苯乙烯聚合方式的比较研究(2)
将乳液倒入150mL烧杯中,加入NaCl5.00g,迅速搅拌使乳液破乳。用布氏漏斗抽滤,抽滤后的聚合物用热水(80℃左右)洗涤。最后把产物放于50~60℃烘箱中干燥,称重、计算转化率并测定相对分子质量。
3.2苯乙烯悬浮聚合
(1)实验仪器:XY系列精密电子天平、SHZ-D(Ⅲ)循环水式真空泵、101-2AB型电热鼓风干燥箱、DW-1型增力无极恒速搅拌器、DF-101B型集热式恒温加热磁力搅拌器
(2)分析纯试剂:苯乙烯、过氧化二苯甲酰、聚乙烯醇
(3)合成步骤
在装有温度计、搅拌器,回流冷凝管的250ml三口烧瓶中,加入100ml蒸馏水、0.07g聚乙烯醇。在20min内升温到85~90oC,使聚乙烯醇溶解;再将温度降至60~70oC,待水面上泡沫消失,把溶有0.7g引发剂过氧化苯甲酰(BPO)的苯乙烯单体的混合物加入到溶有分散剂的水相中。
维持温度在60~70oC转速不变。反应1h后,再升温至75~80oC,反应1.5h,再升温到80~90oC,反应2h。
同时每隔5min可用吸管吸取少量物料于表面器中进行观察,如颗粒变硬发脆,即可以认为到达反应基本达到终点,可停止加热,撤出加热器,一边搅拌一边用冷水慢慢将聚合体系冷却至室温,停止搅拌,取下三口烧瓶。
产品分离提纯;产品用布氏漏斗抽滤,并用热水洗涤,最后在鼓风干燥箱中(100℃)烘干或风干至恒重,称量,计算产率。
3.3苯乙烯的本体聚合
(1)实验原理
在烃类物质中,苯乙烯的单体活性较大。而对自由基而言,苯乙烯在烃类之中自由基活性较小,也就是说苯乙烯自由基不活泼。这是因为苯乙烯单体的双键与苯环产生共轭反应,双键上的电子云易流动极化,兀键易均裂,所以苯乙烯单体活泼。而当苯乙烯形成苯乙烯自由基时,自由基的独立电子也可与苯环共轭而稳定,故苯乙烯的自由基就不活泼。聚苯乙烯热引发连续本体聚合时,其聚合机理是基于典型的自由基聚合过程,它总是由链引发、链增长和链终止三个基本单元组成。
在引发剂作用下苯乙烯的双键打开,进行双烯加成反应,形成中间产物,再与单体进行氢原子转移产生初级游离基,从而引发大量的苯乙烯进行聚合反应。
(2)实验仪器:搅拌电机、调压器、聚合管、水浴、烧杯、吸滤瓶、抽气管、表面皿
(3)实验药品:苯乙烯(单体)15mL、偶氮二异丁腈(引发剂)23mg、甲苯(分散介质)15mL
(4)实验步骤
向带磨口接头的聚合管中加入23mg偶氮二异丁腈,接上适当接头,然后抽空,充氮气几次,在氮气流下用移液管向聚合管中加入15mL苯乙烯,将聚合管从接头上取下,马上用磨口玻璃塞子塞好用弹簧固定,然后将聚合管放入沸腾水溶中加热,6h后取出聚合管冷却以终止聚合,将此剩余溶液在搅拌下倒入30mL甲醇中,将聚合物样品滤出,在50℃下真空干燥至恒重。
4结果与讨论
悬浮聚合方法得到的产品呈透明颗粒状,产率为45.6%;乳液聚合方法得到的产品呈白色固体状,产率为38.8%;本体聚合方法得到的产品呈透明块状,产率为66.7%。悬浮聚合方法的产品外观好,本体聚合方法的产率高。
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