苯乙烯和二乙烯苯的懸浮聚合及離子交換樹脂的制備(共7頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上苯乙烯和二乙烯苯的懸浮聚合及離子交換樹脂的制備目的要求1 掌握懸浮聚合的方法。2 掌握用陽（陰）離子交換樹脂聚苯乙烯母體（稱為白球）的制備方法。3 熟悉離子交換樹脂的制備原理。4 掌握離子交換樹脂的制備方法?；驹矶蚁┍降慕宦?lián)給予樹脂一定的物理強度，而通過化學反應引入功能基使之成為有一定容量的離子交換樹脂。在聚合物合成過程中，要注意的是合成過程中的溫度、混合速度和其他許多因素，從而制備具有單分散性的聚合樹脂。根據(jù)樹脂二乙烯苯的含量(即交聯(lián)度的不同)，離子交換樹脂可以分為微孔型和大孔型。微孔型樹脂交聯(lián)度比較小，樹脂為軟體凝膠狀，容易發(fā)生收縮；而大孔型離子色譜樹脂交聯(lián)

2、度比較大，樹脂為鋼性結構，樹脂內(nèi)部含有一定的空隙。第二步是在苯乙烯-二乙烯苯的聚合物上引入離子交換基團，通過不同的反應，產(chǎn)生不同化學性質(zhì)的樹脂，它們有各自不同的用途。在離子色譜中用得最多的是磺酸基強酸型陽離子交換樹脂和季胺基強堿型陰離子交換樹脂?；撬犭x子交換基的引入，通常稱為磺化，它是由硫酸、氯磺酸、發(fā)煙硫酸等與苯乙烯-二乙烯苯樹脂反應，在樹脂的苯環(huán)上接入磺酸基形成的。其反應過程如圖所示。通常的離子交換容量為4.5 mmolg。樹脂含水量測試： W1:濕樹脂+稱量瓶種 W2：干樹脂+稱量瓶重 W：濕樹脂重 W1W2 H2O%= *100% W 樹脂交換當量測定： W:濕樹脂重量 V：耗去NaO

3、H溶液毫升數(shù) N：NaOH溶液當量濃度 w N* V 交換當量= W（1-H2O%）實驗試劑及儀器一配方表1聚合物白球配方相 名稱 代號 用量油相 苯乙烯 ST 25ml 二乙烯苯 DVB 3ml 過氧化二苯甲酰 BPO 0.3g 水相 明膠 0.5g 去離子交換水 150ml 1%次甲基蘭水溶液 3-5滴表2磺化配方名稱 代號 用量聚苯乙烯-二乙烯苯白球 ST-DVB 10g二氯乙烷 60ml硫酸銀 0.5g濃硫酸 100ml70%濃硫酸 20-30ml去離子交換水 150-200ml丙酮 20ml*2 表3懸浮聚合儀器序號 名稱 規(guī)格 數(shù)量1 24#磨口三頸瓶 250ml 1個2 24#磨

4、口球形冷凝管 30-50cm 1個3 攪拌桿 1根4 24#磨口攪拌桿套管 2個5 溫度計 0-150 2支6 燒杯 800ml或1000ml 1個7 燒杯 50ml 1個8 玻棒 1支9 表面皿 100mm 1個10 布氏漏斗 601mm 1個11 抽濾瓶 500ml表4磺化儀器序號 名稱 規(guī)格 數(shù)量1 24#磨口三頸瓶 250ml 1個2 24#磨口球形冷凝管 30-50ml 1個3 攪拌桿 1根4 24#磨口攪拌桿套管 2個5 溫度計 0-150 2支6 燒杯 800ml或1000ml 1個7 燒杯 500ml 1個8 燒杯 250ml 1個9 玻沙漏斗 3-5# 1個10 抽濾瓶 50

5、0ml 1個二裝置實驗操作流程：操作注意事項：1. 因反應存在危險期，所以著重注意控制轉(zhuǎn)速和溫度。懸浮聚合中攪拌是使單體分散，并控制產(chǎn)品大小。攪拌速度過快，聚合物顆粒過大；攪拌速率太小，聚合物粒子會粘結；攪拌速率變化不定會使粒子大小不一，甚至粘結。2. 懸浮劑:懸浮劑能防止粘稠聚合物粘結。界面張力小的懸浮劑使聚合物顆粒變細。3. 水油比：水油比大，傳熱效果好，聚合物粒度均勻，分子量分布集中，聚合易控制。反之則較難控制。數(shù)據(jù)記錄表5白球制備時間 溫度() 備注 8:37 47.5 加入油相呈藍色8:42 52.3 8:46 58.0 開始升溫8:56 68.2 8:59 73.59:05 75.

6、59:10 78.59:14 81.0 內(nèi)溫達到809:37 80.0 蘭色變淡 10:05 80.0 藍綠色10:14 80.010:52 80.0 有小顆粒生成11:14 80.1 開始升溫11:19 84.5 11:23 88.5 天藍色11:33 91.811:37 93.011:47 94.711:50 94.9 藍白色 12:20 94.9 顏色變淺 12:55 95.0 顆粒變硬 13:37 95.0 白綠色14:03 94.9 幾乎為乳白色 14:37 94.915:00 94.715:17 94.915:51 94.7 停止反應稱量表面皿:139.3g 表面皿+白球:163.

7、8g表6磺化(使用白球:11.0g；剩余白球：8.9g)時間 外溫（） 備注9:13 39.5 攪拌(慢速)并開始升溫9:26 58.09:29 60.0 溶脹半小時10:04 60.0 升溫至7010:20 70.0 加硫酸銀固體10:23 70.0 緩慢滴加濃硫酸10:38 69.9 目測膠粒變紅褐色10:44 69.8 發(fā)現(xiàn)玻壁上有一層薄的結塊11:12 69.9 附于玻壁上的結塊逐漸減小11:34 70.0 結塊全部掉落12:03 69.8 12:25 69.9 滴加完畢，開始升溫12:32 80.0 13:00 80.1 13:27 80.114:00 80.214:27 80.01

8、5:02 80.0 停止反應，過濾，冷卻15:30 25左右 加70%濃硫酸15:43 滴加完畢，開始靜置 稱量：濕樹脂W=0.49g， 濕樹脂+稱量瓶重W1=17.49g， 干樹脂+稱量瓶重W2=17.17g測試及計算 產(chǎn)物收率=3070篩目共聚球體重量/產(chǎn)物重量=（11+8.9）/（163.8+39.3）*100%=81.22% 含水量的測定：水%=（W1-W2）/W*100%=（17.49-17.17）/0.49*100%=65.31% 交換當量的測定：測試條件：用0.1N標準氫氧化鈉溶液滴定；堿式滴定管。交換當量=NNaOH*VNaOH/W(1-H2O%)對于1號樹脂：W=0.50g

9、V1=16ml V2=24.05ml對于2號樹脂：W=0.53g V1=24.5ml V2=32.53ml空白樣滴定用氫氧化鈉量：1號交換當量=0.1*（24.05-16）/0.50*(1-65.31%)=2號交換當量=0.1*（32.53-24.5）/0.53*(1-65.31%)=結果于討論 產(chǎn)物收率比真實值偏大。因為產(chǎn)物中存在少量絮狀物，未能通過篩子篩掉而留下。產(chǎn)物粒徑較均勻，質(zhì)量較好，順利度過了危險期，避免了因珠粒較大的粘接合并傾向和自加速左云的出現(xiàn)而降低質(zhì)量。 產(chǎn)品較好是因為以下因素控制較好：1、攪拌太慢粒子粘結成塊，速度太快聚合物顆粒太大。2、懸浮劑的種類對聚合物粒徑大小有一定影響

10、，如果界面張力小的懸浮劑使聚合物顆粒變細。3、實驗中的水油比較大，傳熱效果較好，粒度較均一，聚合物分子量分布集中，聚合便于控制。 在自來水洗滌產(chǎn)品至PH值呈中性時，速度應快，否則樹脂易于與水中的鈣、鎂離子發(fā)生交換，最終影響產(chǎn)品及后測試。 二氯乙烷可以溶脹白球，變成棉花型，此時攪拌速度不能過快，否則易于粘在壁上，影響后反應。 最終計算的交換當量若偏離，則有可能在用自來水洗滌的過程中已發(fā)生離子交換，從而在滴定時交換的氫離子減小，NaOH用量減少，導致結果偏小。 因為有機反應遲緩，滴定至微紅色時，穩(wěn)定5分鐘不褪色才到終點。思考題1懸浮聚合的優(yōu)缺點是什么？答：優(yōu)點：（i） 體系粘度低，聚合熱容易排除，

11、聚合反應溫度易控制，聚合產(chǎn)物分子量分布窄；（ii） 產(chǎn)品分子量較高，與本體聚合相似。(iii) 聚合產(chǎn)物為固體珠狀顆粒，易分離，干燥，后處理簡單。缺點：（i） 存在自動加速作用；(ii) 必須使用分散劑，且在聚合完成后，很難從聚合產(chǎn)物中除去，會影響聚合產(chǎn)物的性能(如外觀,老化性能等)；(iii) 聚合產(chǎn)物顆粒會包藏少量單體,不易徹底清除,影響聚合物性能。懸浮聚合中，影響粒子大小的主要因素是什么？答：1.攪拌強度 2.分散劑的性質(zhì)及用量3.水和單體的比例、反應溫度、引發(fā)劑種類和用量、聚合速率、單體種類3.懸浮劑的作用是什么?PVA明膠作懸浮劑各有什么特點?答: 能降低水的表面張力,對單體液滴起保護作用,防止單體液滴聚集