有機(jī)玻璃的制備以及DSC的測(cè)定

化學(xué)化工學(xué)院材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱：有機(jī)玻璃的制備以及DSC測(cè)定年級(jí)：09級(jí)材料化學(xué) 日期：2011/10/12姓名： 學(xué)號(hào)： 同組人：一、預(yù)習(xí)部分1.本體聚合：本體聚合(bulkpolymerization；masspolymerization)是單體(或原料低分子物)在不加溶劑以及其它分散劑的條件下，由引發(fā)劑或光、熱、輻射作用下其自身進(jìn)行聚合引發(fā)的聚合反應(yīng)。有時(shí)也可加少量著色劑、增塑劑、分子量調(diào)節(jié)劑等。液態(tài)、氣態(tài)、固態(tài)單體都可以進(jìn)行本體聚合。其分均相聚合與非均相聚合兩類。如生成的聚合物能溶于各自的單體中，為均相聚合，因制得的是塊狀聚合物，又稱塊狀聚合，如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等；如生成的聚合物不溶于它們的單體，在聚合過程中不斷析出，為非均相聚合，又叫沉淀聚合，如乙烯、氯乙烯等。本體聚合的引發(fā)劑為油溶性引發(fā)劑，油溶性引發(fā)劑主要有偶氮引發(fā)劑和過氧類引發(fā)劑，偶氮類引發(fā)劑有偶氮二異丁月青、偶氮二異庚腈、偶氮二異戊腈、偶氮二環(huán)己基甲腈、偶氮二異丁酸二甲酯引發(fā)劑等。相對(duì)于過氧類引發(fā)劑，偶氮引發(fā)劑反應(yīng)更加穩(wěn)定。本體聚合反應(yīng)的特點(diǎn)：產(chǎn)品純凈，電性能好，可直接進(jìn)行澆鑄成型；生產(chǎn)設(shè)備利用率高，操作簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的分離、提純操作。優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，流程短，使用生產(chǎn)設(shè)備少，投資較少；反應(yīng)器有效反應(yīng)容積大，生產(chǎn)能力大，易于連續(xù)化，生產(chǎn)成本低。缺點(diǎn)：熱效應(yīng)相對(duì)較大，自動(dòng)加速效應(yīng)造成產(chǎn)品有氣泡，變色，嚴(yán)重時(shí)則溫度失控，引起爆聚，使產(chǎn)品達(dá)標(biāo)難度加大.由于體系粘度隨聚合不斷增加，混合和傳熱困難；在自由基聚合情況下，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)聚合速率自動(dòng)加速現(xiàn)象，如果控制不當(dāng)，將引起爆聚；產(chǎn)物分子量分布寬，未反應(yīng)的單體難以除盡，制品機(jī)械性能變差等。2.有機(jī)玻璃的制備：除了本實(shí)驗(yàn)采用的本體聚合的方法制備有機(jī)玻璃外，還有一些類似的方法用于制備一些有特殊性能的有機(jī)玻璃。其中一種是高散射導(dǎo)光有機(jī)玻璃及其制備方法。該材料各組分重量百分含量是：苯乙烯15—20%，甲基丙烯酸甲酯48.3—84.6%，聚苯乙烯0.05—1%，引發(fā)劑0.2—0.4%，鏈轉(zhuǎn)移劑0.1—0.3%。先將聚苯乙烯溶于甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯混合液中，完全溶解后加入引發(fā)劑、鏈轉(zhuǎn)移劑；再在85—95。。下預(yù)聚至一定的粘度，然后將預(yù)聚物冷卻、灌漿入膜后在40—50。聚合30—40小時(shí)，最后在100。下處理1.5—2.5小時(shí)即可。該方法工藝簡(jiǎn)單，聚合反應(yīng)容易控制，材料的性能可調(diào)節(jié)，且光散射分布均勻，可用于將點(diǎn)、線光源轉(zhuǎn)化為線、面光源的場(chǎng)合。另一種含鉛防輻射有機(jī)玻璃的制備方法，屬于功能性高分子材料的聚合技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過對(duì)無機(jī)鉛鹽進(jìn)行有機(jī)合成改性，合成有機(jī)羧酸鉛鹽，加入到甲基丙烯酸甲酯(MMA)、表面活性劑、助表面活性劑、水等組成的油包水型微乳液中，并在熱引發(fā)劑的條件下引發(fā)，聚合成有機(jī)玻璃板材。并對(duì)其性能測(cè)試，結(jié)果顯示微乳聚合制備的有機(jī)玻璃在沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、透光率、折光率、玻璃化溫度、防輻射性能均優(yōu)于普通有機(jī)玻璃。提出了一種新的

合成功能高分子材料的方法，本方法工藝簡(jiǎn)便，合成板材性能優(yōu)越，可以彌補(bǔ)無機(jī)防輻射玻璃板材之不足，有望成為一種實(shí)用的新型防輻射材料。3.DSC的測(cè)定：一種熱分析法。在程序控制溫度下，測(cè)量輸入到試樣和參比物的功率差（如以熱的形式）與溫度的關(guān)系。差示掃描量熱儀記錄到的曲線稱DSC曲線，它以樣品吸熱或放熱的速率，即熱流率dH/dt（單位毫焦/秒）為縱坐標(biāo)，以溫度T或時(shí)間t為橫坐標(biāo)，可以測(cè)定多種熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)，例如比熱容、反應(yīng)熱、轉(zhuǎn)變熱、相圖、反應(yīng)速率、結(jié)晶速率、高聚物結(jié)晶度、樣品純度等。該法使用溫度范圍寬（-175?725。0、分辨率高、試樣用量少。適用于無機(jī)物、有機(jī)化合物及藥物分析°DSC和DTA儀器裝置相似，所不同的是在試樣和參比物容器下裝有兩組補(bǔ)償加熱絲，當(dāng)試樣在加熱過程中由于熱效應(yīng)與參比物之間出現(xiàn)溫差A(yù)T時(shí)，通過差熱放大電路和差動(dòng)熱量補(bǔ)償放大器，使流入補(bǔ)償電熱絲的電流發(fā)生變化，當(dāng)試樣吸熱時(shí)，補(bǔ)償放大器使試樣一邊的電流立即增大；反之，當(dāng)試樣放熱時(shí)則使參比物一邊的電流增大，直到兩邊熱量平衡，溫差A(yù)T消失為止。換句話說，試樣在熱反應(yīng)時(shí)發(fā)生的熱量變化，由于及時(shí)輸入電功率而得到補(bǔ)償，所以實(shí)際記錄的是試樣和參比物下面兩只電熱補(bǔ)償?shù)臒峁β手铍S時(shí)間t的變化關(guān)系。如果升溫速率恒定，記錄的也就是熱功率之差隨溫度T的變化關(guān)系。其工作原理的示意圖如下：記錄僅］一I套E圖L升溫速率對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響圖記錄僅］一I套E圖L升溫速率對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響圖2.樣品量對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響相關(guān)的升溫速率和樣品的測(cè)定量對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果都有影響。如下圖所示:實(shí)驗(yàn)部分：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，原理，詳?xì)的實(shí)驗(yàn)步驟見講義。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：本實(shí)驗(yàn)最好采用機(jī)械攪拌，利用恒溫水浴槽加熱，加熱的溫度不要過高,維持在80°?90°即可，反應(yīng)溫度最好不要超過90°。如反應(yīng)的進(jìn)程比較緩慢，也不要用加熱套高溫加熱，以防止產(chǎn)生的產(chǎn)品大部分附著于容器壁上，以防難以清洗三頸瓶。實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)時(shí)間沒有具體明確的值，由溶液的粘稠度來判斷是否反應(yīng)合適，溶液有一定的粘度，大約為甘油的兩倍即可。反應(yīng)到此程度，稍微冷卻即可倒入模具中。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后要清洗反應(yīng)的容器即三口頸瓶。由于有一部分的物質(zhì)殘留在瓶壁上，可利用三氯甲烷浸泡一段時(shí)間，再在回流的條件下微微加熱，最后回收三氯甲烷，利用試管刷清洗干凈容器即可。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：思考題:自動(dòng)加速效應(yīng)是怎樣產(chǎn)生的？對(duì)聚合反應(yīng)有哪些影響？答：本體聚合進(jìn)行到一定程度，體系粘度大大增加，大分子鏈的移動(dòng)困難，而單體分子的擴(kuò)散受到的影響不大。鏈引發(fā)和鏈增長(zhǎng)反應(yīng)照常進(jìn)行，而增長(zhǎng)鏈自由基的終止受到限制，結(jié)果使得聚合反應(yīng)的速度增加，聚合反應(yīng)分子量變大，出現(xiàn)自動(dòng)加速效應(yīng)。制備有機(jī)玻璃，各階