实验七聚砜链段的可控聚合及粘度分子量的测定【实验目的】1.掌握合成.docVIP

实验七 聚砜链段的可控聚合及粘度分子量的测定 【实验目的】 1. 掌握合成聚砜的基本原理和方法。 2. 掌握Carothers方程的计算，了解控制聚合物链段的基本方法 3. 掌握粘度法测定聚合物分子量的基本原理 4. 测定聚砜NMP溶液的特性粘数，并计算平均分子量 【实验要求】 本实验要求学生通过查阅文献，了解合成聚砜的基本原理和方法。进入实验室前递交实验预习报告，实验结束后以小论文形式撰写开放实验报告。 本实验建议14学时，其中实验6学时，查阅文献、撰写实验预习报告和开放实验报告8学时。 【实验原理】 聚砜（PSF）是一种略带琥珀色非晶型透明或半透明的热塑性工程塑料。其力学性能优异，刚性大，耐磨性好、强度高，热稳定性优异，即使在高温下也保持优良的机械性能。其也具有较好的耐水解性，尺寸稳定性，无毒、耐辐射、耐燃、有熄性。聚砜（PSF）主要用于电子电气、食品和日用品、汽车用、航空、医疗和一般工业等部门，制作各种接触器、接插件、变压器绝缘件、可控硅帽 ，绝缘套管、线圈骨架、接线柱 ，印刷电路板、轴套、罩、电视系统零件、电容器薄膜，电刷座，碱性蓄电池盒、电线电缆包覆。PSF还可做防护罩元件、电动齿轮、蓄电池盖、飞机内外部零配件、宇航器外部防护罩，照相器档板，灯具部件、传感器。代替玻璃和不锈钢做蒸汽餐盘，咖啡盛器，微波烹调器、牛奶盛器、挤奶器部件、饮料和食品分配器。卫生及医疗器械方面有外科手术盘、喷雾器、加湿器、牙科器械、流量控制器、起槽器和实验室器械，还可用于镶牙，粘接强度高，还可做化工设备（泵外罩、塔外保护层、耐酸喷嘴、管道、阀门容器）、食品加工设备，奶制品加工设备、环保控制传染设备。 Fig 1. 聚砜（PSF）亲核芳香取代反应历程 聚砜（PSF）主要以双酚A和二卤苯砜为原料，在极性非质子性溶剂中，采用亲核芳香取代（SNAr）的缩聚反应来制备。在强碱非质子体系的条件下，双酚A首先与碱性K2CO3催化剂生成酚盐亲核质体，副产物水可借助于带水剂蒸出反应体系，从而促进酚盐的形成；酚盐亲核质体与活化卤代苯砜形成σ络合物(Meisenheimer Complex)；随着卤素离去基的离去而生成芳醚键，从而完成亲核取代反应。 由Carothers方程（1）可知，理论上采用等当量的单体反应（当量系数，r =1），分子量应为无穷大；非等当量的单体反应（当量系数，r 1），控制单体的投料比率就可制得确定端基成分和分子量大小的齐聚物。其本质是一种单体组分的过量反应，例如在单体aAa与bBb型的反应中，bBb单体组分过量（即官能团b过量），则随着反应进行aAa单体不足，于是反应终止，从而获得具有一定分子量端基为b的齐聚物。 (1) 聚合度 r 1 当量系数，两单体官能团的比值 p 反应程度 控制反应条件，假设反应程度p＝1，带入（1）式可得： (2) 因此我们可以根据Carothers方程，控制两组分的投料比率，来控制聚砜分子量的大小和端基的组成。 线型高分子溶液的基本特性之一是粘度比较大，并且其粘度值与平均分子量有关，因此可利用这一特性测定其平均分子量。当聚合物的化学组成、溶剂、温度确定后，[η]只和聚合物的分子量有关，常用下式表达这一关系: [η]=K[]a (3) 式中，是粘均摩尔质量，K和为常数，其值和聚合物、溶剂、温度有关，和分子量的范围也有一定的关系。 测定液体粘度的方法，主要可分为三类：①液体在毛细管里的流出；②圆球在液体里的落下速度；③液体在同轴圆柱体间对转动的影响。在测定聚合物的[η]时，以毛细管粘度计最为方便。聚合物溶液粘度的测定包括有“外推法”和“一点法”。外推法也为稀释法，是将聚合物溶液加以稀释，测不同浓度的溶液的流出时间，在测定溶液和溶剂的相对粘度时，如果是稀溶液（），溶液的密度与溶剂的密度可近似地看作相同，则η相对粘度可以表示为： （） 式中，、为溶液和纯溶剂的粘度； t和t0分别为溶液和纯溶剂的流出时间。 实验中，只要测出不同浓度下高聚物的相对粘度，即可求得增比粘度、和。作对、对关系图，外推至时即可得，在已知、值条件下，可由（）式计算出高聚物的。[η]，仅适用于线型柔性高分子一良溶剂体系中。本实验采用“外推法”计算聚砜分子的分子量。 【仪器与试剂】 1. 仪器 有机合成制备仪；乌式粘度计；玻璃恒温水浴等。序号 0