高分子实验教案-2011-12-4
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化学初中高分子材料教案
主题:高分子材料
年级:初中
时间:40分钟
一、教学目标
1. 了解高分子材料的定义和特点。
2. 掌握高分子材料的分类和制备方法。
3. 了解高分子材料在生活和工业中的应用。
二、教学内容
1. 高分子材料的概念和特点。
2. 高分子材料的分类和制备方法。
3. 高分子材料的应用领域。
三、教学过程
1. 导入(5分钟)
教师介绍高分子材料的概念,并与学生讨论高分子材料在生活中的应用。
2. 学习内容(25分钟)
(1)高分子材料的定义和特点。
教师介绍高分子材料的定义以及其与普通材料的区别,让学生了解高分子材料的特点。
(2)高分子材料的分类和制备方法。
教师讲解高分子材料的分类,如合成高分子、天然高分子等,并介绍几种典型的高分子材料制备方法,如聚合反应、缩聚反应等。
3. 拓展应用(5分钟)
教师与学生讨论高分子材料在不同领域的应用,如医疗、建筑、农业等。
4. 总结(5分钟)
教师对本节课的学习内容进行总结,并布置相关的作业。
四、教学反思
本节课主要介绍了高分子材料的概念、特点、分类和制备方法,以及在生活和工业中的应用。
通过本节课的学习,学生对高分子材料有了更深入的了解,可以更好地应用于实际生活和学习中。
在以后的教学中,可以通过实验等方式来进一步巩固学生的知识。
高分子综合课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握高分子材料的基本概念、分类和特性,了解其在日常生活和工业中的应用。
2. 帮助学生理解高分子材料的合成原理,掌握常见高分子材料的合成方法和工艺。
3. 使学生了解高分子材料的结构与性能关系,能分析高分子材料在实际应用中的优缺点。
技能目标:1. 培养学生运用所学高分子知识解决实际问题的能力,能进行高分子材料的简单设计和制备。
2. 提高学生的实验操作技能,熟练使用实验设备和仪器,掌握高分子材料测试与表征方法。
3. 培养学生的团队协作能力和沟通能力,能在小组讨论中积极发表观点,共同完成课程设计。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对高分子材料学科的兴趣,激发他们探索科学奥秘的热情。
2. 培养学生的环保意识,使他们认识到高分子材料在环境保护和可持续发展中的重要性。
3. 培养学生的创新精神和实践能力,使他们具备高分子材料领域发展的潜力。
课程性质:本课程为综合实践课程,旨在通过高分子材料的设计与制备,使学生将所学理论知识与实际应用相结合,提高学生的实践能力和创新能力。
学生特点:学生已具备一定的化学基础和实验操作能力,对高分子材料有初步的了解,但缺乏深入研究和实践。
教学要求:注重理论与实践相结合,充分调动学生的主观能动性,培养学生的动手能力和团队协作精神。
在教学过程中,关注学生的个体差异,因材施教,使每位学生都能在课程中取得较好的学习成果。
通过课程目标的分解,使学生在知识、技能和情感态度价值观方面得到全面发展。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下三个方面:1. 高分子材料基本概念与分类- 深入讲解高分子材料的基本概念、结构与分类方法。
- 分析各类高分子材料的性质、应用领域及其在国民经济中的作用。
2. 高分子材料的合成与制备- 介绍高分子材料的合成原理、方法及工艺流程。
- 指导学生进行高分子材料的实验室制备,包括聚合反应、加工成型等。
教学大纲:- 高分子合成原理- 常见高分子材料的合成方法- 高分子材料制备工艺3. 高分子材料的结构与性能表征- 讲解高分子材料的结构与性能关系,分析其影响规律。
高分子化学实验教案部分一、实验指导1. 实验内容及学时安排高分子化学实验属于《高分子化学》课程的一部分,学时为8,开设两个实验,每个实验为4学时。
开设时间为第四学年的上学期,具体内容和学时安排如下:1. 苯乙烯悬浮聚合2. 聚乙烯醇缩甲醛(红旗牌胶水)的制备序号实验项目名称实验内容学时分配1 苯乙烯悬浮聚合悬浮聚合合成苯乙烯离子交换树脂白球 42 聚乙烯醇缩甲醛的制备本实验是合成水溶性聚乙烯醇缩甲醛胶水 4 2. 预习情况检查方式要求学生在实验前必须做好实验预习,否则不予参加实验。
实验预习主要包括以下两个方面的内容:①检查实验预习报告包括实验目的、实验原理、实验所需仪器及药品、实验步骤等;②提问形式老师在实验前要检查学生的实验预习情况,可采取口头提问的方式了解学是对实验的预习情况。
3. 讲解内容讲解内容主要包括:1 . 苯乙烯的悬浮聚合【实验原理】悬浮聚合时单体一小液滴状悬浮在水中进行的聚合, 单体中溶有引发剂, 一个小液滴相当于本体聚合中的一个单元. 从单体液滴转变为聚合物固体粒子, 中间经过聚合物-单体粘性粒子阶段, 为了防止粒子相互粘接在一起, 体系中需另加分散剂, 以便在粒子表面形成保护膜。
因此,悬浮聚合一般由单体、引发剂、水、分散剂四个基本组分组成。
悬浮聚合的聚合机理与本体聚合相似,方法上兼有本体聚合的优点,且缺点较少,因而在工业上有做广泛的应用。
【实验注意事项】①反应时搅拌要快,均匀,使单体能形成良好的珠状液滴;②80+ 1 ℃保温阶段是实验成败的关键阶段,此时聚合热逐渐放出, 油滴开始变粘易发生粘连,需密切注意温度和转速的变化;③如果聚合过程中发生停电或聚合物粘在搅拌棒上等异常现象,应及时降温终止反应并倾出反应物,以免造成仪器报废。
2. 聚乙烯醇缩甲醛的制备【实验原理】聚乙烯醇缩甲醛是利用聚乙烯醇缩与甲醛在盐酸催化的作用下而制得的,其反应如下:CH 2CHCH 2CH ~CH 2CHCH 2CH + H 2OOH OH O CH 2 O HCl ~~聚乙烯醇是水溶性的高聚物,如果用甲醛将它进行部分缩甲醛化,随着缩醛度的增加,水溶性愈差。
必修二有机高分子教学设计一、教学目标通过本次教学设计,学生应能够:1. 了解有机高分子的基本概念和相关实验技术;2. 掌握有机高分子的合成方法和性质;3. 理解有机高分子在生活中的应用和重要性;4. 培养学生的动手实验能力和科学思维能力。
二、教学内容1. 有机高分子的基本概念和分类;2. 有机高分子的合成方法和反应机理;3. 有机高分子的性质和应用。
三、教学重点及难点1. 有机高分子的合成方法和反应机理是本次教学的重点;2. 有机高分子的性质和应用是本次教学的难点。
四、教学过程1. 导入为了引起学生对于有机高分子的兴趣和好奇心,可以通过提问的方式让学生讨论一些日常生活中常见的高分子材料,比如塑料袋、胶水等,并向学生展示一些与有机高分子相关的实物,让学生提出疑问和观察。
2. 理论讲解在学生产生兴趣之后,引导学生了解有机高分子的基本概念和分类。
通过PPT讲解,介绍有机高分子的结构特点、命名规则以及一些常见的高分子材料。
3. 实验操作为了让学生更加深入地了解有机高分子的合成方法和反应机理,进行一次有机高分子的实验操作。
选择一个简单的合成方法和反应条件,例如聚丙烯的合成,让学生亲自操作实验仪器进行实验,观察实验过程和结果。
4. 实验讨论与总结通过实验操作,带领学生讨论实验现象、反应过程和结果,并引导学生总结实验中有机高分子的合成方法和反应机理。
5. 拓展延伸展示一些与有机高分子相关的应用案例,如高分子材料在医药、化妆品、制造业等领域的应用。
通过实例引导学生思考有机高分子在现实生活中的重要性和价值。
6. 复习与测试通过一些小练习题和讨论题,复习本次教学的重点内容,并对学生进行知识测试,检验学生对于有机高分子的掌握程度。
五、教学评价针对本次教学设计,可以通过以下几个方面对学生进行评价:1. 实验报告评价:评估学生在实验过程中的实际操作能力和实验数据处理能力;2. 课堂参与评价:评估学生在课堂上的积极参与和提问能力;3. 知识测试评价:通过测试问题评估学生对于教学内容的掌握程度。
2.加料:称量0.36 g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)于250ml三口烧瓶中,加入42 ml无水乙醇和8ml蒸馏水于三口瓶中。
搅拌使溶液澄清后,加入溶有0.12 g偶氮二异丁腈(AIBN)和1.5 ml 二乙烯基苯(DVB)的苯乙烯单体(13.2mL)溶液,再搅拌使之形成均相体系。
3.反应:通氮气10min后,将反应瓶置于70℃恒温水浴中,开动搅拌器,持续反应4h。
4.后处理:用去离子水与无水乙醇各洗涤一遍,抽滤,干燥(100℃,30~60min),称重计算单体转化率。
假若生成的产品粒度非常小,则要将生成的聚合物乳液先用超声波清洗器震荡15min,然后用离心机离心沉降,倾去上层清液,下层微球再用无水乙醇分散、离心沉降,倾去上层清液,如此重复三次得到聚合物微球。
五、实验结果和处理1.产品外观:产量:2.固含量与单体转化率的计算:项目结果干燥的样品质量单体转化率思考题、讨论题、作业1.分散聚合与沉淀聚合有哪些不同?分散聚合具有与沉淀聚合相类似的特点,但又完全不同于这种聚合方法。
分散聚合是一种特殊类型的沉淀聚合反应,开始前单体引发剂和分散剂均溶解在反应介质中,一旦反应开始聚合物就以类似于乳液聚合中粒子形成的方式均相成核。
当聚合物链达到临界值后便会从反应介质中分离出来,并借助于分散剂稳定地悬浮在有机溶剂中。
反应结束时整个体系呈有机溶剂和聚合物粒子均匀分散的多相状态。
而沉淀聚合既可以在有机溶剂中进行又可以在纯单体液中进行,并在体系中产生不溶性聚合物。
2.分散聚合所得粒子大小主要取决于何种因素?聚合物粒子的大小主要取决于所形成的聚合物在介质中的溶解性。
教学后记授课题目三.苯乙烯的悬浮聚合授课类型实验课首次授课时间年月日学时8 教学目标1、熟悉乳液聚合原理以及体系中所加各组分的作用;2、掌握乙酸乙烯酯乳液聚合的实施方法,制备白乳胶。
重点与难点重点:乳液聚合的机理难点:在乳液聚合中乳化剂的作用教学手段与方法教学手段——板书教学方法——指导练习法教学过程:(包括授课思路、过程设计、讲解要点及各部分具体内容、时间分配等)一. 实验目的1、熟悉乳液聚合原理以及体系中所加各组分的作用;2、掌握乙酸乙烯酯乳液聚合的实施方法,制备白乳胶。
高分子化学与物理实验课程设计简介高分子化学与物理实验是化学与材料学方向的重要实验之一。
本实验旨在通过实践操作,加深学生对于高分子化学与物理知识的理解和掌握。
本文档将介绍本次实验的设计和操作过程。
实验设计实验目的本实验的目的是通过理论学习和实验操作,掌握高分子物质的合成方法、物性测试、表征手段和应用领域,并培养学生的创新思维和实践能力。
实验内容本实验将选取高分子化学与物理领域的经典实验进行拓展,包括以下内容:1.高分子物质的合成方法:聚合反应和缩聚反应的比较、催化剂的选择;2.高分子物质的物性测试:热学性质(热分析、热重分析)、光学性质(紫外-可见吸收光谱、荧光光谱)、动力学性质(稳态流变学、动态力学性能测试);3.高分子物质的表征手段:X-射线光电子衍射、原子力显微镜、透射电子显微镜等;4.高分子物质的应用领域:材料工程、生物医学、环境保护等。
实验步骤本实验分为三个板块,分别是实验前、实验中和实验后。
实验前1.学生自行了解实验的相关背景知识、理论知识,并编写实验报告大纲;2.学生进行实验前检查,将所需实验器材齐全并检查器材是否完整干净;3.学生根据实验报告大纲安排好实验流程,明确分工。
实验中1.实验人员依次完成不同反应条件下的高分子物质合成,并记录反应条件及结果;2.实验人员利用不同仪器对合成出来的高分子物质的热学、光学和动力学等物性进行测试;3.实验人员通过 X-射线光电子衍射、原子力显微镜、透射电子显微镜等手段对高分子物质进行表征。
实验后1.实验结果分析:学生通过对实验结果的分析和比较,总结不同条件下高分子物质的合成方法和性质特征;2.实验报告撰写:学生依据实验结果,撰写高分子化学与物理实验报告。
实验操作实验器材实验器材主要有:1.反应釜、离心机、烘箱、高速搅拌器、分子筛等;2.热分析仪、紫外-可见吸收光谱仪、荧光光谱仪、稳态流变学仪、动态力学性能测试仪等;3.X-射线光电子衍射仪、原子力显微镜、透射电子显微镜等表征手段。
高分子课程设计方案一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握高分子材料的基本概念、分类及主要性能;2. 了解高分子的合成方法、结构与性能关系,以及其在日常生活和工业中的应用;3. 掌握高分子材料科学领域的基本研究方法。
技能目标:1. 培养学生运用所学知识分析高分子材料性能、合成及应用问题的能力;2. 培养学生设计简单高分子材料实验方案的能力;3. 提高学生的实验操作技能和观察、分析、解决问题的能力。
情感态度价值观目标:1. 激发学生对高分子材料科学的学习兴趣,培养其探索精神;2. 培养学生关注高分子材料在环境保护、可持续发展等方面的社会责任感;3. 增强学生的团队合作意识,培养严谨、务实的科学态度。
课程性质:本课程为高中化学选修课程,以高分子材料科学为基础,结合实际应用,注重理论与实践相结合。
学生特点:高二年级学生,具备一定的化学基础知识,具有较强的求知欲和动手能力。
教学要求:通过本课程的学习,使学生能够深入了解高分子材料的基本知识,提高解决实际问题的能力,培养科学思维和创新能力。
在教学过程中,注重启发式教学,引导学生主动参与,提高课堂教学效果。
课程目标分解为具体的学习成果,以便后续的教学设计和评估。
二、教学内容1. 高分子材料基本概念:高分子化合物定义、分类及特点;2. 高分子合成方法:聚合反应类型、聚合机理;3. 高分子结构与性能关系:链结构、凝聚态结构,以及结构与性能之间的内在联系;4. 高分子材料的应用领域:日常生活、医药、环保、航空航天等;5. 高分子材料研究方法:实验方法、表征技术及数据分析;6. 高分子材料与环境、可持续发展:资源利用、环境影响及循环再利用。
教学大纲安排:第一课时:高分子材料基本概念及分类第二课时:高分子合成方法及聚合机理第三课时:高分子结构与性能关系第四课时:高分子材料的应用领域第五课时:高分子材料研究方法第六课时:高分子材料与环境、可持续发展教学内容依据教材相关章节进行组织,注重科学性和系统性,结合课程目标,确保学生能够全面掌握高分子材料的基本知识,为后续深入学习打下坚实基础。
高中化学合成高分子教案
一、教学目标:
1. 了解高分子的概念和特点;
2. 掌握合成高分子的基本原理;
3. 能够描述几种常见高分子的合成方法;
4. 能够利用所学知识解决相关问题。
二、教学重点与难点:
1. 高分子的概念和特点;
2. 合成高分子的基本原理;
3. 几种常见高分子的合成方法。
三、教学过程:
1. 高分子的概念和特点(10分钟)
a. 引导学生回顾分子与聚合物的概念;
b. 解释高分子的定义和特点;
c. 教师示范几种常见高分子的结构示意图。
2. 合成高分子的基本原理(15分钟)
a. 介绍聚合反应的基本过程;
b. 讲解聚合物的分类;
c. 分析聚合反应的影响因素。
3. 几种常见高分子的合成方法(25分钟)
a. 乙烯基聚合反应;
b. 丙烯酸类高分子的合成;
c. 聚氯乙烯的合成方法。
4. 案例分析与讨论(15分钟)
a. 结合生活实例,讨论高分子的应用和影响;
b. 提出相关问题,引导学生分析解答。
四、教学方法:
1. 讲授相结合的方式;
2. 提倡学生积极参与讨论;
3. 案例分析的方式激发学生学习兴趣。
五、教学评估:
1. 课堂练习(10分钟);
2. 课后作业(30分钟);
3. 学习日志与讨论反馈。
六、教学反思:
经过本节课的教学,学生对高分子的概念和合成方法有了更深入的了解,能够较为熟练地运用所学知识解决相关问题。
但在教学过程中,也发现了一些问题,需要改进和完善,提高教学效果。
《高分子材料》教学设计方案(第一课时)一、教学目标1. 学生能够理解高分子材料的基本观点和分类。
2. 掌握常见高分子材料如塑料、橡胶、纤维的特性及应用。
3. 培养学生的观察、分析和解决问题的能力。
二、教学重难点1. 教学重点:高分子材料的分类、特性及应用。
2. 教学难点:高分子材料的合成原理及工艺。
三、教学准备1. 准备PPT课件,包含图片、视频等素材。
2. 准备常见高分子材料样品,如塑料、橡胶、纤维等。
3. 准备相关案例和实例,用于讲解高分子材料的应用。
4. 准备实验器械,进行高分子材料的合成实验。
5. 安排学生进行实验前的预习和讨论,确保实验顺利进行。
四、教学过程:(一)导入新课1. 介绍高分子材料在平时生活、生产、科技、国防等各个领域的应用,强调其在社会发展中的重要性。
2. 提出问题:什么是高分子材料?高分子材料有哪些种类?(二)新课教学1. 高分子材料的定义:以高分子化合物为基础的材料。
例如塑料、橡胶、纤维、涂料等。
2. 高分子材料的种类:(1)塑料:讲解热塑性塑料和热固性塑料的区别和应用;(2)橡胶:讲解天然橡胶和合成橡胶的特点和用途;(3)纤维:讲解合成纤维和天然纤维的区别和特点;(4)涂料:讲解水性涂料和油性涂料的不同。
3. 高分子材料的合成方法:聚合反应、缩聚反应、加聚反应等。
4. 高分子材料的性能特点:强度、硬度、耐腐蚀性、耐磨性、绝缘性等。
5. 高分子材料的应用领域:平时生活用品、建筑、交通运输、电子科技、医疗保健等。
(三)教室互动1. 提问学生是否了解高分子材料,引导学生分享自己的经验和看法。
2. 组织小组讨论,让学生讨论高分子材料的应用前景和未来发展趋势。
3. 邀请学生上台分享讨论效果,教师给予点评和指导。
(四)小结与作业1. 小结本节课的重点内容,强调高分子材料的重要性及其应用领域。
2. 安置作业:要求学生课后查阅相关资料,了解高分子材料在科技、国防等领域的应用和发展趋势,并撰写一篇简短的报告。
高分子科学实验第二版课程设计1. 课程介绍本课程是高分子科学实验第二版的课程设计,旨在让学生通过实验的方式深入了解高分子化合物的性质和应用。
本课程设计共包括两个实验项目,分别是聚合物的合成和性能测试以及高分子材料的加工与应用。
2. 实验一:聚合物的合成和性能测试2.1 实验目的本实验旨在使学生了解聚合物的合成过程,掌握一些基本的实验技巧和操作方法,同时通过实验测试了解聚合物的性质和应用。
2.2 实验步骤1.准备实验器材和试剂:包括反应釜、电动搅拌器、计时器、加热板、催化剂、单体、溶剂、试剂瓶等。
2.准备好反应釜后,在反应釜中加入一定量的溶剂。
3.加入单体和适量的催化剂,启动电动搅拌器。
4.在加热板上进行恒温反应,反应时间根据单体种类和催化剂种类而定。
5.恒温反应结束后,将反应液用稀酸或稀碱溶液进行中和,然后用有机溶剂抽提和洗涤得到所需产物。
6.对所得产物进行理化性质测试:如溶解度、熔点、分子量分布、玻璃化转化温度等。
2.3 实验结果及分析通过实验,我们合成出了一种聚合物,并对其进行了相关性能测试。
从实验结果中我们可以看出,该聚合物有一定的分子量分布,溶解度较高,玻璃化转化温度较低等特点。
这些结果可以为我们进一步的材料应用和优化提供有用的参考。
3. 实验二:高分子材料的加工与应用3.1 实验目的本实验旨在让学生了解高分子材料的加工方法和特点,掌握一些基本的加工和测试技能,同时通过实验测试了解高分子材料的应用。
3.2 实验步骤1.准备实验器材和试料:包括高分子材料、加工设备、检测设备等。
2.将高分子材料经过适当的加热等加工步骤制成所需形状。
3.利用相应设备对所得高分子材料进行机械性能测试:如硬度、拉伸强度、断裂伸长率等。
4.利用所得高分子材料制成实际应用品,如高分子膜、高分子制品等,并对其进行性能测试和分析。
3.3 实验结果及分析通过实验,我们成功制备出了高分子材料,并对其进行了机械性能测试和进一步的加工。
高分子化学与物理实验
梁波
2011年12月
高分子化学与物理实验是高分子化学与物理专业教学的重要实践环节,是本科生今后从事本专业技术工作或进一步深造的基本训练之一。
通过该实验使学生较熟练地掌握高分子化合物的聚合反应原理和控制方法,具有选择聚合反应和控制聚合反应条件合成聚合物的理论、实践能力,掌握高聚物的结构与性能之间的内在联系及其规律,为以后的学习和工作打下基础。
一、实验内容及学时安排
高分子化学实验属于《高分子化学与物理》试验的一部分,学时为8,开设两个实验,每个实验为4学时。
开设时间为第二学年的上学期,具体内容和学时安排如下:
序号实验项目名称实验内容学时分配
1 本体聚合—有机玻璃的
制造
甲基丙烯酸甲酯的本体聚合及成型 4
2 聚乙烯醇缩甲醛的制备本实验是合成水溶性聚乙烯醇缩甲醛胶水 4
二、预习情况检查方式
要求学生在实验前必须做好实验预习,否则不予参加实验。
实验预习主要包括以下两个方面的内容:
①检查实验预习报告
包括实验目的、实验原理、实验所需仪器及药品、实验步骤等;
②提问形式
老师在实验前要检查学生的实验预习情况,可采取口头提问的方式了解学是对实验的预习情况。
三、实验数据处理
高分子化学实验主要是要求学生掌握由单体到聚合物的几种工艺实施方法,通过实验现象的观察可以看到实验的最终结果。
因此高分子化学的数据处理相对比较简单。
四、实验报告要求
实验报告是实验工作的全面总结,是教师考核学生实验成绩的主要依据。
实验报告是学生分析、归纳、总结实验数据,讨论实验结果并把实验获得的感性认识上升为理性认识的过程。
实验报告要用规定的实验报告纸书写,要求语言通顺、图表清晰、分析合理、讨论深入,处理数据应由每人独立进行,不能多人合写一份报告。
实验报告要真实反映实验结果,不得伪造。
具体包括如下内容:
①实验题目、实验者姓名、班级和实验日期;
②实验目的和要求;
③主要实验仪器、设备与材料;
④实验原理;
⑤实验步骤(流程图);
⑥实验原始记录;
⑦实验数据计算结果;
⑧思考题;
⑨结果分析,实验心得与体会。
实验一本体聚合—有机玻璃的制造
一、实验目的
了解本体聚合的特点,掌握本体聚合的实施方法,并观察整个聚合过程中体系粘度的变化过程。
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。
本体聚合的产物纯度高、工序及后处理简单,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,长链游离基末端被包埋,扩散困难使游离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,从而影响产品的机械强度;重则体系温度失控,引起爆聚。
为克服这一缺点,现一般采用两段聚合: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。
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。
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。
以 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问题,工业上采用高温预聚合,预聚至约 10% 转化率的粘稠浆液,然后浇模,分段升温聚合,在低温下进一步聚合,安全渡过危险期,最后脱模制得有机玻璃棒。
N N C(CH 3)2CN (H 3C)2C CN C(CH 3)2CN
.2N 2
C(CH 3)2CN .H 2C C CH 33H 3C C CH 3COOCH 3(H 3C)2C CN 2C C .
CH 3
COOCH 3
H 3C C CH 3COOCH 3C CH 2CH 333C C .CH 3COOCH 3H 3C CH CH 3COOCH 3HC C
CH 3
COOCH 3+H 3C C .CH 3
3
(H 3C)2C CN +H 2C C .CH 3COOCH
3.22+
三、 实验仪器及药品
1) 仪器:
烧杯 1000ml 1 只
电炉 1KW 1 只
温度计 100 ℃ 1 支
量筒 50、100ml 各1 只
试管 10mm ×70mm 1 支
烧杯 400 ml 1 只
另备玻璃纸、描图纸、胶水、试管夹、玻璃棒 若干
2) 药品:
甲基丙烯酸甲酯(MMA ) 30ml ,BP=100.5℃
偶氮二异丁腈(AIBN )
四、实验步骤
图1聚合装臵图
(1. 搅拌器 2.四氟密封塞 3.温度计 4.温度计套管 5.冷凝管)
1) 预聚体的制备
在洗净烘干的三口瓶中,加入30ml MMA、0.05g 偶氮二异丁腈,完全溶解后,将三口瓶放入水浴中,逐步加热至75~80℃,保温(注意:聚合过程中,搅拌,使之均匀散热并感知浆液的粘度),当浆液粘度如甘油时,立即取出三口瓶,在盛冷水的烧杯中冷却至50℃左右,立即将预聚浆液注入试管中。
2) 低温聚合、高温聚合
将注有浆液的模子放入60℃烘箱内低温聚合,当成柔软透明固体时,升温至100℃下继续聚合2h,使之反应完全,然后再冷却至室温。
3) 脱模
取出,将其放入水中浸泡少顷,得有机玻璃棒。
4) 爆聚
可取一部分预聚浆液倒入试管中,仍在90℃下加热聚合,观察自动加速作用引起的爆聚现象。
五、实验注意事项
【正常现象】
实验过程中,随着温度的逐渐升高,溶液粘度加大。
【非正常现象】
实验过程中,易发生暴聚而冒泡,最终使实验失败。
【非正常现象产生的原因】
由于升温过高,预聚反应时间太长,易发生暴聚。
六、思考题
为什么采用75-80,50-60,90的三段聚合工艺制备有机玻璃棒?
实验二聚乙烯醇缩甲醛的制备
一、实验目的
了解聚乙烯醇缩醛化反应的原理,并制备胶水。
二、实验原理
聚乙烯醇缩甲醛是利用聚乙烯醇缩与甲醛在盐酸催化的作用下而制得的,其反应如下:
CH 2CHCH 2CH ~CH 2CHCH 2CH + H 2O
OH OH O CH 2 O HCl ~~
聚乙烯醇是水溶性的高聚物,如果用甲醛将它进行部分缩甲醛化,随着缩醛度的增加,水溶性愈差。
作为维尼纶纤维的聚乙烯醇缩甲醛的缩醛度一般控制在35%左右。
它不溶于水,是性能优良的合成纤维。
本实验是合成水溶性聚乙烯醇缩甲醛胶水。
反应过程中须控制较低的缩醛度,使产物保持水溶性。
如反应过于猛烈,则会造成局部高缩醛度,导致不溶性物质存在于水肿,影响胶水质量。
因此在反应过程中,特别要注意严格控制催化剂用量、反应温度、反应时间及反应物比例等因素。
聚乙烯醇缩甲醛随缩醛化程度的不同,性质和用途各有所不同。
它能溶于甲酸、乙酸、二氧六环、氯化烃(二氯乙烷、氯仿、二氯甲烷)、乙醇-苯混合物(30:70)、乙醇-甲苯混合物(40:60)以及60%的含水乙醇等。
三、实验仪器及药品
1) 仪器:
250 ml 三口瓶 1 只
电动搅拌器 1 台
温度计 100 ℃ 1 支 ,
冷凝管 1只
量筒 10、100 ml 各1 只
聚乙烯醇,38%工业甲醛,0.25 mol/L 盐酸,8% NaOH 溶液,去离子水,PH 试纸(1-14)
四、实验步骤
图1聚合装臵图
(1. 搅拌器 2.四氟密封塞 3.温度计 4.温度计套管 5.冷凝管)
在250 ml三颈瓶中,加入100 ml去离子水,10 g聚乙烯醇,在搅拌下升温溶解。
待聚乙烯醇完全溶解后,于90 ℃作用加入3 ml甲醛(38%工业甲醛)搅拌15分钟。
再加入0.25 mol/L盐酸0.5 ml,控制反应T体系pH值1~3,保持反应温度90℃左右,继续搅拌,反应体系逐渐变稠,当体系中出现气泡或者有絮状物产生,立即迅速加入1.5 ml 8% NaOH 溶液,调节体系的pH值为8-9。
然后冷却降温出料。
获得无色透明粘稠的液体,即市售的一种胶水。
五、实验注意事项
本实验是合成水溶性聚乙烯醇缩甲醛胶水。
反应过程中须控制较低的缩醛度,使产物保持水溶性。
如反应过于猛烈,则会造成局部高缩醛度,导致不溶性物质存在于水肿,影响胶水质量。
因此在反应过程中,特别要注意严格控制催化剂用量、反应温度、反应时间及反应物比例等因素。
【正常现象】
维尼纶纤维的聚乙烯醇缩甲醛的缩醛度一般控制在35%左右,产物保持水溶性。
【非正常现象】
局部高缩醛度,导致不溶性物质存在于水中。
【非正常现象产生的原因】
反应过于猛烈,局部高缩醛度,导致不溶性物质存在于水中,影响胶水质量。
六、思考题
1.为什么缩醛度增加,水溶性下降,当达到一定的缩醛度之后产物完全不溶于水?
2.产物最终能够为什么要把pH调到8-9?试讨论缩醛对酸和碱的稳定性。