内烯睛共聚物的制备一实验目的共聚合反应是聚合物改性的具体方法。它对于纤维。塑料和橡胶的生产都具有重要的意义。人们熟知的晴纶，就是以丙烯晴为第一单体（含量在85%以上），再加入第二和第三的三元共聚物。本实验体系是一步法晴纶生产的实例。通过本实验应达到以下目的：1.掌握溶液聚合实施于丙烯晴三元共聚的方法：2.了解影响聚合反应的因素；3.熟悉配料计算及聚合转化率和高聚物溶液落球的测定。二实验原理晴纶是以丙烯晴（M1）、丙烯酸甲酯（M2)和甲级丙烯磺酸钠（M3)为单体，偶氮二异丁晴（AIBM）为引发剂（IN），异丙醇（IPA）为链转移剂，经自由基三元共聚反应而至的的三元共聚物。实验以51%NaSCN水溶液为溶剂进行溶液聚合，由于在聚合前后的总重量不变，故单体转化率可由下式求得：_M。-M×100%转化率（%）M。聚合液中高聚物的百分含量×100%M。高聚物薄膜重x100%-M。×与薄膜相应的聚合液重式中Mo为体系中总单位的初始重量百分浓度；M为聚合结束时体系中总单位的残余重量百分浓度。通常，以落球粘度作为评定高聚物溶液的品质之一。它在数值上是以一定体积和一定重量的小钢球，在高聚物溶液中降落定距离所需的时间（以秒表示）。三、仪器和试剂1.仪器三颈瓶（直口）（500M）1个，球形冷凝管（300mm）一个：温度计（0-100℃）一支；水浴锅（500mL）一个：方玻璃（100×100mm）4块：培养皿（150mm）一个；碘量瓶（500mL）一个；量筒（5、10、100、500）各一个：烧杯（100mL）二个；高型称量瓶（25×40mm）一个；扁型称量瓶（40×25mm）2个；玻璃粘度管一根；尖玻璃棒2根：钢球（直径3mm，0.11土0.005g）各若干个：搅拌器（25-60w）1个；玻璃恒温槽（25土0.1℃）一套：秒表一只。2.试剂丙烯晴（AN）（CP，D20°=0.8060)；丙烯酸甲酯（MA）（CP，D2°=0.9535)：异丙醇（IPA）（CP，D20=0.7890）；甲基丙烯磺酸钠（MAS）（CP）；偶氮二异晴（AIBN）（CP）；二氧化硫脲（TUD）（CP）；铁矾指示剂（CP，配成1%的水溶液）：51%NaSCN水溶液。3.主要试剂用量计算配制反应混和液300g，其总单位浓度为17%；三种单体的重量配比为：丙烯晴：丙烯酸甲酯：甲基内烯磺酸钠=91.7:7:1.3，偶氮二异丁晴为单体总量的0.3%或0.5%（任选一种）：二氧化硫脲为单体总量的0%或0.4%（任选一种）；异丙醇为单体总量的0%，3%或6%（任选一种）将各种物质的需要量按下列公式预算（液体物料均用其密度转换为按体积计量）：Wy=GMPq式中Wx为X物质所需要的重量（g）：G为需配制的反应混和液的重量（g），M为反应混和液中总单体的百分浓度了P为所求的X物质占单体浓度的百分比：Cx为X物质的纯度（%）。-1-
- 1 - 丙烯腈共聚物的制备 一 实验目的 共聚合反应是聚合物改性的具体方法。它对于纤维.塑料和橡胶的生产都具有重要的意义。人们熟知的晴纶，就是以 丙烯晴为第一单体（含量在 85%以上），再加入第二和第三的三元共聚物。 本实验体系是一步法晴纶生产的实例。通过本实验应达到以下目的： 1． 掌握溶液聚合实施于丙烯晴三元共聚的方法； 2． 了解影响聚合反应的因素； 3． 熟悉配料计算及聚合转化率和高聚物溶液落球的测定。 二 实验原理 晴纶是以丙烯晴（M1）、丙烯酸甲酯（M2)和甲级丙烯磺酸钠（M3)为单体，偶氮二异丁晴（AIBM)为引发剂（IN）， 异丙醇（IPA)为链转移剂，经自由基三元共聚反应而至的的三元共聚物。 实验以 51%NaSCN 水溶液为溶剂进行溶液聚合，由于在聚合前后的总重量不变，故单体转化率可由下式求得： 转化率（%） 式中 M0 为体系中总单位的初始重量百分浓度；M 为聚合结束时体系中总单位的残余重量百分浓度。 通常，以落球粘度作为评定高聚物溶液的品质之一。它在数值上是以一定体积和一定重量的小钢球，在高聚物溶 液中降落定距离所需的时间（以秒表示）。 三 、仪器和试剂 1.仪器 三颈瓶（直口）（500Ml）1 个，球形冷凝管（300mm）一个；温度计（0-100℃）一支；水浴锅（500mL） 一个；方玻璃（100×100mm）4 块；培养皿（150mm）一个；碘量瓶（500mL）一个；量筒（5、10、100、500）各 一个；烧杯（100mL)二个；高型称量瓶（25×40mm）一个；扁型称量瓶（40×25mm）2 个；玻璃粘度管一根；尖 玻璃棒 2 根；钢球（直径 3mm,0.11±0.005g）各若干个；搅拌器（25-60w）1 个；玻璃恒温槽（25±0.1℃）一套； 秒表一只。 2.试剂 丙烯晴（AN）(CP, D 20 4 =0.8060);丙烯酸甲酯（MA）（CP，D 20 4 =0.9535）；异丙醇（IPA）（CP，D 20 4 =0.7890）；甲基丙烯磺酸钠（MAS）（CP）；偶氮二异晴（AIBN）（CP）；二氧化硫脲（TUD）(CP);铁矾指示剂（CP， 配成 1%的水溶液）；51%NaSCN 水溶液。 3.主要试剂用量计算 配制反应混和液 300g,其总单位浓度为 17%；三种单体的重量配比为：丙烯晴：丙烯酸甲酯： 甲基丙烯磺酸钠=91.7:7:1.3,偶氮二异丁晴为单体总量的 0.3%或 0.5% (任选一种）；二氧化硫脲为单体总量的 0%或 0.4%(任选一种)；异丙醇为单体总量的 0%,3%或 6%（任选一种） 将各种物质的需要量按下列公式预算（液体物料均用其密度转换为按体积计量）： 式中 Wx 为 X 物质所需要的重量（g）;G 为需配制的反应混和液的重量（g)，M 为反应混和液中总单体的百分浓度 了 P 为所求的 X 物质占单体浓度的百分比；Cx 为 X 物质的纯度（%）。 0 0 0 0 100% 100% 100% M M M M M − = = = 聚合液中高聚物的百分含量 高聚物薄膜重 与薄膜相应的聚合液重 X X GMP W C =
G-各反应物的总重量所需的51%NaSCN溶液的毫升数=NaSCN溶液的密度四、实验步骤1.丙烯晴三元共聚物的制备（1）将清洁干燥的仪器按图2-1进行安装图2-1丙烯睛三元共聚装置示意图1-三颈瓶2-冷凝管3-搅拌器4-温度计5-水浴锅（2）将各种反应物和占计算量2/3的NaSCN溶液加入碘量瓶（注意有毒的物料应在通风橱内加入），盖上瓶塞，轻轻摇动，直至固体物料完全溶解。随后，小心的倒入三颈瓶中，用剩余的NaSCN溶液洗涤碘量瓶后，也加入三颈瓶中，并将装置复原。(3）开启搅拌器升温聚合。当反应物温度达75℃时，使温度缓慢上升，在78-80℃反应一小时，反应物即成淡黄色的粘稠浆液。（4）反应结束后，拆去搅拌器和冷凝管，迅速倒出聚合液约5-10g与高型称量瓶中，留作测转化率用。以后将三颈瓶接通真空水泵以脱去残余单体。2.聚合转化率的测定（1）称取聚合液0.8-1g（精确到0.1mg）置于方玻璃的光面上，再盖上一块方玻璃，用力压成很薄的一层。然后，将两块玻璃移开并浸在培养皿的蒸馏水中，使其凝固、析出。（2）用尖玻璃将凝固的薄膜谨慎的揭下来（防止薄膜破损），放在100mL烧杯中，用蒸馏水洗涤，直至洗液用铁矾指示剂检验，不显现红色为止。（3）将洗净的薄膜挤干，拉松后放在扁形称量瓶中，与105℃的烘箱中烘干至恒重：（4）将薄膜称重，（精确到0.1mg），求其转化率。同时做一个平行实验。3.高聚物溶液落球粘度测定（1）将以脱落残余单体的聚合液，沿管壁慢慢的倒入粘度管中。使其超过上刻度线后，盖紧塞子。（2）将粘度管垂直置于25土0.1恒温槽中，静置恒温，脱泡30min。（3）取下塞子，在管子正中心投入一小钢球，用秒表测量小球在来年改革刻度线间降落的时间。测得的秒数即为所测融合的落球粘度的数值。（4）按上述方法重复测定数次，使两次测定的数值之差不大于2s，并取其平均值。二、实验结果与数据处理1.高聚物的制备。见表2-1ANMAMASNaSCN试剂(MI(M2(M3AIBNTUDIPA溶液)2)-2-
- 2 - 所需的 51%NaSCN 溶液的毫升数= 四、实验步骤 1．丙烯晴三元共聚物的制备 （1）将清洁干燥的仪器按图 2-1 进行安装 图 2-1 丙烯腈三元共聚装置示意图 1-三颈瓶 2-冷凝管 3-搅拌器 4-温度计 5-水浴锅 （2）将各种反应物和占计算量 2/3 的 NaSCN 溶液加入碘量瓶（注意有毒的物料应在通风橱内加入），盖上瓶塞，轻 轻摇动，直至固体物料完全溶解。随后，小心的倒入三颈瓶中，用剩余的 NaSCN 溶液洗涤碘量瓶后，也加入三颈瓶 中，并将装置复原。 (3)开启搅拌器升温聚合。当反应物温度达 75℃时，使温度缓慢上升，在 78-80℃反应一小时，反应物即成淡黄色 的粘稠浆液。 （4）反应结束后，拆去搅拌器和冷凝管，迅速倒出聚合液约 5-10g 与高型称量瓶中，留作测转化率用。以后将三颈 瓶接通真空水泵以脱去残余单体。 2.聚合转化率的测定 （1）称取聚合液 0.8-1g(精确到 0.1mg)置于方玻璃的光面上，再盖上一块方玻璃，用力压成很薄的一层。然后，将 两块玻璃移开并浸在培养皿的蒸馏水中，使其凝固、析出。 （2）用尖玻璃将凝固的薄膜谨慎的揭下来（防止薄膜破损），放在 100mL 烧杯中，用蒸馏水洗涤，直至洗液用铁矾 指示剂检验，不显现红色为止。 （3）将洗净的薄膜挤干，拉松后放在扁形称量瓶中，与 105℃的烘箱中烘干至恒重； （4）将薄膜称重，（精确到 0.1mg），求其转化率。同时做一个平行实验。 3.高聚物溶液落球粘度测定 （1）将以脱落残余单体的聚合液，沿管壁慢慢的倒入粘度管中。使其超过上刻度线后，盖紧塞子。 （2）将粘度管垂直置于 25±0.1 恒温槽中，静置恒温，脱泡 30min。 （3）取下塞子，在管子正中心投入一小钢球，用秒表测量小球在来年改革刻度线间降落的时间。测得的秒数即为所 测融合的落球粘度的数值。 （4）按上述方法重复测定数次，使两次测定的数值之差不大于 2s，并取其平均值。 二、实验结果与数据处理 1. 高聚物的制备。见表 2-1 试剂 AN （M1 ） MA （M2 ） MAS （M3 ） AIBN TUD IPA NaSCN 溶液 G- NaSCN 各反应物的总重量 溶液的密度
重量加(g)入体积量(mL)各试剂的作用2.转化率的测定。见表2-2表2-2项目聚合平薄膜重聚合体含量转化率液重均Wt(g)Pc=W/Wsx100%P=Pc/M0×100%Ws(g)序号值123.粘度的测定T1=(s)T2=(s)TO=(s)三、思考题1．写出反应混和液的各物料的配比和计算？2.在反应过程中，你对温度的控制有何体会？3.将实验中自己所得的产物的颜色和粘度与其他同学相比较，看有何差异，为什么？参考文献(4),(5)。中国纺织大学武秀阁-3-
- 3 - 加 入 量 重量 （g） 体积 （mL） 各试剂的作用 2.转化率的测定。见表 2-2 表 2-2 项目 序号 聚合 液重 Ws(g) 薄膜重 Wt(g) 聚合体含量 Pc=Wt/Ws×100% 转化率 P=Pc/M0×100% 平 均 值 1 2 3.粘度的测定 T1= （s） T2= （s） TO= (s) 三、思考题 1. 写出反应混和液的各物料的配比和计算？ 2. 在反应过程中，你对温度的控制有何体会？ 3. 将实验中自己所得的产物的颜色和粘度与其他同学相比较，看有何差异，为什么？ 参考文献 〈4〉，〈5〉。 中国纺织大学 武秀阁
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