醋酸乙烯酯溶液聚合
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高分子化学实验报告实验三醋酸乙烯酯的溶液聚合醋酸乙烯酯的溶液聚合一、实验目的1、学习水溶液的聚合方法,制备醋酸乙烯酯溶液;2、了解水溶液聚合机理及聚合中各个组分的作用。
二、实验原理溶液聚合是将单体和引发剂溶于适当的溶剂中进行的聚合反应,生成的聚合物能溶于溶剂的叫均相溶液聚合,聚合物不溶于溶剂而析出者,称异相溶液聚合或沉淀聚合。
与本体聚合相比,溶液聚合的优点是:有溶剂为传热介质,聚合强度容易控制;体系中聚合物浓度较低,能消除自动加速现象;聚合物分子量比较均—;不易进行链自由基向大分子转移而生成支化或交联的产物,反应后的物料也可直接使用。
但溶液聚合也有缺点;单体浓度小,聚合速率低,设备利用率低;单体浓度低和向溶剂链转移结果,致使聚合物分子量不高,聚合物中夹带微量溶剂;溶解回收麻烦而且多为易染、易爆的有毒物。
这些缺点使得溶液聚合在工业上应用不如悬浮聚合和乳液聚合多。
本实验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,属于自由基聚合反应。
三、实验药品及仪器药品:醋酸乙烯酯、甲醇、偶氮二异丁腈仪器:三口烧瓶、搅拌器、回流冷凝管、铁架台、一次性滴管、一次性杯子、烧杯、温度计实验装置如下图:四、实验步骤及现象步骤现象分析在装有搅拌器、回流冷凝管和温度汁的反应瓶中加入醋酸乙烯20g(折算成体积为21.5mL,再将另一小烧杯中预先准备好的偶氮二异丁腈溶液(0.05g 溶于5mL甲醇中倒入反应瓶。
加热升温,搅拌(转速控制在240-260,控制水浴温度80-90℃,反应瓶内温度61-63℃,注把引发剂加入甲醇中不溶或微溶,再一起加入醋酸乙烯中,在搅拌下,引发剂很快溶解;随着温度的升高冷凝管中出现回流,且开始时随着温度的升高回流液很多,一段时间后,回流量趋于稳定。
在搅拌过程中,反应液一段时间后出现大量气泡,体系粘度引发剂易溶于醋酸乙烯酯中,而微溶于甲醇;随着温度升高,甲醇挥发量越来越多,在冷凝管中,开始时主要回流甲醇,随着温度稳定时,此时回流的量主要为甲醇与单体的混合物;反应中产生的大量气泡为引发剂分解产生的氮气;随着反应的进行,聚合产生的聚合物量增加,粘度大。
醋酸乙烯酯的溶液聚合实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是通过醋酸乙烯酯的溶液聚合反应,了解聚合反应中各种条件对聚合产物性质的影响,掌握溶液聚合的方法和技巧。
二、实验原理醋酸乙烯酯是一种常用的单体,可以通过自由基引发剂引发聚合反应。
在实验中,我们使用过氧化苯甲酰(BPO)作为引发剂,在适当的条件下将其加入到醋酸乙烯酯溶液中,使其发生自由基引发聚合反应。
在反应过程中,单体分子之间相互结合形成高分子链,并逐渐增长形成聚合物。
三、实验步骤1.准备工作:将所需试剂称量好,并配制出所需浓度的溶液。
2.制备样品:将所需量的醋酸乙烯酯溶解在适量的甲苯中,并加入BPO引发剂。
3.进行反应:将样品置于恒温水浴器中,在适当温度下进行反应。
根据需要可以调节时间和温度。
4.反应结束:将反应产物经过适当处理,如过滤、洗涤、干燥等,得到所需的聚合物样品。
四、实验结果在实验中,我们通过改变反应条件,如温度、时间和引发剂浓度等,探究了这些条件对聚合产物的影响。
在一定范围内,随着温度的升高和时间的延长,聚合产物分子量逐渐增大。
同时,在引发剂浓度较低时,聚合产物分子量也较小。
此外,在反应过程中还需要注意溶液中单体浓度的控制和引发剂与单体之间的比例关系。
五、实验总结通过本次实验,我们了解了溶液聚合反应的基本原理和方法,并掌握了一定的实验操作技巧。
同时,在实验过程中也发现了一些问题和不足之处,需要进一步加以改进。
例如,在控制单体浓度时需要更加精确,并且在反应结束后需要进行充分洗涤和干燥等处理工作。
总之,本次实验为我们深入理解聚合反应提供了宝贵的经验和启示。
文档高分子化学实验报告 10高二醋酸乙烯酯的溶液聚合实验三危平福 1014122030丁胜10141220072013/5/8溶液聚合是将单体和引发剂溶于适当的溶剂中进行的聚合反应,生成的聚合物能溶于溶剂的叫均相溶液聚合,聚合物不溶于溶剂而析出者,称异相溶液聚合或沉淀聚合。
一、实验目的:12、了解水溶液聚合机理及聚合中各个组分的作用。
二、实验原理:i【聚醋酸乙烯酯】(也称作聚乙酸乙烯酯,简称PVA、PVAc)是一种有弹性的合成聚合物。
聚醋酸乙烯酯是通过醋酸乙烯酯(VAM)的聚合而制备的。
聚合物的部分或全部水解用于制备聚乙烯醇。
聚乙烯醇产品的水解率一般在87%至99%之间。
聚醋酸乙烯酯是弗里茨·克拉特1912年在德国发现的;它是最常用的木材用胶,被称作白胶水(白胶浆),聚醋酸乙烯酯被广泛地应用于印刷装订和书籍艺术溶液聚合是将单体和引发剂溶于适当的溶剂中进行的聚合反应生成的聚合物能溶于溶剂的叫均相溶液聚合聚合物不溶于溶剂而析出者称异相溶液聚合或沉淀聚合。
优点:一、与本体聚合相比,溶液聚合有溶剂为传热介质聚合强度容易控制;二、体系中聚合物浓度较低能消除自动加速现象聚合物分子量比较均—;三、不易进行链自由基向大分子转移而生成支化或交联的产物;四、反应后的物料也可直接使用。
缺点:一、单体浓度小聚合速率低设备利用率;二、低单体浓度低和向溶剂链转移结果致使聚合物分子量不高;三、聚合物中夹带微量溶剂溶解回收麻烦而且多为易染、易爆的有毒物。
这些缺点使得溶液聚合在工业上应用不如悬浮聚合和乳液聚合多。
溶液聚合属于自由基聚合反应。
自由基聚合微观动力学:链引发速率:链增长速率:链终止速率:总速率方程表明聚合速率与发剂浓度的平方根、单体浓度的一次方根成正比。
本次实验中引发剂用量由0.05g提高到0.2g,溶剂用量由5ml提高到20ml,假设各反应物混合后体积不变,则引发剂浓度由0.05/(5+20/0.93)=0.001887g/ml提高到0.2/(20+20/0.93)=0.004819 g/ml所以[I]提高2.55倍,单体浓度20/25.5=0.7843g/ml 降低到20/41.5=0.4819g/ml [M]降低1.63倍,所以总速总速率并未提高,反而下降了。
高分子化学实验报告08高分子材料与工程(1)班刘奕杉0814121024刘莹0814121025醋酸乙烯酯的溶液聚合实验目的(1)通过聚醋酸乙烯酯的制备,掌握溶液聚合的一般方法和基本实验技巧。
(2)通过实验了解醋酸乙烯酯的特点。
实验原理溶液聚合是将单体和引发剂溶于适当的溶剂中进行的聚合反应,生戊的聚合物能济于溶剂的叫均相溶液聚合,聚合物不溶于溶剂而析出者,称异相溶液聚合或沉淀聚合。
在聚合过程中存在向溶剂链转移的反应,使产物分子量降低。
因此,在选择溶剂时必须注意溶剂的活性大小。
各种溶剂的链转移常数变动很大,水为零,苯较小,卤代烃较大。
一般根据聚合物分子量的要求选择合适的溶剂。
另外还要注意溶剂对聚合物的溶解性能,选用良溶剂时,反应为均相聚合,可以消除凝胶效应,遵循正常的自由基动力学规律。
选用沉淀剂时,则成为沉淀聚合,凝胶效应显著。
产生凝胶效应时,反应自动加速,分子量增大,劣溶剂的影响介于其间,影响程度随溶剂的优劣程度和浓度而定。
本实验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,属于自由基聚合反应实验步骤在装有搅拌器、回流冷凝管和温度汁的反应瓶中加入醋酸乙烯酯20g(可折算成体积后用移液管虽取),再将另一小烧杯重预先准备好的偶氮二异丁腈溶液(0.05g 溶于5mI 甲醇中)倒入反应瓶,升温,控制反应瓶内温度61—63℃,注意观察体系内粘度的变化,3h 后。
停止反应,将瓶内的物料倒入表面皿中,放入50℃真空烘箱中干燥.得无色透明树脂,称重。
在升温前,应将引发剂充分振荡,均匀分散在单体中。
实验过程补充说明:反应后期,聚合物极粘稠,搅拌阻力较大,加入了少量甲醇。
前期的引发剂量不够,反应比较平和,循环水的量比起前几次的小在反应的中期补加一定的引发剂。
实验装置图实验注意事项1 转速要保持一定,以保证反应稳定进行,聚合产物较为均一。
2 为避免反应过程中出现冻胶甚至产物结块,引发剂的滴加速度要慢,如反应过程中发现可能出现的冻胶时,应加快搅拌速度,并适当补加一些甲醇。
实验02 醋酸乙烯酯的溶液聚合与聚乙烯醇的制备一.实验目的二.实验原理三.主要仪器和试剂四.实验步骤五.注意事项六.问题与讨论一.实验目的1.通过本实验掌握醋酸乙烯酯溶液聚合方法;2.了解聚醋酸乙烯酯制备聚乙烯醇方法;3.通过高分子转化反应了解溶液聚合、高分子侧基反应原理及醇解度测定方法。
二.实验原理本实验采用自由基溶液聚合反应。
选用乙醇作溶剂,是由于PVAc能溶于乙醇,而且聚合反应中活性链对乙醇的链转移常数较小。
而且在醇解制取PVA时,加入催化剂后在乙醇中经侧基转化反应即可直接进行醇解。
二.实验原理PVAc的醇解可以在酸性或碱性催化下进行,目前工业上都采用碱性醇解法。
另一方面,乙醇中的水对醇解会产生阻碍作用,因为水的存在使反应体系内产生CH3COONa,消耗了NaOH,而NaOH 在此是起催化作用,因此要严格控制乙醇中的水的含量。
三.主要仪器和试剂1.实验仪器250ml三口瓶x1、回流冷凝管x1、搅拌器x1、100ml滴液漏斗x12.实验试剂醋酸乙烯酯、氢氧化钠(NaOH)、乙醇、偶氮二异丁腈(AIBN)三.主要仪器和试剂图2-1 聚醋酸乙烯酯醇解装置四.实验步骤1.聚醋酸乙烯酯(PVAc)的制备:如图1-1搭好装置,在250ml三口烧瓶中加入20g乙醇、40g醋酸乙烯酯和0.05g AIBN,开始搅拌。
当AIBN完全溶解后,升温至60±2℃反应3小时,加入40g乙醇备醇解用。
2.将大部分聚合物溶液倒入回收瓶中,反应瓶内留下约15g。
用15ml乙醇将瓶口处的溶液冲净。
四.实验步骤醇解:如图2-1搭好装置,在反应瓶中加入85ml乙醇。
开动搅拌,待溶解均匀后,在25℃下慢慢滴加5%的NaOH/乙醇溶液2.8ml (约2秒/滴)。
仔细观察,约1~1.5小时发生相转变。
这时再滴加1.2ml的NaOH/乙醇溶液,继续反应1小时,用布氏漏斗抽滤,所得聚醋酸乙烯酯(PVA)为白色沉淀,分别用15ml乙醇洗涤3次。
实验五醋酸乙烯酯的溶液聚合TPMK standardization office【 TPMK5AB- TPMK08- TPMK2C- TPMK18】高分子化学实验报告08高分子材料与工程(1)班刘奕杉刘莹醋酸乙烯酯的溶液聚合实验目的(1)通过聚醋酸乙烯酯的制备,掌握溶液聚合的一般方法和基本实验技巧。
(2)通过实验了解醋酸乙烯酯的特点。
实验原理溶液聚合是将单体和引发剂溶于适当的溶剂中进行的聚合反应,生戊的聚合物能济于溶剂的叫均相溶液聚合,聚合物不溶于溶剂而析出者,称异相溶液聚合或沉淀聚合。
在聚合过程中存在向溶剂链转移的反应,使产物分子量降低。
因此,在选择溶剂时必须注意溶剂的活性大小。
各种溶剂的链转移常数变动很大,水为零,苯较小,卤代烃较大。
一般根据聚合物分子量的要求选择合适的溶剂。
另外还要注意溶剂对聚合物的溶解性能,选用良溶剂时,反应为均相聚合,可以消除凝胶效应,遵循正常的自由基动力学规律。
选用沉淀剂时,则成为沉淀聚合,凝胶效应显着。
产生凝胶效应时,反应自动加速,分子量增大,劣溶剂的影响介于其间,影响程度随溶剂的优劣程度和浓度而定。
本实验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,属于自由基聚合反应实验步骤在装有搅拌器、回流冷凝管和温度汁的反应瓶中加入醋酸乙烯酯20g(可折算成体积后用移液管虽取),再将另一小烧杯重预先准备好的偶氮二异丁腈溶液(0.05g 溶于5mI 甲醇中)倒入反应瓶,升温,控制反应瓶内温度61—63℃,注意观察体系内粘度的变化,3h 后。
停止反应,将瓶内的物料倒入表面皿中,放入50℃真空烘箱中干燥.得无色透明树脂,称重。
在升温前,应将引发剂充分振荡,均匀分散在单体中。
实验过程补充说明:反应后期,聚合物极粘稠,搅拌阻力较大,加入了少量甲醇。
前期的引发剂量不够,反应比较平和,循环水的量比起前几次的小在反应的中期补加一定的引发剂。
实验装置图实验注意事项1 转速要保持一定,以保证反应稳定进行,聚合产物较为均一。
高分子化学实验醋酸乙烯酯的溶液聚合一、目的要求1、通过本实验掌握溶液聚合的实验方法和溶液聚合的特点。
2、掌握醋酸乙烯酯聚合原理及溶剂对醋酸乙烯酯溶液聚合的影响。
二、实验基本原理1、单体的性质醋酸乙烯酯的分子量为86.09。
纯的醋酸乙烯酯的聚合能力很强,在常温下能缓慢聚合,在光和引发剂的作用下聚合的速度显著提高。
聚合过程为放热反应,故聚合开始后即能自行加快聚合速度。
醋酸乙烯醋在无机酸或碱的作用下易发生水解,生成乙醛和乙酸。
受热的稳定温度可达到400℃。
醋酸乙烯酯(VAC )的物化常数凝固点(℃) -84沸点(℃) 73密度 0.9342折光率 1.395820D n 膨胀系数(5-250)(l/℃) 0.00155粘度(20℃)厘泊 0.432燃烧热(kJ/mol ) 2072.07生成热(kJ/mol ) 118.46蒸馏潜热(kJ/mol ) 32.65闪点(℃) -5—8水中溶解度(20℃)% 2.5水在VAC 中溶解度(20℃)% 0.12、聚合反应机理醋酸乙烯酯的聚合方式按自由基型链式反应进行。
常用的引发剂是过氧化物体系和偶氮双腈体系、反应过程中除链引发、链增长、链终止三个分数外还有链转移反应,反应机理如下:(1)链引发(2)链增长(3)链转移在醋酸乙烯酯聚合反应中,由于RCH 2CHOCOCH 3的活性大,增长的活性链容易向溶剂,向单体以及向已生成的聚合物大分子转移。
① 向溶剂转移ktr n n M HA M H A +−−→+AA如果A·不活泼,不与单体发反,或反应速度很小HA 就称为阻聚剂或缓聚剂。
如A ·很活泼,易与单体发生反应,重新引起聚合反应,HA 就称为链转移剂。
有溶剂情况下平均聚合度式中:DP0—无溶剂存在条件下时聚合物平均聚合度。
[S] —溶剂浓度[M]—单体浓度Cs—链转移常数② 向单体转移,可形成支链聚合物232332323222222~~R nMRCH CHOOCCH CH CHOOCCH RCH CHOOCCH CH CHOOCCHRCH CHOOCCH CH CHOOCCH CH CHOOCCH RCH CHOOCCH +=⇒→=+→+==−−→A 或③ 向大分子转移,也可形成支链聚合物(4)终止链链终止一般按偶合终止和歧化终止两种方式进行。
高分子化学实验醋酸乙烯酯的溶液聚合一、目的要求1、通过本实验掌握溶液聚合的实验方法和溶液聚合的特点。
2、掌握醋酸乙烯酯聚合原理及溶剂对醋酸乙烯酯溶液聚合的影响。
二、实验基本原理1、单体的性质醋酸乙烯酯的分子量为86.09。
纯的醋酸乙烯酯的聚合能力很强,在常温下能缓慢聚合,在光和引发剂的作用下聚合的速度显著提高。
聚合过程为放热反应,故聚合开始后即能自行加快聚合速度。
醋酸乙烯醋在无机酸或碱的作用下易发生水解,生成乙醛和乙酸。
受热的稳定温度可达到400℃。
醋酸乙烯酯(VAC )的物化常数凝固点(℃) -84沸点(℃) 73密度 0.9342折光率 1.395820D n 膨胀系数(5-250)(l/℃) 0.00155粘度(20℃)厘泊 0.432燃烧热(kJ/mol ) 2072.07生成热(kJ/mol ) 118.46蒸馏潜热(kJ/mol ) 32.65闪点(℃) -5—8水中溶解度(20℃)% 2.5水在VAC 中溶解度(20℃)% 0.12、聚合反应机理醋酸乙烯酯的聚合方式按自由基型链式反应进行。
常用的引发剂是过氧化物体系和偶氮双腈体系、反应过程中除链引发、链增长、链终止三个分数外还有链转移反应,反应机理如下:(1)链引发(2)链增长(3)链转移在醋酸乙烯酯聚合反应中,由于RCH 2CHOCOCH 3的活性大,增长的活性链容易向溶剂,向单体以及向已生成的聚合物大分子转移。
① 向溶剂转移ktr n n M HA M H A +−−→+AA如果A·不活泼,不与单体发反,或反应速度很小HA 就称为阻聚剂或缓聚剂。
如A ·很活泼,易与单体发生反应,重新引起聚合反应,HA 就称为链转移剂。
有溶剂情况下平均聚合度式中:DP0—无溶剂存在条件下时聚合物平均聚合度。
[S] —溶剂浓度[M]—单体浓度Cs—链转移常数② 向单体转移,可形成支链聚合物232332323222222~~R nMRCH CHOOCCH CH CHOOCCH RCH CHOOCCH CH CHOOCCHRCH CHOOCCH CH CHOOCCH CH CHOOCCH RCH CHOOCCH +=⇒→=+→+==−−→A 或③ 向大分子转移,也可形成支链聚合物(4)终止链链终止一般按偶合终止和歧化终止两种方式进行。
高分子化学实验报告实验三醋酸乙烯酯的溶液聚合一、实验目的通过聚醋酸乙烯酯的制备,掌握溶液聚合的一般方法和基本实验技巧。
二、实验原理本实验以偶氮二异丁氰为引发剂,甲醇为溶剂的醋酸乙烯酯的溶液聚合,属于自由基聚合反应。
溶液聚合一般有反应均匀、聚合热易散发、反应速度及温度易控制、分子量分布均匀等特点。
在聚合过程中存在向溶剂链转移的反应,使产物分子量降低。
因此,在选择溶剂时必须注意溶剂的活性大小。
各种溶剂的链转移常数变动很大,水为零,苯较小,卤代烃较大。
一般根据聚合物分子量的要求选择合适的溶剂。
另外还要注意溶剂对聚合物的溶解性能,选用良溶剂时,反应为均相聚合,可以消除凝胶效应,遵循正常的自由基动力学规律。
选用沉淀剂时,则成为沉淀聚合,凝胶效应显著。
产生凝胶效应时,反应自动加速,分子量增大,劣溶剂的影响介于其间,影响程度随溶剂的优劣程度和浓度而定。
缺点是一、溶剂回收难,二、溶剂本身也是一种杂质,使产品纯度低,三、溶剂一般易燃易爆有毒,四、聚合速率低。
聚醋酸乙烯酯适于制造维尼纶纤维,控制分子量是关键。
单体纯度、引发剂和溶剂类别,以及聚合温度和转化率高低,都对产物分子量有很大影响,由于乙酸乙烯酯自由基活性很高,容易对聚合物发生链转移,而形成支链或交联产物。
三、实验材料、装置流程及仪器100ml 三颈瓶 回流冷凝管 温度计 搅拌器 铁架台 水浴锅 醋酸乙烯酯(重蒸)20ml 甲醇20ml 偶氮二异丁氰0.2g四、实验步骤五、实验结果无色粘稠状液体六、注意事项(1)醋酸乙烯酯有麻醉性和刺激作用,高浓度蒸气可引起鼻腔发言,因此在实验时保持通风;(2)在实验时应先加引发剂,等到引发剂溶解后,再升温。
七、思考题1、溶液聚合的定义,组成,分类及优缺点。
答:定义:单体和引发剂溶于适当溶剂中的聚合方法。
组成:单体、引发剂、溶剂。
分类:按聚合产物在溶剂中的溶解性:均相聚合,沉淀聚合按聚合机理:自由基聚合,离子聚合。
优点:聚合时溶剂回流带走聚合热,使反应强度得到控制;消除了自动加速效应,使聚合物分子量均一。
高分子化学实验醋酸乙烯酯的溶液聚合一、目的要求1、通过本实验掌握溶液聚合的实验方法和溶液聚合的特点。
2、掌握醋酸乙烯酯聚合原理及溶剂对醋酸乙烯酯溶液聚合的影响。
二、实验基本原理1、单体的性质醋酸乙烯酯的分子量为86.09。
纯的醋酸乙烯酯的聚合能力很强,在常温下能缓慢聚合,在光和引发剂的作用下聚合的速度显著提高。
聚合过程为放热反应,故聚合开始后即能自行加快聚合速度。
醋酸乙烯醋在无机酸或碱的作用下易发生水解,生成乙醛和乙酸。
受热的稳定温度可达到400℃。
醋酸乙烯酯(VAC)的物化常数凝固点(℃) -84沸点(℃) 73密度 0.9342n 1.3958折光率20D膨胀系数(5-250)(l/℃) 0.00155粘度(20℃)厘泊 0.432燃烧热(kJ/mol) 2072.07生成热(kJ/mol) 118.46蒸馏潜热(kJ/mol) 32.65闪点(℃) -5—8水中溶解度(20℃)% 2.5水在VAC中溶解度(20℃)% 0.12、聚合反应机理醋酸乙烯酯的聚合方式按自由基型链式反应进行。
常用的引发剂是过氧化物体系和偶氮双腈体系、反应过程中除链引发、链增长、链终止三个分数外还有链转移反应,反应机理如下:(1) 链引发(2)链增长(3)链转移在醋酸乙烯酯聚合反应中,由于RCH 2CHOCOCH 3的活性大,增长的活性链容易向溶剂,向单体以及向已生成的聚合物大分子转移。
① 向溶剂转移ktr n n M HA M H A +−−→+如果A·不活泼,不与单体发反,或反应速度很小HA 就称为阻聚剂或缓聚剂。
如A ·很活泼,易与单体发生反应,重新引起聚合反应,HA 就称为链转移剂。
有溶剂情况下平均聚合度式中:DP0—无溶剂存在条件下时聚合物平均聚合度。
[S] —溶剂浓度[M]—单体浓度Cs —链转移常数② 向单体转移,可形成支链聚合物232332323222222~~R nM RCH CHOOCCH CH CHOOCCH RCH CHOOCCH CH CHOOCCH RCH CHOOCCH CH CHOOCCH CH CHOOCCH RCH CHOOCCH +=⇒→=+→+==−−→或③ 向大分子转移,也可形成支链聚合物(4)终止链链终止一般按偶合终止和歧化终止两种方式进行。
[键入公司名称]高分子化学实验报告醋酸乙烯酯的溶液聚合[键入作者姓名][选取日期]一、实验目的1、学习溶液聚合的方法制备醋酸乙烯酯溶液;2、了解溶液聚合机理及聚合中各个组分的作用。
二、实验原理1、单体和引发剂溶于适当溶剂中的聚合称为溶液聚合。
根据溶剂与单体和聚合物溶解情况,可分为:均相聚合和非均相聚合;根据聚合机理可分为:自由基溶液聚合、离子型溶液聚合和配位型溶液聚合。
2、本实验为自由基溶液聚合。
醋酸乙烯溶液聚合的原料和工艺条件:w(醋酸乙烯(单体)):w(CH3OH(溶剂))=80:20; ABIN的用量为单体质量的0.025%;聚合温度为65℃±0.5℃;转化率为50%~60%;聚合时间为4h~8h。
3、反应方程式:链引发:链增长:链终止:链转移:向单体转移:向溶剂转移:向已形成的大分子转移:4、实验流程图三、实验药品、仪器及装置药品:20ml甲醇、20ml醋酸乙烯酯、0.05g偶氮二异丁腈仪器:100ml三口烧瓶、恒温水浴锅、搅拌器、球型回流冷凝管、铁架台、一次性杯子、滴管、烧杯、温度计等。
实验装置如图:四、实验步骤、现象及分析五、实验分析讨论及思考题1、溶液聚合的优缺点的分析讨论。
优点:体系粘度低,混合和传热较易,温度容易控制可减弱凝胶效应,避免局部过热。
由于使用了溶剂,降低了体系的黏度,推迟了自动加速现象的到来,如果控制适当的转化率可以基本上消除自动加速现象,聚合反应接近匀速反应,聚合反应容易控制,聚合物的相对分子质量分布较窄。
缺点:(1)由于引入了溶剂,溶剂的回收和提纯使工艺过程复杂化,从而使生产成本增加;(2)由于链自由基向溶剂的转移反应使聚合物的平均聚合度Xn降低;(3)单体浓度较低,聚合速率较慢,设备生产能力较低;(4)单体浓度低和向溶剂链转移的双重结果,使聚合物分子量降低;(5)溶剂分离回收费用高,难以除尽聚合物中残留溶液。
2、溶液聚合中溶剂有怎样的作用?答:(1)溶剂对引发剂分解速率的影响:溶剂对有机过氧类引发剂分解速率产生影响。
醋酸乙烯酯的溶液聚合一、实验目的通过聚醋酸乙烯酯的制备,掌握溶液聚合的一般方法和基本实验技巧。
二、实验原理溶液聚合一般具有反应均匀、聚合热易散发、反应速度及温度易控制、分子量分布均匀等优点。
在聚合过程中存在向溶剂链转移的反应,使产物分子量降低。
因此,在选择溶剂时必须注意溶剂的活性大小。
各种溶剂的链转移常数变动很大,水为零,苯较小,卤代烃较大。
一般根据聚合物分子量的要求选择合适的溶剂。
另外还要注意溶剂对聚合物的溶解性能,选用良溶剂时,反应为均相聚合,可以消除凝胶效应,遵循正常的自由基动力学规律。
选用沉淀剂时,则成为沉淀聚合,凝胶效应显著。
产生凝胶效应时,反应自动加速,分子量增大,劣溶剂的影响介于其间,影响程度随溶剂的优劣程度和浓度而定。
本实验以甲醇为溶剂进行醋酸乙烯酯的溶液聚合。
根据反应条件的不同,如温度、引发剂量、溶剂等的不同可得到分子量从2000到几万的聚醋酸乙烯酯。
聚合时,溶剂回流带走反应热,温度平稳。
但由于溶剂引入,大分子自由基和溶剂易发生链转移反应使分子量降低。
聚醋酸乙烯酯适于制造维尼纶纤维,分子量的控制是关键。
由于醋酸乙烯酯自由基活性较高,容易发生链转移,反应大部分在醋酸基的甲基处反应,形成链或交链产物。
除此之外,还向单体、溶剂等发生链转移反应。
所以在选择溶剂时,必须考虑对单体、聚合物、分子量的影响,而选取适当的溶剂。
温度对聚合反应也是一个重要的因素。
随温度的升高,反应速度加快,分子量降低,同时引起链转移反应速度增加,所以必须选择适当的反应温度。
反应式:三、实验药品及仪器药品:醋酸乙烯脂(新蒸)(20g)---、甲醇(5mL)---、偶氮二异丁晴(AIBN)(0.05g)---等;仪器:恒温水浴锅、搅拌器、三口烧瓶、球型冷凝管、温度计、吸管、天平、量筒等。
四、实验装置图五、实验步骤与现象分析步骤(1):在装有搅拌器、回流冷凝管和温度汁的反应瓶中加入醋酸乙烯酯20g(可折算成体积后用移液管虽取),再将另一小烧杯重预先准备好的偶氮二异丁腈溶液(0.05g 溶于5mI 甲醇中)倒入反应瓶;现象:[加入醋酸乙烯酯后,是澄清溶液,在装有偶氮二异丁腈的烧杯里加入甲醇后,经过适当搅拌,偶氮二异丁腈完全溶解]分析:[醋酸乙烯酯是无色透明溶液,偶氮二异丁晴可以溶于甲醇]步骤(2):升温,控制反应瓶内温度61—63℃,注意观察体系内粘度的变化,反应3h;现象:[随着反应的进行,回流的进行,瓶中溶液逐渐浑浊,粘度变大] 分析:[经过聚合反应生成的聚醋酸乙烯酯也是无色透明的,不过呈粘稠状]步骤(3):将瓶内的物料倒入表面皿中,观察产物性质。
醋酸乙烯酯溶液聚合及官能团反应聚乙烯醇缩丁醛的制备一、目的要求1.掌握溶液聚合的基本原理和实验技术2.了解聚合物中官能团反应的知识。
二、原理从醋酸乙烯酯制备聚乙烯醇和聚乙烯醇缩丁醛,共三部分。
1.醋酸乙烯酯(V AC )溶液聚合。
在本实验采用均相溶液聚合方法,在溶液聚合中选择适当的溶剂是聚合过程的关键之一,在选择溶剂时除了考虑溶剂对单体和引发剂有良好的溶解性外,还必须考虑其链转移常数。
因为直接影响聚合物的分子量和分子量分布。
能溶解V AC 的溶剂很多,如甲醇、苯、甲苯、丙酮、二氯乙烷、醋酸乙酯、无水乙醇等。
本实验的最终产物是为了合成聚乙烯醇(PV A ),所以采用甲醇为溶剂是有利的,因为甲醇的链转移常数比较小,制成的醋酸乙烯酯—甲醇溶液不需要进行分离,可直接进行醇解。
聚合反应式:nCH 2CHO C CH 3OAIBNCH 2CH O C CH 3On2.聚醋酸乙烯酯的醇解反应—大分子官能团反应聚醋酸乙烯酯(PV AC )的醇解属大分子功能团反应。
PV AC 可以在酸(如硫酸、盐酸和高氯酸等)的作用下,进行水解生成聚乙烯醇,一般称为酸法水解,也可以在碱的作用下进行水解生成PV A ,一般称为碱法水解,这一过程通常叫做醇解或皂化,而碱法醇解又分为湿法(高碱)和干法(低碱)两种。
所谓湿法醇解就是原料PV AC 甲醇溶液中含有 1 ~ 2 % 的水,催化剂碱也配成水溶液。
湿法醇解的特点是反应速度快,但副反应多,生成的醋酸钠多。
所谓干法醇解就是PV AC 甲醇溶液中不含水,碱也溶于甲醇中,碱的 mol 比也低(只有湿法醇解的十分之一)。
干法醇解的优点是克服了湿法醇解的缺点,但它的醇解速度慢。
本实验采用干法醇解反应主要是酯交换反应。
酯交换反应式:CH2CH O C CH 3OnnCH 3OHNaOHCH 2CH OHnnCH 3C OCH 3O如果是湿法醇解或体系中存在水,则同时发生皂化反应。
皂化反应式:CH2CH O C CH 3OnCH 2CH OHnNaOHCH 3OHCH 3COONa副反应:CH 3COOCH 3 + NaOH → CH 3OH + CH 3COONa 3.聚乙烯醇缩丁醛:CH2CH OHCH 2CHOHCH 3CH 2CH 2CHOHCOOHH2OCH 2CH CH 2CHOOO H 2CH 2CH 3三、药品和仪器 1.药品:1.醋酸乙烯酯的溶液聚合在250 mL 烧杯中加入70 g (75.3 mL )V AC 30 g (38 mL )甲醇和0.210 gAIBN ,用玻璃棒搅拌,待AIBN 完全溶解后将此溶液倒入装有搅拌器、冷凝管和温度计的三颈瓶中。
一、产品的概述二、原辅材料和包装材料质量标准及规格三、文献综述3.1实验目的掌握溶液聚合的特点,增强对溶液聚合的感性认识。
同时通过实验了解聚醋酸乙烯酯的聚合特点。
3.1溶液聚合的基本概念定义:将单体和引发剂溶于适当溶剂中,在溶液状态下进行的聚合反应组成:单体+(油溶性)引发剂+溶剂优点:聚合热易扩散,聚合反应温度易控制;可以溶液方式直接成品缺点:单体被溶剂稀释,聚合速率慢,产物分子量较低;消耗溶剂,溶剂的回收处理,设备利用率低,导致成本增加;溶剂的使用导致环境污染问题3.3实验原理溶液聚合一般具有反应均匀、聚合热易散发、反应速度及温度易控制、分子量分布均匀等优点。
在聚合过程中存在向溶剂链转移的反应,使产物分子量降低。
因此,在选择溶剂时必须注意溶剂的活性大小。
各种溶剂的链转移常数变动很大,水为零,苯较小,卤代烃较大。
一般根据聚合物分子量的要求选择合适的溶剂。
另外还要注意溶剂对聚合物的溶解性能,选用良溶剂时,反应为均相聚合,可以消除凝胶效应,遵循正常的自由基动力学规律。
选用沉淀剂时,则成为沉淀聚合,凝胶效应显著。
产生凝胶效应时,反应自动加速,分子量增大,劣溶剂的影响介于其间,影响程度随溶剂的优劣程度和浓度而定。
本实验以甲醇为溶剂进行醋酸乙烯酯的溶液聚合。
根据反应条件的不同,如温度、引发剂量、溶剂等的不同可得到分子量从2000到几万的聚醋酸乙烯酯。
聚合时,溶剂回流带走反应热,温度平稳。
但由于溶剂引入,大分子自由基和溶剂易发生链转移反应使分子量降低。
聚醋酸乙烯酯适于制造维尼纶纤维,分子量的控制是关键。
由于醋酸乙烯酯自由基活性较高,容易发生链转移,反应大部分在醋酸基的甲基处反应,形成链或交链产物。
除此之外,还向单体、溶剂等发生链转移反应。
所以在选择溶剂时,必须考虑对单体、聚合物、分子量的影响,而选取适当的溶剂。
温度对聚合反应也是一个重要的因素。
随温度的升高,反应速度加快,分子量降低,同时引起链转移反应速度增加,所以必须选择适当的反应温度。
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。
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(PV Ac)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。
且在醇解制取聚乙烯醇(PV A)时,加入催化剂后在甲醇中即可直接进行醇解。
醋酸乙烯(V Ac)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(PV Ac)主链上的α、β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。
在聚合反应的同时,可能存在副反应:(2)在单体浓度为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。
表1 60℃甲醇中不同单体浓度溶液聚合得到PVAc和PVA的聚合度单体浓度/% 聚合时间/h 转化率/% PVAc聚合度PVA聚合度聚合度降低/%85 16 96.2 1903 1177 38.1567 17 96.6 668 622 6.89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系内产生CHCOONa,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3量。
实验四醋酸乙烯酯的溶液聚合一、实验目的了解溶液聚合的基本原理和方法。
学习带回流的机械搅拌装置的使用。
二、实验原理溶液聚合就是将引发剂、单体溶于溶剂中成为均相,然后加热聚合。
聚合时靠溶剂回流带走聚合热,使聚合温度保持平稳,这是其优点。
但由于溶剂的引入,大分子自由基与溶剂发生链转移反应,使聚合物分子量降低。
三、试剂和仪器乙酸乙烯酯,过氧化苯甲酰,无水乙醇,95%乙醇搅拌器,三颈瓶,回流冷凝管等.四、实验步骤在装有搅拌器、冷凝器和温度计的250mL三颈瓶中加入20mL(记录密度,用质量计算)乙酸乙烯酯,10mL 无水乙醇,0.35g(约三小勺)过氧化苯甲酰。
加热水浴、回流、搅拌,在氮气保护下进行反应。
温度控制在65-70 ℃之间,反应3h 后,得透明的粘状物。
向反应系统中加入95%乙醇10mL,温度保持在70-75℃,搅拌0.5h,使其成均匀的溶液。
称取少许溶液,置于表面皿中,在真空烘箱中烘干,计算转化率。
五、注意事项1、搅拌桨必须与水平面垂直,不可倾斜。
2、注意温度计与搅拌桨之间的距离,防止打碎。
3、反应后期,聚合物极粘稠,搅拌阻力较大,可以加入少量乙醇。
知识补充聚醋酸乙烯酯玻璃化温度较低,仅28℃,因而在室温下有较大的冷流性,不能用作塑料制品,但它具有能与多种材料,尤其是与纤维素物质(如木材、纸等)粘接的优良性能,被广泛用作涂料、胶粘剂、纸和织物整理剂等(见造纸用化学品、染整助剂),如粘合木料的白胶水、粘接砖瓦的胶粘剂,透明胶纸带,砖石表面涂料,以及预先涂有聚醋酸乙烯酯的标签和信封、邮票等。
醋酸乙烯酯和丙烯酸酯或乙烯的共聚物应用于粘结不易粘结的材料(见乙烯-醋酸乙烯酯树脂),如聚氯乙烯塑料等。
此外,也作无纺布的胶粘剂。
在工业上聚乙酸乙烯酯树脂主要以乳液形式使用,为白色乳状液,略有残余的乙酸乙烯酯气味,其固体含量为30%~60%,多数为50%,直径为0.2~10微米,粘度范围很广,pH为4~6。
它的优点有:粘合力强。
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。
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(PV Ac)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。
且在醇解制取聚乙烯醇(PV A)时,加入催化剂后在甲醇中即可直接进行醇解。
醋酸乙烯(V Ac)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(PV Ac)主链上的α、β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。
在聚合反应的同时,可能存在副反应:(2)在单体浓度为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。
表1 60℃甲醇中不同单体浓度溶液聚合得到PVAc和PVA的聚合度单体浓度/% 聚合时间/h 转化率/% PVAc聚合度PVA聚合度聚合度降低/%85 16 96.2 1903 1177 38.1567 17 96.6 668 622 6.89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系内产生CH3COONa,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。
一、产品的概述
二、原辅材料和包装材料质量标准及规格
三、文献综述
3.1实验目的
掌握溶液聚合的特点,增强对溶液聚合的感性认识。
同时通过实验了解聚醋酸乙烯酯的聚合特点。
3.1溶液聚合的基本概念
定义:将单体和引发剂溶于适当溶剂中,在溶液状态下进行的聚合反应
组成:单体+(油溶性)引发剂+溶剂
优点:聚合热易扩散,聚合反应温度易控制;可以溶液方式直接成品
缺点:单体被溶剂稀释,聚合速率慢,产物分子量较低;消耗溶剂,溶剂的回收处理,设备利用率低,导致成本增加;溶剂的使用导致环境污染问题
3.3实验原理
溶液聚合一般具有反应均匀、聚合热易散发、反应速度及温度易控制、分子量分布均匀等优点。
在聚合过程中存在向溶剂链转移的反应,使产物分子量降低。
因此,在选择溶剂时必须注意溶剂的活性大小。
各种溶剂的链转移常数变动很大,水为零,苯较小,卤代烃较大。
一般根据聚合物分子量的要求选择合适的溶剂。
另外还要注意溶剂对聚合物的溶解性能,选用良溶剂时,反应为均相聚合,可以消除凝胶效应,遵循正常的自由基动力学规律。
选用沉淀剂时,则成为沉淀聚合,凝胶效应显著。
产生凝胶效应时,反应自动加速,分子量增大,劣溶剂的影响介于其间,影响程度随溶剂的优劣程度和浓度而定。
本实验以甲醇为溶剂进行醋酸乙烯酯的溶液聚合。
根据反应条件的不同,如温度、引发剂量、溶剂等的不同可得到分子量从2000到几万的聚醋酸乙烯酯。
聚合时,溶剂回流带走反应热,温度平稳。
但由于溶剂引入,大分子自由基和溶剂易发生链转移反应使分子量降低。
聚醋酸乙烯酯适于制造维尼纶纤维,分子量的控制是关键。
由于醋酸乙烯酯自由基活性较高,容易发生链转移,反应大部分在醋酸基的甲基处反应,形成链或交链产物。
除此之外,还向单体、溶剂等发生链转移反应。
所以在选择溶剂时,必须考虑对单体、聚合物、分子量的影响,而选取适当的溶剂。
温度对聚合反应也是一个重要的因素。
随温度的升高,反应速度加快,分子量降低,同时引起链转移反应速度增加,所以必须选择适当的反应温度。
3.4实验仪器及试剂
3.4.1仪器
3.3.2试剂
3.5实验步骤
1.在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计的干燥洁净的100mL三口瓶中依次加入新精制过的醋酸乙烯40mL(VAc密度为0.9342),0.07g偶氮二异丁腈和15mL 甲醇(密度为0.7928),在搅拌下加热,反应温度控制在65℃。
2.当反应物变为粘稠,转化率为50%左右时,加入20mL甲醇,使反应瓶中反应物稀释,然后将溶液慢慢倾入盛水的大搪瓷盘中。
聚醋酸乙烯呈薄膜析出,待膜不粘结时,用水反复洗涤,晾干后,剪成碎片,放入烘箱内进行干燥、计算产率。
四、反应机理及生产工艺、设备流程图
4.1反应机理
4.2生产工艺流程图
4.2反应装置图
4.2实验记录表
五、讨论题
5.1试以醋酸乙烯酯溶液聚合为例,说明溶液聚合的特点,并分析影响溶液聚合的因素。
溶液聚合一般具有反应均匀、聚合热易散发、反应速度及温度易控制、分子量分布均匀等优点。
在聚合过程中存在向溶剂链转移的反应,使产物分子量降低。
本实验以甲醇为溶剂进行醋酸乙烯酯的溶液聚合。
根据反应条件的不同,如温度、引发剂量、溶剂等的不同可得到分子量从2000到几万的聚醋酸乙烯酯。
聚合时,溶剂回流带走反应热,温度平稳。
但由于溶剂引入,大分子自由基和溶剂易发生链转移反应使分子量降低。
5.2请说明溶剂的选择对聚合反应及聚合产物的影响。
在选择溶剂时必须注意溶剂的活性大小。
各种溶剂的链转移常数变动很大,水为零,苯较小,卤代烃较大。
一般根据聚合物分子量的要求选择合适的溶剂。
另外还要注意溶剂对聚合物的溶解性能,选用良溶剂时,反应为均相聚合,可以消除凝胶效应,遵循正常的自由基动力学规律。
选用沉淀剂时,则成为沉淀聚合,凝胶效应显著。
产生凝胶效应时,反应自动加速,分子量增大,劣溶剂的影响介于其间,影响程度随溶剂的优劣程度和浓度而定。
5.3什么因素导致实验失败。
目录
一、产品的概述 (1)
二、原辅材料和包装材料质量标准及规格 (1)
三、文献综述 (2)
3.1实验目的 (2)
3.1溶液聚合的基本概念 (2)
3.3实验原理 (3)
3.4实验仪器及试剂 (3)
3.4.1仪器 (3)
3.3.2试剂 (3)
3.5实验步骤 (4)
四、反应机理及生产工艺、设备流程图 (4)
4.1反应机理 (4)
4.2生产工艺流程图 (5)
4.2反应装置图 (6)
4.2实验记录表 (6)
五、讨论题 (7)
5.1试以醋酸乙烯酯溶液聚合为例,说明溶液聚合的特点,并分析影响溶液聚合的因素。
(7)
5.2请说明溶剂的选择对聚合反应及聚合产物的影响。
(7)
5.3什么因素导致实验失败。
(7)。