东华大学：材料科学与工程实验教学资源（讲义）聚己二酰己二胺的制备（缩合聚合）.docx_大学文库

CMSE東手大骨材阳科学与工程学所缩合聚合高分子材料物理化学实验讲义聚己二酰己二胺的制备一、实验目的缩聚反应是合成高分子化合物的重要方法之一，被广泛应用于化学纤维，橡胶和料工业中。通过本实验应达到以下目的：1、掌握熔融缩聚的方法；2、了解缩聚产物分子量的控制；3、了解影响缩聚反应的因素。二、实验原理等摩尔的己二酸和已二胺合成聚己二胺的主要化学反应为：nH2N(CH2)6NH2+nHOOCH(CH2)4COOHH+HN(CH2)6NHCO(CH2)4CO}OH+(2n-1)H2O缩聚反应往往具有可逆平衡的性质。欲提高产物的聚合度，必须使平衡向右移动，这样就得不断地排除反应中所析出的小分子。反应体系中通入情性气体或采用真空设施都是为了这个目的。但在生产上并不是分子量愈大愈好，而是根据实际需要将其控制在适当的范围。通常，控制分子量的可靠方法有两种。1、控制原料单体的摩尔比：当非等摩尔的a一R一a和b一R一b型单体进行混缩聚时，若体系中没有其他杂质，则产物的数均聚合度为：1+DP =(1)2(1- P) +(1+)式中P为反应程度：为与量系数。N.若以Na和N分别表示A单体和B单体的官能团数，且规定B单体过量（N,>Na），则=N,故<1。若反应程度P→1时，则DP_ 1+y(2)1-式（2）就是两种单体非等摩尔时所得产物的最大聚合度。2、加入单官能团的化合物：当等摩尔的a-R一a和b一R-b型单体进行混缩聚或a一Ra型1单体进行均缩聚时，则=I，式（I）变成DP=若反应中不断排除小分子，即P→1，则理论1-P上DP→0。生产上为了避免这种聚合度过高的现象，常采用加入单官能团物质B来调节聚合度，这时N.(3)Y=N.+2N,式中Nb为单官能团物质分子B的分子数，系数2是表示一个单官能物质分子相当一个双官能团分子（b一R一b）的两个b官能团的作用。将式（3）代入式（2），整理化简后式（2）变成

缩合聚合高分子材料物理化学实验讲义聚己二酰己二胺的制备 —、实验目的缩聚反应是合成高分子化合物的重要方法之一，被广泛应用于化学纤维，橡胶和料工业中。通过本实验应达到以下目的： 1、掌握熔融缩聚的方法； 2、了解缩聚产物分子量的控制； 3、了解影响缩聚反应的因素。二、实验原理等摩尔的己二酸和己二胺合成聚己二胺的主要化学反应为： nH2N(CH2)6NH2+nHOOCH(CH2)4COOH H [ HN(CH2)6NHCO(CH2)4CO ]n OH+(2n-1)H2O 缩聚反应往往具有可逆平衡的性质。欲提高产物的聚合度，必须使平衡向右移动，这样就得不断地排除反应中所析出的小分子。反应体系中通入惰性气体或采用真空设施都是为了这个目的。但在生产上并不是分子量愈大愈好，而是根据实际需要将其控制在适当的范围。通常，控制分子量的可靠方法有两种。 1、控制原料单体的摩尔比：当非等摩尔的 a－R－a 和 b－R－b 型单体进行混缩聚时，若体系中没有其他杂质，则产物的数均聚合度为： 2 (1 ) (1 ) 1    − + + + = P DP （1）式中 P 为反应程度：为与量系数。若以 Na和 Nb 分别表示 A 单体和 B 单体的官能团数，且规定 B 单体过量（Nb＞Na），则 b a N N  = , 故<1。若反应程度 P→l 时，则   − + = 1 1 DP （2）式（2）就是两种单体非等摩尔时所得产物的最大聚合度。 2、加入单官能团的化合物：当等摩尔的 a－R－a 和 b－R－b 型单体进行混缩聚或 a－R－a 型单体进行均缩聚时，则＝l，式（l）变成 P DP − = 1 1 。若反应中不断排除小分子，即 P→1，则理论上 DP →。生产上为了避免这种聚合度过高的现象，常采用加入单官能团物质 B’来调节聚合度，这时 ' a 2 b a N N N +  = （3）式中 Nb 为单官能团物质分子 B’的分子数，系数 2 是表示一个单官能物质分子相当一个双官能团分子（b－R－b）的两个 b 官能团的作用。将式（3）代入式（2），整理化简后式（2）变成：

幼CMSE束手大学阳科学与工程学院缩合聚合高分子材料物理化学实验讲义DP_ N,+N,(4)N.式（4）就是单官能团物质来调节分子时，所得到的最大聚合度。在聚已二酰已二胺的生产中，既用上述方法控制最大聚合度。三、仪器与试剂1、仪器：铝锭加热器（1000W）1个：调压变压器（1kvA）1个：钳3把：氮气钢瓶（高纯氮）1个：三角烧瓶（150ml）1个：试管（Φ25×150或具有支管）3个：温度计（0～300℃）1支：“Y”形玻璃管4个：氮气转子流量计（0～100ml/min）1个。2、试剂尼龙66盐（工业级）：已二酸（CP）；月桂酸（CP）。四、实验步骤（1）用称量纸分别称取尼龙66盐三份，每份重7g。其中一份加入精称的己二酸0.20g；一份加入月桂酸（即十二碳酸）0.16g，分别混合均匀。然后，将两种混合物及另一份纯净的尼龙66盐分别装入三个试管，并做好标记。（2）将一细玻璃管插入到反应物的上部作为氮气入口，玻璃管的另一端用“Y”形管并联，与氮气接通：试管的支部作为氮气的出口，并用“Y”形管并联后插入水中。注意节氮气流（此时氮气流量不需太大，只要有气泡鼓出即可）。然后将二个试管插入铝锭加热其中，装置如图1所示。N22图1尼龙66盐缩聚装置示意图1-温度计：2-试管：3-三角烧瓶；4-观察孔：5-铝锭加热器（3）将调压变压器开启到200～220V，使铝锭加热器迅速升温，注意观察温度。（4）当从铝锭加热器的观察孔看到反应物熔融后，可将进氮气的玻璃管插入到试管底部，使其流量保持在40～60ml/min，同时将电压降至70～100V，缓慢升温，使反应在260~280℃进行1.5h。（5）反应完毕后，同时用三个钳分别挟住三个试管，一面转动试管，一面比较二个试管中产物的粘度大小的次序。并使产物在试管上结成薄膜，然后停止通氮气。（6）待试管冷却后，用重物敲碎试管去出产物（可留作测分子量用）。五、实验结果与数据处理实验记录可参照表1。表 1项目尼龙66盐加月桂酸加己二酸观察粘理论理论序号度情况聚合度分子量克数摩尔数克数摩尔数克数摩尔数123

缩合聚合高分子材料物理化学实验讲义 ' ' b a b N N N DP + = （4）式（4）就是单官能团物质来调节分子时，所得到的最大聚合度。在聚己二酰己二胺的生产中，既用上述方法控制最大聚合度。三、仪器与试剂 1、仪器：铝锭加热器（1000W）l 个：调压变压器（1kvA）l 个：坩埚钳 3 把：氮气钢瓶（高纯氮）l 个；三角烧瓶（150ml）1 个；试管（φ25×150 或具有支管）3 个：温度计（0～300℃）1 支； “Y”形玻璃管 4 个；氮气转子流量计（0～100ml／min）l 个。 2、试剂尼龙 66 盐（工业级）：己二酸（CP）；月桂酸（CP）。四、实验步骤（1）用称量纸分别称取尼龙 66 盐三份，每份重 7g。其中一份加入精称的己二酸 0.20g；一份加入月桂酸（即十二碳酸）0.16g，分别混合均匀。然后，将两种混合物及另一份纯净的尼龙 66 盐分别装入三个试管，并做好标记。（2）将一细玻璃管插入到反应物的上部作为氮气入口，玻璃管的另一端用“Y”形管并联，与氮气接通：试管的支部作为氮气的出口，并用“Y”形管并联后插入水中。注意节氮气流（此时氮气流量不需太大，只要有气泡鼓出即可）。然后将二个试管插入铝锭加热其中，装置如图 1 所示。 1 2 3 4 5 N2 图1 尼龙66盐缩聚装置示意图 1-温度计；2-试管；3-三角烧瓶； 4-观察孔；5-铝锭加热器（3）将调压变压器开启到 200～220Ⅴ，使铝锭加热器迅速升温，注意观察温度。（4）当从铝锭加热器的观察孔看到反应物熔融后，可将进氮气的玻璃管插入到试管底部，使其流量保持在 40～60 ml/min，同时将电压降至 70～100V，缓慢升温，使反应在 260~280℃进行 1.5h。（5）反应完毕后，同时用三个坩埚钳分别挟住三个试管，一面转动试管，一面比较二个试管中产物的粘度大小的次序。并使产物在试管上结成薄膜，然后停止通氮气。（6）待试管冷却后，用重物敲碎试管去出产物（可留作测分子量用）。五、实验结果与数据处理实验记录可参照表 1。表 1 项目序号尼龙 66 盐加月桂酸加己二酸观察粘度情况理论聚合度理论克数摩尔数克数摩尔数克数摩尔数分子量 1 2 3