《高分子化学实验》指导

河西学院化学化工学院

金淑萍博士教授

2010.03.01

目    录

实验一   单体、引发剂的纯化……………………………………3

实验二  甲基丙酸烯甲酯的本体聚合­­— —有机玻璃的制备……3

实验三  悬浮聚合— —甲基丙烯酸甲酯的悬浮聚合……………5

实验四  醋酸乙烯酯的乳液聚合— —白乳胶的制备……………7

实验五   聚乙烯醇缩甲醛胶水的制备……………………………9

实验六 酚醛树脂的合成……………………………………………11

附录一 高分子化学实验须知………………………………………13

附录二 高分子实验室安全制度……………………………………13

附录三 常用仪器操作规定…………………………………………14

实验一   单体、引发剂的纯化

一、目的要求：

了解单体、引发剂的纯化目的，学会并掌握甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯及常用引发剂的纯化方法。

二、实验原理：略

三、实验内容：

1. BPO重结晶：将10g BPO在室温下溶于20mL CHCl₃，过滤除去不溶性杂质，滤液滴入等体积的甲醇中结晶，过滤，晶体用冷甲醇洗涤，室温下真空干燥．贮于冰箱中待用。

2. AIBN重结晶：称取5g 化学纯的AIBN，迅速加入沸腾的200 mL乙醇/蒸馏水（体积比7/3）的混合溶液中，搅拌使其溶解，热过滤除去不溶性杂质，自然冷却结晶，过滤，晶体用冷蒸馏水洗涤，室温下真空干燥。贮存于冰箱中待用。

3. 减压蒸馏MMA（沸点101^oC）。在500ml分液漏斗中加250ml甲基丙烯酸甲酯，用50ml 5％的NaOH水溶液洗涤至无色。然后用去离子水（每次50-80ml）洗至中性，分尽水层后加入单体量5％的无水硫酸钠，充分摇动，放置干燥24h以上，再加入对苯二酚减压蒸馏搜集50 ^oC（16.5KPa）的馏分，得到的纯品放置棕色瓶中冷藏储存。

…… …… 余下全文

醋酸乙烯酯的乳液聚合

一、实验目的:
1、学习乳液聚合方法，制备聚醋酸乙烯酯乳液
2、了解乳液聚合机理及乳液聚合中各个组分的作用

二、实验原理：

乳液聚合是以水为分散介质，单体在乳化剂的作用下分散，并使用水溶性的引发剂引发单体聚合的方法，所生成的聚合物以微细的粒子状分散在水中的乳液。
    乳化剂的选择对稳定的乳液聚合十分重要，起到降低溶液表面张力，使单体容易分散成小液滴，并在乳胶粒表面形成保护层，防止乳胶粒凝聚。常见的乳化剂分为阴离子型、阳离子型和非离子型三种，一般多使用离子型和非离子型配合使用。
    市场上的“白乳胶”就是乳液聚合方法制备的聚醋酸乙烯酯乳液。乳液聚合通常在装备回流冷凝管的搅拌反应釜中进行（如图3-1所示）：加入乳化剂、引发剂水溶液和单体后，一边进行搅拌，一边加热便可制得乳液。乳液聚合温度一般控制在70～90℃之间，pH值在2～6之间。由于醋酸乙烯酯聚合反应放热较大，反应温度上升显著，一次投料法要想获得高浓度的稳定乳液比较困难，故一般采用分批加入引发剂或者单体的方法。醋酸乙烯酯乳液 聚合机理与一般乳液聚合机理相似，但是由于醋酸乙烯酯在水中有较高的溶解度，而且容易水解，产生的乙酸会干扰聚合；同时，醋酸乙烯酯自由基十分活泼，链转移反应显著。因此，除了乳化剂，醋酸乙烯酯乳液生产中一般还加入聚乙烯醇来保护胶体。
    醋酸乙烯酯也可以与其他单体共聚合制备性能更优异的聚合物乳液，如与氯乙烯单体共聚合可改善聚氯乙稀的可塑性或改良其溶解性；与丙烯酸共聚合可改善乳液的粘接性能和耐碱性。

三、仪器和试剂
机械搅拌器一套，球形冷凝管一个，250ml四口烧瓶一个、100ml滴液漏斗一个，恒温油浴一套，温度计一支，250ml烧杯一个，固定夹若干。50 mL小烧杯3个，小号培养皿一个。10mL, 100mL量筒各一个。
醋酸乙烯酯、聚乙烯醇-1788、十二烷基磺酸钠、过硫酸胺、碳酸氢钠、 OP-10，邻苯二甲酸二丁酯，去离子水。
广泛pH试纸、烘箱

…… …… 余下全文

乙酸乙烯酯的乳液聚合

黄汉弘 PB09206262

摘要：通过本实验我们来了解乳液聚合的基本原理和乙酸乙烯酯的乳液聚合特点，并且掌握乳液聚合的实验技术。

关键词：乙酸乙烯酯，聚乙烯醇，乳化剂OP-10，过硫酸铵，邻苯二甲酸二丁酯，乳液聚合，白乳胶，爬杆现象。

引言：乳液聚合是链式聚合中四大基本方法之一，唯一能够同时提高反应速率和聚合度。 这是由于乳化剂的存在，首先我们先了解乳化剂的概念，乳化剂分子是两亲性分子，具有亲水基和疏水基，能够均匀稳定地分散在水中而不分层。 这里还要介绍一个名词CMC临界胶束浓度，当溶液中乳化剂的浓度达到CMC时，乳化剂分子开始形成胶束，此时溶液不稳定，许多物理性质都容易发生突变。 我们可以把乳化剂分三类：阴离子型，阳离子型，非离子型。 其中阴离子型在碱性溶液中稳定；阳离子型乳化能力比较差，还会影响引发剂分解，PH小于7才能使用；非离子型则常与阴离子型配合使用，可以提高乳液的抗冻能力，改变聚合物粒子的大小和分布。 对于本实验，由于乙酸乙烯酯的自由基比较活波，链转移反应显著，常采用聚乙烯醇来保护胶体，用乳化剂OP-10来起辅助作用，引发剂一般常用过硫酸盐。 需要注意的是单体，引发剂需要分批加入。

实验仪器与试剂：聚乙烯醇，乳化剂OP-10，乙酸乙烯酯，过硫酸铵，邻苯二甲酸二丁酯，回流冷凝管，温度计，三口瓶，滴液漏斗，通氮系统，搅拌器。

实验过程：在三口瓶上装滴液漏斗，温度计，回流冷凝管，在加入4g聚乙烯醇，40ml蒸馏水，但是实验过程中我先加入0.5mlOP-10，加热到95摄氏度，等到PVA全部溶解在降温。 由于我先加入了乳化剂，所以一开始就会有泡沫，不能够通过观察溶液的澄清与否来判断聚乙烯醇完全溶解，所以只能多加热些时间来使得PVA完全溶解，大概一个小时左右，乳液一直未乳白色；然后降温至67摄氏度，采取的方法是用吸耳球把热水抽出冷却。 接着加入6ml乙酸乙烯酯，2ml邻苯二甲酸二丁酯，搅拌后加入0.4ml正辛醇，同时将0.0032g过硫酸铵溶于5ml蒸馏水配成溶液，将其中的3ml加入到三口瓶中，搅拌5min；温度稳定在66-68°C，在滴液漏斗中加入31ml乙酸乙烯酯单体，0.5h加完。然后再加入1ml过硫酸氨，此时体系中会有回流现象，冷凝管下端接口处有回流液滴，大概三分钟左右回流停止，然后升温至70摄氏度，回流1.5--2h，我大概温度在69摄氏度，回流80min。 最后冷却至无回流在加入4mlDBP邻苯二甲酸二丁酯。 三口瓶中的乳液出现爬杆现象，搅拌棒粘上有乳胶液，粘度比较大。 实验结果与分析：实验开始时把乳化剂加入的顺序搞反了，导致溶液一开始就是乳液，呈乳白色，（正常的应该是澄清的），还会冒泡沫。 这就给判断聚乙烯醇是否完全溶解带来了困难。 当时只能硬着头皮加热，确保加热时间够长来保证其完全溶解。 最后的结果显示，聚乙烯醇应该是完全溶解，没有造成影响。 最后得到的白乳胶效果还不错，粘度比较合适。

…… …… 余下全文

广东工业大学

               学院               专业        班        组、学号     

姓名              协作者                  教师评定                  

实验题目    醋酸乙烯酯乳液聚合-白乳胶的制备    

一、实验目的

学习聚醋酸乙烯酯白乳胶的合成原理和方法，加深对乳液聚合的理解。

二、实验原理

乳液聚合是聚合反应方法之一，它是借助乳化剂（本实验OP-10）的作用和机械搅拌将单体（醋酸乙烯酯）分散在介质（聚乙烯醇水溶液）中形成乳状液。并在引发剂（过硫酸铵）作用下进行的聚合反应。本实验的反应产物即为聚醋酸乙烯酯，不必分离即可用作粘合剂。

…… …… 余下全文

乙酸乙烯酯的乳液聚合

一、实验目的及要求

  1、掌握乳液聚合的反应特点及各组分的作用。

  2、掌握乳液聚合的一般原理及实验的操作技术。

二、实验原理

    本实验以乙酸乙烯酯在水介质中由聚乙烯醇（1799）和OP—10作乳化剂分散成乳液状态，用水溶性的引发剂过硫酸盐进行乳液聚合制得白乳胶。

    乙酸乙烯酯（VAC）单体在过硫酸铵引发剂的作用下，按照自由基反应历程进行反应，反应式如下：

    链引发

   链增长

    链终止

三、实验内容

  1、仪器设备：

        电热套    500ml       搅拌电机（搅拌棒）

        四口瓶    500ml       球形冷凝器 500mm

        滴液漏斗  50ml        温度计0——100℃

        天平    烘箱    量筒    烧杯

…… …… 余下全文

任务一：醋酸乙烯酯的乳液聚合

…… …… 余下全文

一、实验目的:

1、 学习乳液聚合方法，制备聚醋酸乙烯酯乳液

2、 了解乳液聚合机理及乳液聚合中各个组分的作用

二、实验原理：

乳液聚合是以水为分散介质，单体在乳化剂的作用下分散，并使用水溶性的引发剂引发单体聚合的方法，所生成的聚合物以微细的粒子状分散在水中的乳液。 乳化剂的选择对稳定的乳液聚合十分重要，起到降低溶液表面张力，使单体容易分散成小液滴，并在乳胶粒表面形成保护层，防止乳胶粒凝聚。常见的乳化剂分为阴离子型、阳离子型和非离子型三种，一般多使用离子型和非离子型配合使用。 市场上的“白乳胶”就是乳液聚合方法制备的聚醋酸乙烯酯乳液。乳液聚合通常在装备回流冷凝管的搅拌反应釜中进行（如图3-1所示）：加入乳化剂、引发剂水溶液和单体后，一边进行搅拌，一边加热便可制得乳液。乳液聚合温度一般控制在70～90℃之间，pH值在2～6之间。由于醋酸乙烯酯聚合反应放热较大，反应温度上升显著，一次投料法要想获得高浓度的稳定乳液比较困难，故一般采用分批加入引发剂或者单体的方法。醋酸乙烯酯乳液聚合机理与一般乳液聚合机理相似，但是由于醋酸乙烯酯在水中有较高的溶解度，而且容易水解，产生的乙酸会干扰聚合；同时，醋酸乙烯酯自由基十分活泼，链转移反应显著。因此，除了乳化剂，醋酸乙烯酯乳液生产中一般还加入聚乙烯醇来保护胶体。

醋酸乙烯酯也可以与其他单体共聚合制备性能更优异的聚合物乳液，如与氯乙烯单体共聚合可改善聚氯乙稀的可塑性或改良其溶解性；与丙烯酸共聚合可改善乳液的粘接性能和耐碱性。

三、仪器和试剂

机械搅拌器一套，球形冷凝管一个，500ml四口烧瓶一个、100ml滴液漏斗一个，恒温水槽一套，温度计一支，固定夹若干。

醋酸乙烯酯、聚乙烯醇-1788、十二烷基磺酸钠、OP-10、过硫酸胺、碳酸氢钠、去离子水。

…… …… 余下全文