5 實(shí)驗(yàn)五 苯乙烯乳液聚合

1、高 分 子 化 學(xué) 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告實(shí)驗(yàn)五苯乙烯乳液聚合苯乙烯乳液聚合一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^實(shí)驗(yàn)對(duì)比不同量乳化劑對(duì)聚合反應(yīng)速度和產(chǎn)物的相對(duì)分子 質(zhì)量的影響，從而了解乳液聚合的特點(diǎn)，了解乳液聚合中各組分的作 用，尤其是乳化劑的作用。掌握制備聚苯乙烯膠乳的方法，以及用電解質(zhì)凝聚膠乳和凈化 聚合物的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理生產(chǎn)聚合物的實(shí)施方法有四種，本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合 及乳液聚合。所謂本體聚合是單體本身或單體再加入少量引發(fā)劑（或 催化科）的聚合；溶液聚合是在單體和引發(fā)劑溶于某種溶劑所構(gòu)成的 溶液中所進(jìn)行的聚合，懸浮聚合是在懸浮于水中的單體珠滴中的聚 合，體系主要由單體、水、溶于單體的引發(fā)劑及分散介質(zhì)四種

2、基本組 分組成；乳液聚合則是由單體和水在乳化劑作用下配制成的乳狀液中 進(jìn)行的聚合，體系主要由單體、水、乳化劑及溶于水的引發(fā)刑四種基 本組分組成。乳液聚合是指單體在乳化劑的作用下，分散在介質(zhì)中加入水溶性 引發(fā)劑，在機(jī)械攪拌或振蕩情況下進(jìn)行非均相聚合的反應(yīng)過程。它不 同于溶液聚合，又不同于懸浮聚合，它是在乳液的膠束中進(jìn)行的聚合 反應(yīng)，產(chǎn)品為具有膠體溶液特征的聚合物膠乳。三、實(shí)驗(yàn)儀器及試劑實(shí)驗(yàn)儀器：三口瓶，回流冷凝管，電動(dòng)攪拌器，恒溫水浴，溫度 計(jì)，量筒，移液管，燒杯，布氏漏斗，抽濾瓶，水泵實(shí)驗(yàn)試劑：苯乙烯，過硫酸鉀，十二烷基磺酸鈉，乙醇，蒸餾水四、實(shí)驗(yàn)裝置圖五、實(shí)驗(yàn)流程0.6g乳化劑+50ml水滴

3、入10ml過硫酸鉀+10ml苯乙烯攪拌、加熱使乳化劑溶解水浴溫度為80攝氏度迅速升溫88 90 度反應(yīng)1.5h反應(yīng)物移入燒杯破乳5g氯化鈉攪拌抽慮并用熱水洗滌烘干稱重六、實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析1、在裝有溫度計(jì)、攪 拌器、冷凝管的150 mL 三頸瓶中加入50 mL蒸 餾水、0.6g乳化劑，攪拌并水浴加熱 20min，使乳化劑溶解；加熱攪拌下乳化劑溶 解十二烷基磺酸鈉易溶 于熱水，攪拌使其充 分溶解2、瓶內(nèi)溫度達(dá)80 C 左右時(shí)，將10 mL過 硫酸鉀溶液及10 mL 苯乙烯單體混合后倒 入三口瓶中，迅速升 溫至88 90 C,并維 持此溫度1.5 h而后停 止反應(yīng)；將10 mL苯乙烯單體

4、 倒入10 mL過硫酸鉀 溶液，兩者不互溶， 形成油狀液滴；混合 液倒入三口瓶后，溶 液變成乳白色的乳液 狀；因苯乙烯單體不溶于 水，所以與過硫酸鉀 溶液不相溶，當(dāng)把混 合液倒入三口瓶后， 苯乙烯在乳化劑的作 用下聚合，從而出現(xiàn) 乳白色3、將乳液倒入150 mL 燒杯中，加NaCl，迅 速攪拌使乳液凝聚；加入NaC l迅速攪拌 后，大量乳液凝聚， 形成白色糊狀因?yàn)槁然c是強(qiáng)電解 質(zhì)，可以破壞膠體溶 液的雙電子層結(jié)構(gòu)， 使它聚合，所以氯化 鈉可破乳4、用布氏漏斗吸濾最 后把產(chǎn)物抽干，放于 5060 C烘箱中干 燥，稱重。烘干后產(chǎn)物的狀態(tài)為 白色固體表層有大量 蓬松針狀物（如動(dòng)物 的白色毛發(fā)），輕

5、輕碰 觸，針狀物變碎成粉 末。在烘干的過程中，最 表層的物質(zhì)具有較大 的體積膨脹空間，易 行成蓬松物，同時(shí)也 與產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有 關(guān)系。七、注意事項(xiàng)1、注意觀察乳化劑是否完全溶解，乳化劑溶解與否對(duì)實(shí)驗(yàn)影響很 大；2、破乳時(shí)，邊加氯化鈉要邊劇烈攪拌，否則氯化鈉無法分散開， 則無法達(dá)到破乳的效果；3、實(shí)驗(yàn)中注意控制反應(yīng)單體用量、引發(fā)劑用量、水的用量和反應(yīng) 溫度及反應(yīng)時(shí)間。八、問題討論與分析根據(jù)乳液聚合機(jī)理和動(dòng)力學(xué)解釋乳液聚合反應(yīng)速度快和相對(duì)分子kpMnN Rp=質(zhì)量高的特點(diǎn)。答：高速率的原因:第二階段恒速期的速率為NN在此起重要作用，因?yàn)镹非常大，所以反應(yīng)速率非?？欤黾幽z粒 數(shù)可以增大聚合速率。

6、在乳液聚合體系中有著巨大數(shù)量的乳膠粒， 其中封閉著巨大數(shù)量的自由基進(jìn)行鏈增長反應(yīng)，自由基的總濃度比 其他聚合過程要大。故乳液聚合反應(yīng)比其他聚合過程的反應(yīng)速率要 高。 kpMnN高分子量的原因：聚合物的平局聚合度為 Xn =N在此起重要作用，因?yàn)镹非常大，所以聚合度非常大，增加膠粒數(shù) 可以增大聚合度。在乳液聚合體系中，引發(fā)劑溶于水相，且在水相 中分解成自由基。自由基由水相擴(kuò)散到膠束中或乳膠粒中，在其中 引發(fā)聚合。聚合反應(yīng)就發(fā)生在一個(gè)個(gè)被此孤立的乳膠粒中。任意兩 個(gè)自由基都有相互碰撞而彼終止的可能性。而在乳液聚合體系中， 一個(gè)個(gè)自由基鏈被封閉在彼此孤立的乳膠粒中，不同乳膠粒中的自 由基鏈不能相互終

7、止，只能和由水相擴(kuò)散進(jìn)來的韌始自由基發(fā)生鏈終 止反應(yīng)。故在乳液聚合中自由基鏈的平均壽命比用其他聚合方法時(shí)要 長，自由基有充分的時(shí)間增長到很高的分子量。2.為了做好條件對(duì)比實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)特別注意那些問題?答：因?yàn)閷?shí)驗(yàn)對(duì)比的是乳化劑用量對(duì)聚合的影響，所以實(shí)驗(yàn)中要 注意的是，單體用量、引發(fā)劑用量、水的用量和反應(yīng)溫度及時(shí)間都要 盡量保持一致，而乳化劑的使用量要有所區(qū)別。試說明在后處理中聚合物用熱水及乙醇處理的目的是什么？答：熱水是用來洗NaCl，使NaCl溶解于熱水，過濾后除去；乙 醇的作用是用來洗苯乙烯，苯乙烯單體溶于乙醇，未反應(yīng)的苯乙烯通 過乙醇除去。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，討論乳化劑在乳液聚合中的作用。

8、答：乳化劑是乳液聚合中的主要組分，當(dāng)乳化劑水溶液超過臨界 膠束濃度時(shí)，開始形成膠束。在一般乳液配方條件下，由于膠束數(shù)量 極大，膠束內(nèi)有增溶的單體，所以在聚合早期鏈引發(fā)與鏈增長絕大部 分在膠束中發(fā)生，以膠束轉(zhuǎn)變?yōu)閱误w-聚合物顆粒。試對(duì)比本體聚合、懸浮聚合、溶液聚合和乳液聚合的特點(diǎn)。答：本體聚合是單體本身或單體再加入少量引發(fā)劑（或催化科）的 聚合；溶液聚合是在單體和引發(fā)劑溶于某種溶劑所構(gòu)成的溶液中所進(jìn) 行的聚合；懸浮聚合是在懸浮于水中的單體珠滴中的聚合，體系主要 由單體、水、溶于單體的引發(fā)劑及分散介質(zhì)四種基本組分組成；乳液 聚合則是由單體和水在乳化劑作用下配制成的乳狀液中進(jìn)行的聚合， 體系主要由單體、水、