(3)悬浮聚合对单体有何要求?聚合前单体应如何处理?
(4)根据实验体会,指出在悬浮聚合中应特别注意哪些问题,采取什么措施?
实验三 甲基丙烯酸甲酯的本体聚合
一、实验目的
1、了解甲基丙烯酸甲酯的本体聚合的原理。 2、熟悉型材有机玻璃的制备方法。 二、实验原理
聚甲基丙烯酸甲酯具有优良的光学性能、密度小、机械性能好、耐候性好。在航空、光学仪器、电器工业、日用品等方面又有广泛的用途。为保证光学性能,聚甲基丙烯酸甲酯多采用本体聚合法合成。
甲基丙烯酸甲酯的本体聚合是按自由基聚合反应历程进行的,其活性中心为自由基。反应包括链引发、链增长和链终止,当体系中含有链转移剂时,还可发生链转移发应。
本体聚合是不加其他介质,只有单体本身在引发剂或催化剂、热、光作用下进行的聚合,又称块状聚合。本体聚合具有合成工序简单,可直接形成制品且产物纯度高的优点。本体聚合的不足是随聚合的进行,转化率提高,体系黏度增大,聚合热难以散出,同时长链自由基末端被包裹,扩散困难,自由基双基终止速率大大降低,致使聚合速率急剧增大而出现自动加速现象,短时间内产生更多的热量,从而引起相对分子质量分布不均,影响产品性能,更为严重的则引起爆聚。因此甲基丙烯酸甲酯的本体聚合一般采用三段法聚合,而且反应速率的测定只能在低转化率下完成。
三、主要试剂和仪器 1.主要试剂
甲基丙烯酸甲酯(精 制),偶氮二异丁腈(AR),聚乙烯醇稀溶液(0.1%)
2、主要仪器
100mL三口瓶, 冷凝管,试管,恒温水浴,0~100℃温度计,玻璃板(两块),橡皮条。
恒温装置(玻璃缸水槽、加热棒、控温仪、搅拌器),秒表(最小单
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位0.01s),吸耳球,夹子,250mL容量瓶,500mL烧杯,砂芯漏斗(5)。
四、实验步骤 (一)、预聚体的制备
1、取0.02g偶氮二异丁腈、30g甲基丙烯酸甲酯混合均匀,投入到100mL装有冷凝管、温度计的磨口三口瓶中开搅拌、开冷凝水。
2、水浴加热,升温至75~80℃,反应20min后取样。注意观察聚合体系的黏度,当体系具有一定黏度(预聚物转化率约7%~10%)时,则停止加热,并将聚合液冷却至50℃左右。
(二)、聚甲基丙烯酸甲酯的制备-有机玻璃薄棒的成型
1、将试管洗净、烘干,把预聚体加入至试管的2/3,把试管放入试管架中,在60~65℃水浴中恒温反应2h。
2、升温至95~100℃保持1h,即得到一根透明光洁的有机玻璃棒。
实验四 水溶性酚醛树脂制备及性能测定
一、实验目的
1、了解缩聚反应的特点及反应条件对产物性能的影响。 2、掌握碱催化条件下酚醛树脂的合成方法。 3、掌握水溶性酚醛树脂的合成方法。 4、掌握酚醛树脂液的固含量的测定方法。 5、掌握树脂水溶性的测定方法。 二、实验原理
由酚类化合物与醛类化合物缩聚反应得到的酚醛树脂已经具有悠久的历史.酚醛树脂是最早实现工业化的树脂,它具有很多优点,如抗湿、抗电、耐腐蚀等,模制器件有固定形状、不开裂等优点,是现代工业中应用广泛的塑料之一。在树脂与塑料行业内,人们对纯油溶性或半油溶性酚醛树脂做了很多研究并获得广泛应用。水溶性酚醛树脂属于酚醛树脂的甲阶产品,其分子上含有羟甲基官能团或二亚甲基醚键结构,并具有自固化性能,是热固型酚醛树脂的活性中间体. 由于苯环上的羟甲基官能团具
有很强的反应活性,在一定温度和弱碱性或中性条件下,其相互间就可发生脱水缩合反应或与酰胺基团的脱水缩合反应。
酚醛树脂是由酚类和醛类物质在酸或碱催化剂下合成的缩聚物,在合成过程中原料官能度的
数目,两种原料的物质的量之比以及催化剂的类型对生成树脂有很大影响。 为了得到具有体型结构的高聚物,两种原料的官能度总数应不少于5。由于醛类物质为2官能度的单体,因此要求所用的酚必须有3个可以反应的活性点 。苯酚和问苯二酚都是羟基取代的苯衍生物,在与甲醛进行 亲电取代反应时,反应主要发生在酚羟基的邻、对位,所以苯酚和问苯二酚都可看作具有3官能
度的单体,它们均可作为合成热固型酚醛树脂的原料。因选择苯/甲醛物质的量之比为1:3,故采用两步碱催化合成酚醛树脂的原理为: 1)第一步碱催化生成具有更强亲核性的苯氧负离子
2)与甲醛初步反应生成一羟甲基苯酚
3)第二步碱催化继续生成一羟甲基苯氧负离子
4)继续与甲醛反应生成二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚和含二亚甲基醚的多羟甲基苯酚以及水 溶性(甲阶)酚醛树脂
5)水溶性酚醛树脂进一步自缩聚就可得到网状体型酚醛树脂
为了使苯酚苯环上的邻、对位都能进行羟甲基化反应,除了物料酚与醛摩尔比应该达到1:3的比例外,还需要采用两步碱催化法,才能较好地实现苯酚的多元羟甲基化反应.通过对产品残留甲醛量的测定(GB5544—85)分析说明,二步碱催化法有利于甲醛参加苯酚的羟甲基化反应,残留甲醛量是1.2% (质量分数),而一步碱催化法产品残留甲醛量高达16.5% (质量分数)。
固体含量的测定
试样在135℃温度下聚合时,有部分物质被挥发,其残余物即为固体含量。

