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1、实验五 醋酸乙烯酯的溶液聚合及聚醋酸乙烯酯的醇解聚乙烯醇是制备维纶的原材料。由于乙烯醇很不稳定，极易异构化成乙醛。所以聚乙烯醇通 常都是通过醋酸乙烯溶液聚合以及聚醋酸乙烯酯的醇解这两个步骤来制得的。本实验是以偶氮二异丁腈为引发剂；甲醇为溶剂的醋酸乙烯酯的溶液聚合。这是个自由基聚 合反应。一、实验目的1、通过实验掌握醋酸乙烯酯溶液聚合的方法以及聚醋酸乙烯酯醇解的方法。2、进一步掌握溶液聚合原理及高分子侧基反应原理。3、掌握醇解度测定方法。二、实验原理本实验采用溶液聚合的自由基聚合原理。选用甲醇作溶剂是由于聚醋酸乙烯酯(PVAc)能溶于甲醇，而且聚合反应中活性链对甲醇的 链转移常数较小。且在醇解制
2、取聚乙烯醇(PVA)时，加入催化剂后在甲醇中即可直接进行醇解。醋酸乙烯(VAc)在聚合过程中，容易发生向聚合物链的链转移反应。聚合物浓度越大，支化 越容易发生。聚合物活性自由基链除了向聚醋酸乙烯酯PVAc )主链上的a、B氢处链转移，形 成水解不掉的支链，还会向乙酰基上活泼氢原子转移，在乙酰基上形成支链。这部分支链容易水 解脱掉，导致聚合度降低。nCH2 =CH 韭件十阻划 九0C0CH30C0CH3(1)在聚合反应的同时，可能存在副反应CH3OH + CH 二 CHCH?CHO + CH3C00CH3OCOCH：(2)H20 + 匚禺二 CHCH3CH0+CH3C00H(2)OCOCHg在单
3、体浓度为85%时聚合得聚醋酸乙烯酯(PVAc，醇解后聚合度下降38. 15%。单体浓度为 67%时醇解后只降低了 6.89%。因此，要降低溶液中单体浓度。但单体浓度过低，会影响产物的最 终聚合度。单体浓度/%聚合时间/h转化率/%PVAc聚合度PVA聚合度聚合度降低/%851696.21903117738.15671796.66686226.89聚醋酸乙烯酯（PVAc）的醇解可以在酸性或碱性的催化下进行，用酸性醇解时，由于痕量级 的酸很难从PVA中除去，而残留的酸可加速PVA的脱水作用，使产物变黄或不溶于水，所以一般 均采用碱性醇解法。另外，甲醇中的水对醇解会产生阻碍作用。因为水的存在使反应体
4、系内产生 CHfOONa，消耗了 NaOH，而NaOH在此起的是催化作用。因此，一定要严格控制甲醇中的水的含 量。聚醋酸乙烯酯（PVAc）的醇解过程是在碱的催化下聚醋酸乙烯酯（PVAc）在甲醇溶液进行的 醇解反应。其反应方程式为：ITaOH-tCH2CH?Ti + nCH30H -fCHCHiL-bnCH3COOCH30OHI o = cch3本实验先制备聚醋酸乙烯酯（PVAc），然后再进行碱性醇解，由于产物PVA不溶于甲醇，所 以，醇解到一定程度时会观察到明显的相转变，此时，大约有60%的乙酰基已被羟基取代。三、实验仪器和试剂（1）实验仪器电动搅拌器、恒温水浴锅、水泵减压装置电炉子、三口烧瓶
5、、直形冷凝管、球形冷凝管、 恒压滴液漏斗、布氏漏斗、烧杯（50ml）、量筒（50ml、100ml）、温度计（100C）、表面皿。611 ，叵温水浴锅2 三口烧瓶 冷凝管4- 叶封5- 搅拌棒目一电动搅拌机T温度计8-电机支架实验试剂和药品：醋酸乙烯酯（VAC）（重蒸）、甲醇、偶氮二异丁腈（AIBN）、NaOH。四、实验方法及步骤1、醋酸乙烯酯的聚合（1）称量三口烧瓶。（2）按图1组装好实验仪器。实验装量图1(3) 将20克醋酸乙烯酯(换算成体积；比重0.93)加入到三口烧瓶中，将0.1克偶氮二异 丁腈(AIBN)放入一个烧杯中；加入20克甲醇，充分溶解后加入到三口烧瓶中。(4) 开始升温，温度
6、升到60C时，开始记录反应时间。(4) 控制水浴温度在6163C，温度偏差不应超过2C，保持温度，注意观察反应物溶液 的粘度，持续反应三小时。(5) 反应三小时后停止加热，冷却至室温。将实验装置改装成减压蒸馏装置如图2所示。 将产物中的溶剂以及未聚合的单体蒸出(馏液回收)。留在烧瓶中的产物是无色的玻璃状聚合物, 取下烧瓶，连瓶一块称重，并计算产率。931 恒温狀浴锅2 三口烧瓶了一三角接枚瓶 必一T胪真空弯管 吕一真空拎凝管6-75弯管T 一叶封8-拌棒鸟一电动搅拌机1。一温度计11电机支架实验装配图22、聚醋酸乙烯酯的醇解1 恒温水浴锅2 三口烧瓶3 T4 叶封5 搅拌棒电动搅拌机丁一滴液漏
7、斗S-电机支架(1) 将所制得的聚醋酸乙烯酯留8克于三 口烧瓶中。(2) 向三口烧瓶中加入50ml甲醇，加热回 流，使之完全溶解，冷却后倒入滴液漏斗中。(3) 向三口烧瓶中加入0.5克NaOH，用甲 醇溶液溶解至100ml。(4) 按图3所示组装好实验仪器。将装有 聚醋酸乙烯-甲醇溶液的滴液漏斗装于三口烧瓶的一个侧口上；另一侧口装冷凝器，上回流水。实验装配图(5) 启动搅拌器快速搅拌，将水浴锅温度上升至6570C。(6) 慢慢地打开滴液漏斗阀门，缓慢地滴加聚醋酸乙烯-甲醇溶液，滴加溶液完成时间大约 为3040分钟。注意：滴加溶液的速度不要太快，太快容易生成冻胶，不利于醇解及产物的洗涤。(7)
8、滴加溶液完毕后，应继续反应回流4060分钟。大约1小时后停止加热，冷却。(8) 将三口烧瓶取下，将物料用布氏漏斗过滤，用1 Oml甲醇溶液洗涤，重复洗涤三次。滤 液回收。(9) 将所得产物盛于表面皿上，放入烘箱中烘干，烘箱温度应保持在5060C。干后称重, 并计算转化率。五、实验数据的整理将实验记录的数据整理成表。表2制备聚醋酸乙烯酯和聚乙烯醇的原料加入量试剂名称VACCHQHAIBNNaOHPVAc聚合反应重量/g试剂用量体积/ml醇解反应重量/g试剂用量体积/ml表3产物的转化率聚合反应三口烧瓶重量/g瓶+PVAc重量/g产物PVAc 重量/g转化率/%醇解反应PVAc加入量/g产物聚乙烯醇重量/g转化率/%六、思考题1、影响聚合速度、醇解反应以及产物的转化率的主要因素是什么？如何控制这些不利因素？2、参加反应的各组份的作用是什么？3、你对本实验有何改进建议？
