高分子化学实验湖北大学材料科学与工程学院

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承吊平
7 years ago
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1 高分子化学实验湖北大学材料科学与工程学院

2 前言通过高分子化学实验, 可以获得许多感性认识, 加深对高分子化学基础知识和基本原理的理解 ; 通过高分子化学实验课程的学习, 能够熟练和规范地进行高分子化学实验的基本操作, 掌握实验技术和基本技能, 了解高分子化学中采用的特殊实验技术, 在实验的过程中训练科学研究的方法和思维, 培养学生严谨求实的科研精神, 为以后的科研工作打下坚实的实验基础

3 实验 1 甲基丙烯酸甲酯本体聚合一实验目的 1. 了解本体聚合的特点, 掌握本体聚合的实施方法 2. 熟悉有机玻璃的制备方法及工艺

4 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, 生产有机玻璃棒 MMA 在过氧化苯甲酰 (BPO) 引发剂存在下进行如下聚合反应 : nch 2 CH 3 C COOCH 3 BPO CH 2 CH 3 C n COOCH 3 用 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等问题, 工业上或实验室目前多采用预聚 - 浇铸聚合的方法

5 三实验仪器和试剂四口瓶, 电动搅拌器, 温度计, 球形冷凝管, 恒温水浴, 试管等甲基丙烯酸甲酯 (MMA), 过氧化二苯甲酰 (BPO)

6 四实验步骤 1. 预聚合反应在装有搅拌器冷凝管温度计的 250ml 的四口瓶中加入溶有 0.5g BPO 的 MMA 50ml, 开动搅拌并升温至升温至 75~80, 反应 20~30 分钟, 观察粘度变化当物料呈蜜糖状时, 用冷水浴骤然降温至 40 以下停止搅拌, 将四口瓶中预聚物灌入已备好的试管中 2. 聚合反应将上述试管放入水浴中, 升温至 60, 保温 1~2h, 待试管中基本无气泡产生, 且聚合物基本变硬时, 升温至 100, 保温 1 小时后, 任其自然冷却到 40 以下, 去除玻璃试管, 即可得到光滑无色透明的有机玻璃棒

7 实验 2 醋酸乙烯溶液聚合一实验目的通过醋酸乙烯溶液聚合, 掌握溶液聚合的反应特点

8 二实验原理溶液聚合是单体引发剂在适当的溶剂进行的聚合反应根据聚合物在溶剂中溶解与否, 溶液聚合又分为均相溶液聚合和非均相溶液聚合或沉淀聚合聚醋酸乙烯酯适于制造维尼纶纤维, 分子量的控制是关键根据反应条件的不同, 如温度引发剂用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本实验以甲醇为溶剂进行醋酸乙烯酯的溶液聚合

9 三实验仪器和试剂四口瓶, 回流冷凝管, 电动搅拌器, 温度计, 恒温水浴醋酸乙烯酯, 偶氮二异丁腈, 甲醇

10 四实验步骤 1. 在装有搅拌器回流冷凝管温度计的干燥洁净的 250 ml 四口瓶中依次加入新精制过的醋酸乙烯 30 ml(vac 密度为 ),0.05 g 偶氮二异丁腈和 10 ml 甲醇 ( 密度为 ), 在搅拌下水浴加热, 使其回流 ( 水浴温度控制在 70 ), 反应温度控制在当反应物变为粘稠, 转化率为 50% 左右时, 加入 20 ml 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, 凉干后, 剪成碎片, 放入烘箱内进行干燥计算产率

11 实验 3 水质稳定剂低分子量聚丙烯酸 ( 钠 ) 的合成一实验目的掌握低分子量聚丙烯酸 ( 钠盐 ) 的合成方法用端基滴定法测定聚丙烯酸的分子量

12 二实验原理聚丙烯酸是水质稳定剂的主要原料之一丙烯酸单体极易聚合, 可以通过本体溶液乳液和悬浮等聚合方法得到聚丙烯酸, 它符合一般的自由基聚合规律本实验用控制引发剂用量和应用调聚剂异丙醇, 合成低分子量的聚丙烯酸, 并用端基滴定法测定其分子量引发剂 nch 2 CH COOH CH 2 CH n COOH

13 三实验仪器和试剂四口瓶, 回流冷凝管, 电动搅拌器, 恒温水浴, 温度计, 滴液漏斗,pH 计丙烯酸, 过硫酸铵, 异丙醇, 氢氧化钠标准溶液

14 四实验步骤 1. 在装有搅拌器回流冷凝管滴液漏斗和温度计的 250mL 四颈瓶中, 加入 100mL 蒸馏水和 1 g 过硫酸铵待过硫酸铵溶解后, 加入 5g 丙烯酸单体和 8 g 异丙醇开动搅拌器, 加热使反应瓶内温度达到 65~70 2. 将 40g 丙烯酸单体和 2 g 过硫酸铵在 40 ml 水中溶解, 由滴液漏斗渐渐滴入瓶内, 由于聚合过程中放热, 瓶内温度有所升高, 反应液逐渐回流滴完丙烯酸和过硫酸铵溶液约 0.5 h 3. 在 94 继续回流 1h, 反应即可完成聚丙烯酸相对分子质量约在 500~4000 之间 4. 如要得到聚丙烯酸钠盐, 在已制成的聚丙烯酸水溶液中, 加入浓氢氧化钠溶液 ( 浓度为 30%) 边搅拌边进行中和, 使溶液的 ph 值达到 10~12 范围内即停止, 即制得聚丙烯酸钠盐

15 实验 4 苯乙烯 - 顺丁烯二酸酐树脂的合成一实验目的通过聚苯 - 丁树脂的合成, 了解共聚合的原理及其特点

16 二实验原理本实验制备的聚苯 - 丁树脂是采用苯乙烯与顺丁烯二酸酐 ( 马来酸酐 ), 在甲苯 ( 或乙苯 ) 溶剂中以过氧化二苯甲酰为引发剂进行溶液聚合, 因为生成的苯 - 丁共聚物不溶于溶剂因而又称为沉淀聚合顺丁烯二酸酐自身很难聚合, 但与苯乙烯很容易进行共聚, 而且总是形成 1 1 的交替共聚物其反应如下 :

17 三实验仪器和试剂四口瓶, 回流冷凝管, 电动搅拌器, 恒温水浴, 温度计, 滴液漏斗马来酸酐, 苯乙烯, 过氧化二苯甲酰, 二甲苯

18 四实验步骤 1. 在装有搅拌器回流冷凝管温度计和滴液漏斗的 250mL 四口瓶中加入 12g 马来酸酐和 100 ml 二甲苯, 加热至 80 使其全部溶解 2. 将 13 g 苯乙烯,0.25~0.35g 过氧化二苯甲酰和 50 ml 二甲苯混合摇匀后自滴液漏斗加入反应瓶中, 温度不超过 90, 约 30~40 min 滴完 3. 从出现白色沉淀聚合物时算起, 在 100~105 下, 反应 2 h 左右, 即可停止反应 4. 将产物冷至室温, 过滤 ( 回收二甲苯 ), 用石油醚洗涤干燥, 即得白色粉末状聚苯 - 丁树脂

19 实验 5 醋酸乙烯的乳液聚合一实验目的熟悉乳液聚合的特点, 了解乳液聚合中各组分的作用 2 掌握制备聚醋酸乙烯胶乳的方法

20 二实验原理乳液聚合是指单体在乳化剂的作用下, 分散在介质中加入水溶性引发剂, 在机械搅拌或振荡情况下进行非均相聚合的反应过程乳液聚合体系主要包括单体分散介质 ( 水 ) 乳化剂引发剂乳液聚合的机理不同于一般的自由基聚合, 可以同时提高聚合速度和分子量而在本体溶液和悬浮聚合中, 使聚合速率提高的一些因素, 往往使分子量降低醋酸乙烯乳液聚合产物聚醋酸乙烯胶乳, 可用于漆涂料和胶粘剂该胶乳做为漆具有水基漆的特点 : 粘度小, 不用有机溶剂 ; 做为涂料, 对于纸张织物地板及墙壁等均可涂用 ; 做为胶粘剂, 无论木材纸张及织物, 凡是多孔性表面均可使用醋酸乙烯酯 (VAc) 的乳液聚合采用水溶性的过硫酸盐为引发剂, 为使反应平稳进行, 单体和引发剂均需分批加入本实验采用 PVA 和 OP-10 两种乳化剂混合使用, 乳化效果和稳定性比单独使用一种好

21 三实验仪器和试剂四口瓶, 回流冷凝管, 电动搅拌器, 温度计, 恒温水浴醋酸乙烯酯, 过硫酸铵, 聚乙烯醇,OP-10, 去离子水

22 四实验步骤 1. 在装有搅拌器球型冷凝管和温度计的 250 ml 四口瓶中, 加入聚乙烯醇水溶液 (10%wt)60 ml, 去离子水 30mL OP- 10 1g, 搅拌均匀后加入醋酸乙烯 10g, 用水浴加热至 65~ 称取 0.3g 过硫酸铵, 用 10mLH2O 配成溶液, 加 5 ml 于反应瓶中, 控温 65~70, 反应一段时间 ( 出现蓝色荧光, 温度慢慢升至 70 ) 后, 在 70±1 下滴加 50g 醋酸乙烯, 约 2~2.5h 滴加完毕, 滴加单体过程中补加剩余引发剂溶液 3. 单体滴加完毕后, 缓慢升温至 80 以上, 如在 70~72 保温 10 分钟, 缓慢升温到 75, 保持 10 分钟, 再缓慢升温至 78, 保持 10 分钟, 再缓慢升温至 80, 保持 10 分钟

23 4. 撒掉水浴, 自然冷却到 40, 用 NaHCO3 水溶液调节 ph=4~6, 加入 3 g 邻苯二甲酸二丁酯, 充分混合后停止搅拌, 出料, 即得到白色粘稠的均匀而无明显粒子的聚醋酸乙烯胶乳 ( 即市售的白乳胶 ) 5. 测固含量 : 取 2 克乳液 ( 精确到克 ) 置于烘至恒重的玻璃表皿上, 放于 105 烘箱中烘至恒重计算含固量 ( 约 4 小时 ) 干燥后样品质量固含量 = 100% 干燥前样品质量固含量产品质量 - 聚乙烯醇质量单体转化率 = 100% 单体质量

24 实验 6 苯乙烯 - 丙烯酸正丁酯复合乳液的制备一实验目的了解复合乳液聚合的特点 ; 掌握制备核 / 壳结构复合聚合物乳液的方法

25 二实验原理合成复合聚合物乳液的方法实际上是种子乳液聚合 ( 或称多阶段乳液聚合 ), 即首先通过一般乳液聚合制备第一单体的聚合物乳液做为种子乳液 ( 核聚合 ), 然后在种子乳液存在下, 加入第二单体 ( 或几种单体的混合物 ) 继续聚合 ( 壳聚合 ), 这样就形成了以第一单体的聚合物为核, 第二单体的聚合物为壳的核 / 壳结构的复合聚合物乳液, 复合乳液聚合与种子乳液聚合的差别在于前者是采用不同种单体, 而后者采用同种单体如果以苯乙烯 (St) 为主单体, 同时加入少量的丙烯酸 (AA) 单体进行核聚合, 而以丙烯酸正丁酯 (n-ba) 为单体, 同时加入少量的丙烯酸 (AA) 单体进行壳聚合, 即得到以聚苯乙烯 (PS) 为核聚丙烯酸正丁酯 (PBA) 为壳的核 / 壳结构的复合聚合物乳液

26 三实验仪器和试剂四口瓶, 回流冷凝管, 滴液漏斗, 温度计, 电动搅拌器, 移液管, 恒温水浴苯乙烯, 碳酸氢钠, 丙烯酸正丁酯, 邻苯二甲酸二丁酯, 丙烯酸, 壬基酚聚氧乙烯基醚 (OP-10), 过硫酸钾, 十二烷基硫酸钠 (SDS)

27 四实验步骤 1. 单体预乳化在装有搅拌器回流冷凝管和温度计的 250 ml 四口瓶中加入去离子水 45 ml, 乳化剂十二烷基硫酸钠 (SDS) 0.2g 壬基酚聚氧乙烯基醚 (OP-10) 1.0g 水浴加热至 50~60, 搅拌, 当乳化剂完全溶解后加入核单体 (20 ml 苯乙烯和 1 ml 丙烯酸 ), 使单体乳化 30~40 min 倾倒出已预乳化的核单体备用在上述装置中加入去离子水 15 ml, 乳化剂十二烷基硫酸钠 (SDS) 0.1 g 壬基酚聚氧乙烯基醚(OP-10) 0.2g 水浴加热至 50~60, 搅拌, 当乳化剂完全溶解后加入壳单体 (6.5mL 丙烯酸正丁酯和 0.5mL 丙烯酸 ), 使单体乳化 30~40 min 倾倒出已预乳化的壳单体备用

28 2. 种子乳液聚合 ( 核聚合 ) 在上述装置中加入引发剂溶液 8 ml ( 称取 0.4g 过硫酸钾溶于 20 ml 去离子水中, 配制成 2.0% 的引发剂溶液, 供两组使用 ), 将已乳化的核单体倒入滴液漏斗中将体系加热至 80, 并保持此温度, 在搅拌下以半连续状态滴加已乳化的核单体当体系中出现兰色荧光时开始计时,1h 后即可停止反应, 此时得到的白色乳状液即种子乳液 3. 复合乳液聚合 ( 壳聚合 ) 在上述种子乳液中补加引发剂溶液 2 ml, 将已预乳化的壳单体倒入滴液漏斗中以半连续状态滴加已乳化的壳单体, 并控制反应温度 80, 当壳单体滴加完后升温至 90, 保温, 再反应 1h 聚合完毕加入 10% 的碳酸氢钠溶液, 调节体系的 ph 值为 7~8, 再加入 2mL 增塑剂邻苯二甲酸二丁酯, 再搅拌 15 min, 降温至 40 以下出料, 即得以 PS 为核 PBA 为壳的核 / 壳结构复合乳液

29 实验 7 苯乙烯珠状聚合一实验目的了解悬浮聚合的反应原理及配方中各组分的作用了解珠状聚合实验操作及聚合工艺的特点

30 二实验原理悬浮聚合是指在较强的机械搅拌下, 借悬浮剂的作用, 将溶有引发剂的单体分散在另一与单体不溶的介质中 ( 一般为水 ) 所进行的聚合悬浮聚合实质上是单体小液滴内的本体聚合, 在每一个单体小液滴内单体的聚合过程与本体聚合是相类似的, 但由于单体在体系中被分散成细小的液滴, 因此, 悬浮聚合又具有它自己的特点苯乙烯 (St) 通过聚合反应生成如下聚合物反应式如下 : CH=CH 2 CH-CH 2 n 本实验要求聚合物体具有一定的粒度粒度的大小通过调节悬浮聚合的条件来实现

31 三实验仪器和试剂 250mL 三口瓶, 电动搅拌器, 恒温水浴, 冷凝管, 温度计, 吸管, 抽滤装置苯乙烯, 聚乙烯醇, 过氧化二苯甲酰, 甲醇

32 四实验步骤 1. 在 250 ml 三颈瓶上, 装上搅拌器和水冷凝管量取 100 ml 去离子水, 称取 0.5 g 聚乙烯醇 (PVA) 加入到三颈瓶中, 开动搅拌器并加热水浴至 95 左右, 待聚乙烯醇完全溶解后 (20 min 左右 ), 将水温降至 80 左右 2. 称取 0. 5 g 过氧化二苯甲酰 (BPO) 于一干燥洁净的 50 ml 量筒 ( 或烧杯 ) 中, 并加入 20 g 单体苯乙烯 ( 已精制 ) 使之完全溶解 3. 将溶有引发剂的单体倒入到三颈瓶中, 此时需小心调节搅拌速度, 使液滴分散成合适的颗粒度, 继续升高温度, 控制水浴温度在 86~89 范围内, 使之聚合

33 4. 在反应 3 h 后, 可以用大吸管吸出一些反应物, 检查珠子是否变硬, 如果已经变硬, 即可将水浴温度升高至 90~95, 反应 1 h 后即可停止反应 5. 将反应物进行过滤, 并把所得到的透明小珠子放在 25 ml 甲醇中浸泡 20 min( 为什么?), 然后再过滤 ( 甲醇回收 ), 将得到的产物用约 50 的热水洗涤几次 ( 为什么?), 用滤纸吸干后, 置产物于 50~60 烘箱内干燥, 计算产率, 观看颗粒度的分布情况

34 实验 8 甲基丙烯酸甲酯苯乙烯悬浮共聚合一实验目的了解悬浮共聚合的反应机理及配方中各组分的作用了解无机悬浮剂的制备及其作用了解悬浮共聚合实验操作及聚合工艺上的特点

35 二实验原理以甲基丙烯酸甲酯为主单体与少量苯乙烯共聚合的无规共聚物即为有机玻璃模塑粉, 其分子量要达到 13 万 ~15 万才能加工成具有一定物理机械性能的产品, 其结构可表示为 : 甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯均不溶于水, 单体靠机械搅拌形成的分散体系是不稳定的分散体系, 为了使单体液滴在水中保持稳定, 避免粘结, 需在反应体系中加入悬浮剂, 通过实验证明采用磷酸钙乳浊液做悬浮剂效果较好, 加入量为单体总质量的 0.7% 左右为宜

36 三实验仪器和试剂 250mL 三口瓶, 四口瓶, 电动搅拌器, 恒温水浴, 冷凝管, 温度计, 抽滤装置等苯乙烯, 甲基丙烯酸甲酯, 过氧化二苯甲酰, 硬脂酸, 去离子水, 氯化钙, 磷酸三钠, 氢氧化钠

37 四实验步骤 ⒈ 悬浮剂的制备 ⑴ CaCl2 溶液的配制按配方称取 6 g 氯化钙, 放入 500 ml 三颈瓶中, 加入去离子水 165 ml, 搅拌, 使之溶解, 呈无色透明水溶液, 备用, ⑵ Na3PO4 和 NaOH 溶液的配制按配方称取 6 g 磷酸三钠,0.8 g 氢氧化钠放入 400 ml 烧杯中, 加入去离子水 165 ml, 搅拌, 使之溶解, 得无色透明之溶液, 备用, ⑶ 将三颈瓶中氯化钙溶液在水浴上加热溶解至水浴沸腾, 另将盛有磷酸三钠氢氧化钠水溶液的烧杯放于热水浴中, 在搅拌下用滴管将此溶液连续滴加至三颈瓶中, 约在 20~30 min 内加完, 然后在沸腾的水浴中保温半小时, 停止反应, 反应后的悬浮剂呈乳白色混浊液, 用滴管取 20 滴 ( 或 1 ml) 悬浮剂放入干净之试管中, 加入 10 ml 去离子水, 摇匀, 放置半小时, 如无沉淀, 即为合格, 备用, 制得的悬浮剂要在 8 h 内使用, 如有沉淀, 即不能再用, 需另行制备

38 ⒉ 甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯共聚合反应 ⑴ 在 250mL 的四口瓶上, 装上密封搅拌器真空系统, 加入 50mL 去离子水,22 ml 悬浮剂而后抽真空至 Pa(650 mmhg) ⑵ 分别称取 4g 甲基丙烯酸甲酯和 6g 苯乙烯, 混合均匀, 加入 0.7g 硬脂酸和 0.35g 引发剂使其溶解, 然后加入四口瓶中 ( 加料时尽量避免空气进入 ) ⑶ 升温, 控制加热速度, 使体系的温度快速升至 75, 然后以 1 /min 的升温速度升至 80, 并保温 1 h, 再以 5 /min 的升温速度升至 90, 待真空度升至最高点而下降时, 表示反应即将结束, 为了使单体完全转化为聚合物, 应继续升温至 110~115, 并在 110~115 下保温 1 h, 聚合反应完毕

39 ⒊ 聚合物后处理反应后所得物料为有机玻璃模塑粉悬浮液, 需经酸洗水洗过滤干燥等处理过程 ⑴ 酸洗 : 反应所得物料为碱性, 且含有悬浮剂磷酸钙需除去, 方法是加入 2mL 化学纯盐酸 ⑵ 水洗过滤 : 水洗的目的是除去产物中的 Cl- 离子, 方法是先用自来水洗 4~5 次, 再用去离子水洗两次 ( 每次用量 50 ml 左右 ), 用 AgNO3 溶液检验有无 Cl- 存在 ( 如无白色沉淀即可 ), 采用抽滤过滤使粉料与水分开 ⑶ 干燥 : 将白色粉状聚合物放入搪瓷盘中, 置于 100 的烘箱中烘干

40 实验 9 低分子量端羟基聚酯的制备一实验目的了解平衡常数 K 较小的聚酯类型缩聚反应的特点制备分子量为 2000~3000 的端羟基聚酯

41 二实验原理缩聚反应大多数是官能团之间的逐步可逆反应影响聚酯反应程度和聚酯相对分子质量的因素除与单体结构有关外, 还与反应条件, 如 : 单体原料的配比反应温度压力催化剂及反应时间有关本实验用己二酸和乙二醇为原料合成低相对分子质量 (2000~3000) 的端羟基聚酯其化学反应方程式为

42 三实验仪器和试剂四口瓶, 电动搅拌器, 水油分离器, 电热套, 真空系统己二酸, 乙二醇, 对甲苯磺酸, 亚磷酸三苯酯

43 四实验步骤 1. 在装有温度计搅拌器和油水分离器 ( 其上装有真空系统 ) 的 250 ml 四口烧瓶中, 加入 15.5 g(0.25 mol) 乙二醇,29.5 g(0.20 mol) 己二酸,0.18 g 的催化剂对甲苯磺酸和稳定剂亚磷酸三苯酯 0.02 g 用电热套加热 2. 当温度上升到 140 左右时, 开动搅拌器在大约 15 min 时间内升温到 160 ±2, 并保持此温度记下第一滴水析出的时间, 每隔 10 min 记录一次析出的水量待析水量不再增加时继续升温在大约 10 min 时间内使体系的温度升至 180±2, 并同时开动真空泵, 使体系真空度为 40~46.7 kpa (300~350 mmhg) 每隔 10 min 记录一次析出的水量, 当析水量不再增加时, 继续升温, 在大约 10 min 时间内, 使体系温度升至 200±2, 并保持此温度, 并同时使体系真空度为 80~86.7kPa(600~650 mmhg), 每隔 10 min 记录一次析出水量, 待析水量不再增加时, 继续反应 30 min 3. 停止加热, 当温度下降至 120 时停止搅拌并去掉真空系统, 出料物料经真空过滤得透明微黄色粘稠液体, 即为端羟基聚酯测定聚酯的相对分子质量和羟值

44 实验 10 低分子量双酚 A 型环氧树脂的制备一实验目的通过双酚 A 型环氧树脂的制备, 掌握一般缩聚反应的原理熟悉低分子量环氧树脂的制备方法, 了解环氧树脂的用途熟悉环氧值的测定方法

45 二实验原理双酚 A 型环氧树脂是是由双酚 A 和环氧氯丙烷在氢氧化钠存在下反应生成的其反应式如下 :

46 三实验仪器和试剂四口瓶, 滴液漏斗, 分液漏斗, 电动搅拌器, 温度计, 减压蒸馏装置, 恒温水浴环氧氯丙烷, 双酚 A, 氢氧化钠, 苯, 去离子水

47 四实验步骤将 22 g 双酚 A(0.1mol) 和 28 g 环氧氯丙烷 (0.3mol) 依次加入装有搅拌器滴液漏斗和温度计的 250 ml 四颈瓶中用水浴加热, 升温至 75, 搅拌双酚 A 使其完全溶解 70 下滴加 40 ml,20% 的 NaOH 溶液 1, 约 0.5 h 滴加完毕在 75~80 继续反应 1.5~2 h, 此时溶液呈乳黄色, 停止加热, 降温加入苯 60 ml, 搅拌, 使树脂溶解后移入分液漏斗, 静置后分去水层, 再用水洗数次, 直到洗涤水相呈中性及无氯离子 ( 用 ph 纸及 AgNO3 溶液检查 ), 分出有机层将上层苯溶液倒入减压蒸馏装置中, 先在常压下蒸去苯, 然后在减压下蒸馏以除去所有挥发物趁热将烧瓶中的树脂倒出, 冷却后得琥珀色透明的粘稠的环氧树脂, 称重并计算产率

48 实验 11 三聚氰胺甲醛树脂的合成一实验目的了解三聚氰胺 - 甲醛树脂的合成方法及层压板的加工工艺

49 二实验原理三聚氰胺甲醛树脂的缩合反应及其结构非常复杂, 它受到配料比反应液的 PH 值以及反应温度等各种因素的影响根据要求可控制缩聚反应进行的程度, 在碱性介质中, 先生成可溶性的预缩合物, 这些缩合物以三聚氰胺的三羟甲基化合物, 在 PH 值为 8~9 时特别稳定进一步缩合 (N 羟甲基和 NH 基的失水 ) 成为微溶并最后变成不溶的交联产物

50 三实验仪器和试剂四口瓶, 电动搅拌器, 温度计, 恒温水浴, 油压机三聚氰胺, 乌洛托品 ( 六次甲基四胺 ), 甲醛水溶液, 三乙醇胺

51 四实验步骤 1. 合成树脂取 101.4g 甲醛水溶液 (37%),0.25g 乌洛托品 ( 用于调 ph 值 ) 于 250mL 四颈瓶中, 搅拌, 溶解, 加入 63g 三聚氰胺, 搅拌 5min 后加热到 80, 在 75~80 ( 最好在 75, 一定要低于 80 ) 反应约 1h 后, 测定沉淀比, 沉淀比为 2:2 时, 加入 0.3g 三乙醇胺, 搅拌均匀, 呈无色透明状液体, 停止加热沉淀比的测定 : 精确取 2mL 样品, 冷至 20, 在搅拌下滴加 2mL 的去离子水, 当样品变微浑浊时, 即达沉淀比 2:2

52 2. 浸渍干燥将所得溶液倾于培养皿中, 用滤纸浸渍 1min, 分张进行并保证浸匀浸透树脂, 用镊子取出滤纸, 使过剩树脂滴掉后, 用夹子固定在拉直绳子上干燥至既不沾手也不脆折约需浸渍 15 张滤纸 3. 层压将浸好干燥的纸张叠整齐, 置于预涂硅油的铝合金板上, 在油压机上 135 4~10MPa 加热加压 15min, 打开压机, 趁热取出样品, 可制得透明层压塑料板

53 实验 12 聚醚型聚氨酯弹性体的合成一实验目的了解聚氨酯的合成方法, 进一步了解逐步聚合反应特点 ; 学习改变调节嵌段共聚物的嵌段组合成有不同性能的嵌段共聚物

54 二实验原理合成聚氨酯的反应属于逐步加成聚合反应本实验用分子量为 900 的端羟基聚四氢呋喃 (PTMG) 与 4,4 - 二苯甲烷二异氰酸酯 (MDI) 反应, 再用 1,4- 丁二醇扩链, 用 DMF 为溶剂合成聚氨酯弹性体, 如下式 :

55 三实验仪器和试剂四口瓶, 冷凝管, 滴液漏斗, 油浴, 干燥箱, 密闭式搅拌器端羟基聚四氢呋喃, 二苯基甲烷二异氰酸酯,1,4- 丁二醇, 纯氮 (99.99%), N- 二甲基甲酰胺 ( 化学纯 ), 抗氧剂 2,6- 二叔丁基对甲酚 (BHT 又称抗氧剂 264)

56 四实验步骤在 250 ml 四口瓶上, 一口装密闭式搅拌器, 一口装有干燥管的回流冷凝管, 另一口塞上磨口塞仪器装好后由搅拌器侧管通入氮气, 在通氮的情况下用电吹风烘烤烧瓶 10min 以赶出烧瓶内的水气待烧瓶温度降至近室温后加入 16.7 g MDI, 升温至 60, 这时 MDI 熔化, 滴入 30 g PTMG PTMG 在室温下为蜡状, 放入滴液漏斗后用电吹风加热使其熔化, 滴完后用少量溶剂冲洗干净在 60 下反应 1 h, 再加入溶有 2.4 g 1,4- 丁二醇的 45 ml DMF, 升温至 80 反应 3 h, 到反应后期如果反应物很粘可根据具体情况补加一些 DMF, 结束反应时加入溶有 0.5 g BHT 的 5 ml DMF 搅拌均匀后把反应物倒入一个事先做好的模具上模具是一个长宽分别为 15 和 12 cm 的玻璃板, 周围粘上较硬的纸条, 溶液层厚度为 4~5 mm 趁热将模具放入真空干燥箱中, 用真空泵抽空以排除溶液内的气泡气泡排净后拿出来晾干然后放入带有鼓风的烘箱内于 80 烘 24 h 再放入真空干燥箱于 70 烘 24 h 做拉力实验, 室温下伸长率可达 200%

57 实验 13 聚乙烯醇缩丁醛的制备一实验目的了解聚合物中官能团反应的知识

58 二实验原理聚乙烯醇缩丁醛树脂就是粘接力大制造透明安全玻璃的一种原料, 是利用聚乙烯醇与正丁醛在盐酸催化作用下而制得的, 其反应如下 :

59 三实验仪器和试剂四口瓶, 搅拌器, 温度计, 冷凝管, 移液管, 恒温水浴聚乙烯醇, 正丁醛,20%HCl,95% 乙醇

60 四实验步骤在装有搅拌器冷凝管和温度计的 250mL 四口瓶中加入 10%PVA 水溶液 100mL, 测 ph 值, 若 ph>7, 用 20%HCl 调节中性 ( 几滴即可 ) 移取 5.8g(7mL) 正丁醛于反应瓶中, 搅拌, 溶解 15min, 加入 2.4mL 20%HCl ( 加酸后变白, 开始很稠, 慢慢黏度降低 ) 反应温度控制在 8~10 反应 1h, 10~15 约 1h,15~20 约 0.5 h, 后逐渐升温至 50~55, 反应时间约 3h, 冷却至室温用布氏漏斗抽滤, 水洗至中性 ( 未反应的正丁醛难溶于冰水, 除去困难, 可改用 30~40 温水处理, 或用低浓度的乙醇溶液洗涤 ), 抽干, 在真空烘箱中干燥, 温度控制在 40 左右, 产物为白色粉末, 可溶于酯类和乙醇中, 亦溶于苯和乙醇的混合液中, 缩醛度约为 40% 试验聚乙烯醇缩丁醛的溶解度, 并同聚乙烯醇比较

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材料导报研究篇年月下第卷第期种球的制备单步溶胀法制备分子印迹聚合物微球洗脱处理种子溶胀聚合机理种球用量的影响水相中组氨酸单分散分子印迹聚合物微球的合成表征及其识别性能研究李思平等李思平徐伟箭较佳工艺条件下在水性体系中选用无皂乳液聚合法制得的单分散微米级聚苯乙烯微球为种球分别以组氨酸甲基丙烯酸或丙烯酸胺乙二醇二甲基丙烯酸酯为模板分子功能单体和交联剂合成了组氨酸分子印迹聚合物微球研究了形貌粒径及其分布以及模板分子与功能单体之间的相互作用分别以激光粒度分析仪紫外分光光度法和红外光谱表征功能单体与交联剂之间的共聚情况

高分子化学实验 湖北大学 材料科学与工程学院

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