，之间存 在如下关系：Ehn 式中，h为普朗克常数，等于6.62610-34Js。 Sunny smileSunny smile高分子材料专业实验高分子材料专业实验聚合物红外分析图2-1 PETP的红外光谱图 1-非晶；2-部分结晶二、实验原理Sunny smileSunny smile高分子材料专业实验高分子材料专业实验聚合物红外分析图2-2 双光束红外光谱仪 S-光源；M-反射镜；SC-样品池；RC-参比池；A-衰减器； RM-旋转镜；SL-狭缝；SI-光栅；G-光栅或棱镜；D-检测器； EI-电子

9、放大器；RE-绘图系统二、实验原理Sunny smileSunny smile高分子材料专业实验高分子材料专业实验聚合物红外分析三、实验仪器SP1100光栅色散型，5DX-FTIR：干涉型的红 外 光谱仪。Sunny smileSunny smile高分子材料专业实验高分子材料专业实验聚合物红外分析四、实验步骤l. 试样制备（1）成品薄膜（2）溶液铸膜（3）热压成膜（4）涂卤化物晶片法2. 红外光谱图的测绘Sunny smileSunny smile高分子材料专业实验高分子材料专业实验聚合物红外分析五、结果处理从测绘得到的红外光谱图上找出主要基团的特 征吸收，与标准光谱图对照，分析鉴定试样属何

10、种 聚合物。 Sunny smileSunny smile高分子材料专业实验高分子材料专业实验实验三 凝胶渗透色谱测定聚合物的分子质量Sunny smileSunny smile高分子材料专业实验高分子材料专业实验教材与教学参考书& 吴智华编。高分子材料加工工程实验教程，北 京：化学工业出版社，2004年。 & 欧国荣，张德震主编。高分子科学与工程实验 ，上海：华东化工学院出版社，1997年。 & 韩哲文主编。高分子科学实验，上海：华东理 工大学出版社，2005年。 & 张举贤。高分子科学实验，郑州：河南大学出 版社，1997年。 Sunny smileSunny smile高分子材料专业实验

11、高分子材料专业实验 凝胶渗透色谱测定聚合物的分子质量一、实验目的 1. 了解凝胶渗透色谱的原理； 2. 了解凝胶渗透色谱的仪器构造和凝胶渗透色谱的 实验技术； 3. 测定聚苯乙烯样品的相对分子质量分布。Sunny smileSunny smile高分子材料专业实验高分子材料专业实验二、实验原理凝胶渗透色谱（Gel Permeation Chromatography ，简称GPC）也称为体积排除色谱（Size Exclusion Chromatography，简称SEC）的作用是分离同一聚 合物中不同相对分子质量的高分子组分。 凝胶渗透色谱测定聚合物的分子质量Sunny smileSunny s

12、mile高分子材料专业实验高分子材料专业实验图3-1 GPC/SEC的构造凝胶渗透色谱测定聚合物的分子质量二、实验原理Sunny smileSunny smile高分子材料专业实验高分子材料专业实验图3-2 GPC/SEC淋洗曲线和“切割法”示意图凝胶渗透色谱测定聚合物的分子质量二、实验原理Sunny smileSunny smile高分子材料专业实验高分子材料专业实验实验证明淋洗体积和聚合物相对分子质量有如 下关系：lnM=A-BVe或lgM=A-BV 式中M为高分子组分的相对分子质量，A、B（或 A、B）与高分子链结构、支化以及溶剂温度等影 响高分子在溶液中的体积的因素有关，也与色谱的 固

13、定相、体积和和操作条件等仪器因素有关。 凝胶渗透色谱测定聚合物的分子质量二、实验原理Sunny smileSunny smile高分子材料专业实验高分子材料专业实验三、仪器和试剂 1. 组合式GPC/SEC仪（美国Waters公司），电子 天 平，13mm微孔过滤器，配样瓶，注射针筒等。 2. 四氢呋喃（AR）（淋洗液），悬浮聚合的聚苯乙 烯（被测样品），窄相对分子质量分布的聚苯乙烯 （标准样品）。凝胶渗透色谱测定聚合物的分子质量Sunny smileSunny smile高分子材料专业实验高分子材料专业实验四、准备工作 1. 样品配制 2. GPC/SEC的标定凝胶渗透色谱测定聚合物的分子质

14、量Sunny smileSunny smile高分子材料专业实验高分子材料专业实验五、实验步骤 1. 仪器观摩 2. 样品测定凝胶渗透色谱测定聚合物的分子质量Sunny smileSunny smile高分子材料专业实验高分子材料专业实验六、数据处理式中，Hi是切割快的高度。凝胶渗透色谱测定聚合物的分子质量Sunny smileSunny smile高分子材料专业实验高分子材料专业实验实验四 热塑性塑料注射成型Sunny smileSunny smile高分子材料专业实验高分子材料专业实验教材与教学参考书& 吴智华编。高分子材料加工工程实验教程，北 京：化学工业出版社，2004年。 & 欧国荣

15、，张德震主编。高分子科学与工程实验 ，上海：华东化工学院出版社，1997年。 & 韩哲文主编。高分子科学实验，上海：华东理 工大学出版社，2005年。 & 张举贤。高分子科学实验，郑州：河南大学出 版社，1997年。 Sunny smileSunny smile高分子材料专业实验高分子材料专业实验热塑性塑料注射成型一、实验目的 1. 了解柱塞式和移动螺杆式注射机的结构特点及操 作程序； 2. 掌握热塑性塑料注射成型的实验技能及标谁测试 样条的制作方法； 3. 掌握注射成型工艺条件的确定及其与注射制品质 量的关系。Sunny smileSunny smile高分子材料专业实验高分子材料专业实验热

16、塑性塑料注射成型二、基本原理 1. 注射过程原理热塑性塑料的注射过程包括加料、塑化、注射 充模、冷却固化和脱模等几个工序。 1）合模与锁紧 2）注射充模 3）保压 4）制品的冷却和预塑化 5）脱模Sunny smileSunny smile高分子材料专业实验高分子材料专业实验热塑性塑料注射成型2. 注射成型工艺条件 1）温度：注射成型过程需要控制的温度包括料筒温 度、喷嘴温度和模具温度。 2）压力：注射过程中的压力包括塑化压力（背压） 和注射压力。 3）时间：完成一次注射成型所需的全部时间称为注 射成型周期，它包括注射（充模、保压）时间、冷 却（加料、预塑化）时间及其他辅助（开模、脱 模、嵌件安放、闭模）时间。Sunny smileSunny smile高分子材料专业实验高分子材料专业实验热塑性塑料注射成型三、设备仪器与原料 1. 设备仪器 2. 原料Sunny smileSunny smile高分子材料专业实验高分子材料专业实验热塑性塑料注射成型图4-1 移动螺杆式注射剂结构示意图 1动模饭；2注射模