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09应化高分子化学实验 实验1 甲基丙烯酸甲酯的本体聚合 实验2 丙烯酰胺水溶液聚合 实验3 苯乙烯的悬浮聚合 高分子化学实验 实验 2-1 甲基丙烯酸甲酯本体聚合 一、实验目的 1.了解本体聚合的特点，掌握本体聚合的实施方法。 2.熟悉有机玻璃的制备方法及工艺。 二、实验原理 本体聚合是不加其它介质，只有单体本身在引发剂或光、热等作用下进行的聚合，又称块状聚合。本体聚合的优点是: 生产过程比较简单，聚合产物的纯度高，聚合物不需要后处理，可直接聚合成各种规格的板、棒、管制品。但随着聚合的进行，转化率提高，体系粘度增加聚合热难以散发，系统的散热是关键。同时由于粘度增加，长链自由基末端被包埋，扩散困难使自由基双基终止速率大大降低，致使聚合速率急剧增加而出现所谓自动加速现象或凝胶效应，这些轻则造成体系局部过热，使聚合物分子量分布变宽，产品外观变黄，出现气泡，从而影响产品的机械强度；重则体系温度失控，引起爆聚。因此，本体聚合中严格控制不同阶段的反应温度，及时排出聚合热，是聚合成功的关键问题。为克服这一缺点，现一般采用分段聚合：如第一阶段保持较低转化率，这一阶段体系粘度较低，散热尚无困难，可在较大的反应器中进行；第二阶段转化率和粘度较大，可进行薄层聚合或在特殊设计的反应器内聚合。 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）由于有庞大的侧基存在，为无定形固体，具有高度透明性，比重小，有一定的耐冲击强度与良好的低温性能，是航空工业与光学仪器制造工业的重要原料。如果直接做甲基丙烯酸甲酯(MMA)的本体聚合，则由于发热而产生气体只能得到有气泡的聚合物。如果选用其它聚合方法（如悬浮聚合等）由于杂质的引入，产品的透明度都远不及本体聚合方法。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。为此，用 MMA 进行本体聚合时为了解决散热，避免自动加速作用而引起的爆聚现象，以及单体转化为聚合物时由于比重不同而引起的体积收缩等问题，工业上或实验室目前多采用预聚－浇铸聚合的方法。将本体聚合迅速进行到某种程度（转化率 10%左右）做成单体中溶有聚合物的粘稠溶液（预聚）后，再将其注入相应的模具中，在低温下缓慢聚合使转化率达到 93～95％，最后在 100℃下高温聚合至反应完全，最后脱模制得有机玻璃。 本实验是以甲基丙烯酯甲酯（MMA）进行本体聚合，生产有机玻璃棒。甲基丙烯酸甲酯在过氧化苯甲酰（BPO）引发剂存在下进行如下聚合反应： 三、实验仪器和试剂 四口瓶，电动搅拌器，温度计，球形冷凝管，恒温水浴，试管等。 甲基丙烯酸甲酯(MMA)，过氧化二苯甲酰(BPO) 四、实验步骤 1.预聚合反应 在装有搅拌器、冷凝管、温度计的 250ml 的四口瓶中加入溶有 0.5g BPO 的 MMA 50ml，开动搅拌并升温至升温至 75~80℃，反应 20~30 分钟，观察粘度变化。当物料呈蜜糖状时，用冷水浴骤然降温至 40℃以下停止搅拌，将四口瓶中预聚物灌入已备好的试管中。 2.聚合反应 将上述试管放入水浴中，升温至 60℃，保温 1～2h,待试管中基本无气泡产生，且聚合物基本变硬时，升温至 100℃，保温 1 小时后，任其自然冷却到 40℃以下，去除玻璃试管，即可得到光滑无色透明的有机玻璃棒。 五、思考题及实验结果讨论 1. 本体聚合方法有什么特点? 2. 制备有机玻璃时，为什么需要首先制成具有一定粘度的预聚物? 3. 如果最后产物出现气泡，试分析致成原因？ 4. 凝胶效应进行完毕后，提高反应温度的目的何在? 参考文献 1.潘祖仁主编，高分子化学（第三版），北京：化学工业出版社，2003年. 2.赵德仁主编,高聚物合成工艺学（第二版）, 北京：化学工业出版社，1997, 年. 3. 复旦大学高分子科学系编著，高分子实验技术（修订版），复旦大学出版社，1996年 4. 珊瑚化工厂编.有机玻璃(及其同类聚合物).北京:化学工业出版社，1971 实验 2-4 丙烯酰胺水溶液聚合 一、实验目的 1. 掌握溶液聚合的方法及原理； 2. 学习如何正确的选择溶剂。 二、实验原理 与本体聚合相比，溶液聚合体系具有粘度低、搅拌和传热比较容易、不易产生局部过热、聚合反应容易控制等优点。但由于溶剂的引入，溶剂的回收和提纯使聚合过程复杂化。只有在直接使用聚合物溶液的场合，如涂料、胶粘剂、浸渍剂、合成纤维纺丝液等，使用溶液聚合才最为有利。 进行溶液聚合时，由于溶剂并非完全是惰性的，对反应要产生各种影响，选择溶剂时要注意其 对引发剂分解的影响、链转移作用、对聚合物的溶解性能的影响。丙烯酰胺为水溶性单体，其聚合物也溶于水。本实验采用水为溶剂进行溶液聚合。与以有机