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苯乙烯与顺丁烯二酸酐共聚合

苯乙烯与顺丁烯二酸酐共聚合
苯乙烯与顺丁烯二酸酐共聚合

苯乙烯一顺丁烯二酸酐共聚反应

目的:

1.本实验要求掌握共聚合的基本基本原理和操作手段,了解基本的影响因素。

2.初步掌握高聚物中官能团的测定方法。

原理:

苯乙烯一顺丁烯二酸酐共聚反应及其组成测定

苯乙烯一顺丁烯二酸酐共聚反应是用甲苯为溶剂,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂进行的溶液聚合,由于生成的聚合物不溶于溶剂而沉淀析出,因而又称沉淀聚合。

其反应方程如下:

HC

2

+

HC CH

C C

O O O

H

C

H2

C

H

C CH

C C

O

O

O n 顺丁烯二酸酐由于结构对称,极化度低一般不能自聚。但是它能与苯乙烯相好地共聚,这是因为顺丁烯二酸酐上有强吸电子基,使双键上电子云密度降低,因而具有正电性,而苯乙烯具有共扼体系的结构,当带正电性的单体进攻时,双键上显负电性,因而电性相反的两种烯类单体容易交替地进入聚合链生成交替共聚物。其反应过程如下:

苯乙烯(M1)和顺丁烯二酸酐(M2)共聚的竞聚率r1=0.04,r2=0.015,r1·r2=0.006若两种单体以1比1(mol)投料,则得到的接近交替共聚的产物。这种聚合物是悬浮聚合的良好外散剂,如双加入少量二烯单体并取得低交联的聚合物,可以制备水溶性增稠剂。

通过共聚物在计量的碱中水溶液中溶解,剩余的碱用标准酸滴定,共聚物的组成。

实验方案:

主要实验仪器和试剂:

搅拌器三口瓶球形冷凝管温度计布氏漏斗吸滤瓶锥形瓶滴定管烧杯滴液漏斗。

苯乙烯顺丁烯二酸酐甲苯 AIBN(重结晶) KOH水溶液(0.2mol/L) 标准盐酸溶液(0.2mol/L)酚酞指示剂

参考实验步骤:

共聚物的制备

1.在250m1的三口烧瓶上装上温度计、搅拌器、球形冷凝管及氮气导管

2. 将25.75g(29.5m1,0.25mol)苯乙烯及2.95g(0.03m01)顺丁烯二酸酐加入三口瓶中,水浴加热,体系温度升至50℃后,在搅拌下,顺丁烯二酸酐溶解。

3.将苯乙烯3.2g(0.03mo1)及AIBN0.007g(单体重的0.l%),与25ml甲苯混合后,放入滴液漏斗中。升温至75—77℃,搅拌下,将苯乙烯溶液在30min内滴加完,再在80℃左右反应1h至1.5h。

4. 反应过程中注意观察现象。在反应物渐渐变稠,搅拌困难时停止加热。冷却至室温,用布氏漏斗过滤。

5. 得到的白色粉末状团体产物,用石油醚洗涤(可用60℃热水再洗3次),产品置于培养皿巾,在真空烘箱中40℃下干燥至恒重。计算产率。

2

(2) 共聚物组成的测定

酸碱滴定法:

1. 在两只250ml锥形瓶巾,分别加入0.25g共聚物,用滴定管各加入30ml 0.2mol/L 的碱液;

2. 在锥形瓶上装上回流冷凝管,在沸水浴上加热1h左右,待样品全部溶解后停止加热。

3. 样品冷至室温后,加三滴酚酞指示剂,用标准盐酸滴定无色即为终点,

4、平行滴定两只样品后,计算共聚物中顺丁烯二酸酐的重量百分比。

红外光谱法:

1. 挑选特征峰进行定量计算。

2. 利用特征峰峰面积比的方法制作标准曲线。

3. 针对样品的红外谱图,计算相应的工具物组成。

附注

1. 溶液反应中溶剂的选择要考虑其毒性、链转移常数以及价格等。

2. 溶剂对过氧化物引发剂有诱导分解的作用,使引发剂的引发效率降低,选用偶氮二异丁腈是诱导分解作用较小。

3. 沉淀聚合凝胶效应使反应自动加速加剧,在反应过程中控制好温度,避免引起冲料。

思考题

(1)按比例投料计算共聚物中顺丁烯二酸酐的理论重量百分比含量,与你的实际测定值作比较,通常会有较大的误差,请分析原因。

(2)溶液聚合中如何选择溶剂。

高分子化学实验 苯乙烯的悬浮聚合

实验名称苯乙烯的悬浮聚合2013级高分子2班 覃秋桦 1314171027 林夏洁 1314171014

一、实验目的 1. 了解悬浮聚合的反应原理及配方中各组分的作用。 2. 了解珠状聚合实验操作及聚合工艺的特点。 3. 通过实验,了解苯乙烯单体在聚合反应上的特性。 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。根据聚合物在单体中溶解与否,可得透明状聚合物或不透明不 规整的颗粒状聚合物。像苯乙烯、甲基丙烯酸酯,其悬浮聚合物多 是透明珠状物,故又称珠状聚合;而聚氯乙烯因不溶于其单体中, 故为不透明、不规整的乳白色小颗粒(称为颗粒状聚合)。 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。由于 单体以小液滴形式分散在水中,散热表面积大,水的比热大,因而 解决了散热问题,保证了反应温度的均一性,有利于反应的控制。 悬浮聚合的另一优点是由于采用悬浮稳定剂,所以最后得到易分离、易清洗、纯度高的颗粒状聚合产物,便于直接成型加工。 可作为悬浮剂的有两类物质:一类是可以溶于水的高分子化合物, 如聚乙烯醇、明胶、聚甲基丙烯酸钠等。另一类是不溶于水的无机 盐粉末,如硅藻土、钙镁的碳酸盐、硫酸盐和磷酸盐等。悬浮剂的 性能和用量对聚合物颗粒大小和分布有很大影响。一般来讲,悬浮 剂用量越大,所得聚合物颗粒越细,如果悬浮剂为水溶性高分子化 合物,悬浮剂相对分子质量越小,所得的树脂颗粒就越大,因此悬 浮剂相对分子质量的不均一会造成树脂颗粒分布变宽。如果是固体 悬浮剂,用量一定时,悬浮剂粒度越细,所得树脂的粒度也越小, 因此,悬浮剂粒度的不均匀也会导致树脂颗粒大小的不均匀。 为了得到颗粒度合格的珠状聚合物,除加入悬浮剂外,严格控制 搅拌速度是一个相当关键的问题。随着聚合转化率的增加,小液滴 变得很粘,如果搅拌速度太慢,则珠状不规则,且颗粒易发生粘结 现象。但搅拌太快时,又易使颗粒太细,因此,悬浮聚合产品的粒 度分布的控制是悬浮聚合中的一个很重要的问题。掌握悬浮聚合的

年产50万吨苯乙烯工艺设计(已附翻译)

第1章 引言 1.1 苯乙烯的性质和用途 苯乙烯,分子式 8 8H C ,结构式 2 56CH CH H C ,是不饱和芳烃最简单、最重 要的成员,广泛用作生产塑料和合成橡胶的原料。如结晶型苯乙烯、橡胶改性抗冲聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三聚体(ABS )、苯乙烯-丙烯腈共聚体(SAN )、苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚体(SMA )和丁苯橡胶(SBR)。苯乙烯(SM )是含有饱和侧链的一种简单芳烃,是基本有机化工的重要产品之一。苯乙烯为无色透明液体,常温下具有辛辣香味,易燃。苯乙烯难溶于水,25℃时其溶解度为0.066%。苯乙烯溶于甲醇、乙醇、乙醚等溶剂中。 苯乙烯在空气中允许浓度为0.1ml/L 。浓度过高、接触时间过长则对人体有一定的危害。苯乙烯在高温下容易裂解和燃烧。苯乙烯蒸汽与空气混合能形成爆炸性混合物,其爆炸范围为1.1~6.01%(体积分数)。 苯乙烯(SM )具有乙烯基烯烃的性质,反应性能极强,苯乙烯暴露于空气中,易被氧化而成为醛及酮类。苯乙烯从结构上看是不对称取代物,乙烯基因带有极性而易于聚合。在高于100℃时即进行聚合,甚至在室温下也可产生缓慢的聚合。因此,苯乙烯单体在贮存和运输中都必须加入阻聚剂,并注意用惰性气体密封,不使其与空气接触。 苯乙烯(SM )是合成高分子工业的重要单体,它不但能自聚为聚苯乙烯树脂,也易与丙烯腈共聚为AS 塑料,与丁二烯共聚为丁苯橡胶,与丁二烯、丙烯腈共聚为ABS 塑料,还能与顺丁烯二酸酐、乙二醇、邻苯二甲酸酐等共聚成聚酯树脂等。由苯乙烯共聚的塑料可加工成为各种日常生活用品和工程塑料,用途极为广泛。目前,其生产总量的三分之二用于生产聚苯乙烯,三分之一用于生产各种塑料和橡胶。世界苯乙烯生产能力在1996年已达1900万吨,目前全世界苯乙烯产能约为2150~2250万吨。

苯乙烯与顺丁烯二酸酐共聚合

苯乙烯一顺丁烯二酸酐共聚反应 目的: 1.本实验要求掌握共聚合的基本基本原理和操作手段,了解基本的影响因素。 2.初步掌握高聚物中官能团的测定方法。 原理: 苯乙烯一顺丁烯二酸酐共聚反应及其组成测定 苯乙烯一顺丁烯二酸酐共聚反应是用甲苯为溶剂,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂进行的溶液聚合,由于生成的聚合物不溶于溶剂而沉淀析出,因而又称沉淀聚合。 其反应方程如下: HC 2 + HC CH C C O O O H C H2 C H C CH C C O O O n 顺丁烯二酸酐由于结构对称,极化度低一般不能自聚。但是它能与苯乙烯相好地共聚,这是因为顺丁烯二酸酐上有强吸电子基,使双键上电子云密度降低,因而具有正电性,而苯乙烯具有共扼体系的结构,当带正电性的单体进攻时,双键上显负电性,因而电性相反的两种烯类单体容易交替地进入聚合链生成交替共聚物。其反应过程如下: 苯乙烯(M1)和顺丁烯二酸酐(M2)共聚的竞聚率r1=0.04,r2=0.015,r1·r2=0.006若两种单体以1比1(mol)投料,则得到的接近交替共聚的产物。这种聚合物是悬浮聚合的良好外散剂,如双加入少量二烯单体并取得低交联的聚合物,可以制备水溶性增稠剂。 通过共聚物在计量的碱中水溶液中溶解,剩余的碱用标准酸滴定,共聚物的组成。 实验方案:

主要实验仪器和试剂: 搅拌器三口瓶球形冷凝管温度计布氏漏斗吸滤瓶锥形瓶滴定管烧杯滴液漏斗。 苯乙烯顺丁烯二酸酐甲苯 AIBN(重结晶) KOH水溶液(0.2mol/L) 标准盐酸溶液(0.2mol/L)酚酞指示剂 参考实验步骤: 共聚物的制备 1.在250m1的三口烧瓶上装上温度计、搅拌器、球形冷凝管及氮气导管 2. 将25.75g(29.5m1,0.25mol)苯乙烯及2.95g(0.03m01)顺丁烯二酸酐加入三口瓶中,水浴加热,体系温度升至50℃后,在搅拌下,顺丁烯二酸酐溶解。 3.将苯乙烯3.2g(0.03mo1)及AIBN0.007g(单体重的0.l%),与25ml甲苯混合后,放入滴液漏斗中。升温至75—77℃,搅拌下,将苯乙烯溶液在30min内滴加完,再在80℃左右反应1h至1.5h。 4. 反应过程中注意观察现象。在反应物渐渐变稠,搅拌困难时停止加热。冷却至室温,用布氏漏斗过滤。 5. 得到的白色粉末状团体产物,用石油醚洗涤(可用60℃热水再洗3次),产品置于培养皿巾,在真空烘箱中40℃下干燥至恒重。计算产率。

苯乙烯自由基悬浮聚合

高分子化学实验 苯乙烯自由基悬浮聚合 一、实验目的 (1)通过对苯乙烯单体的悬浮聚合实验,了解自由基悬浮聚合的方法和配方中各组分的作用; (2)学习悬浮聚合的操作方法; (3)通过对聚合物颗粒均匀性和大小的控制,了解分散剂、升温速度、搅拌形式与搅拌速度对悬浮聚合的重要性。 二、实验原理 悬浮聚合实质上是借助于较强烈的搅拌和悬浮剂的作用,通常是将不溶于水的单体分散在介质水中,利用机械搅拌,将单体打散成直径为0.01~5mm的小液滴的形式进行本体聚合,在每个小液滴内,单体的聚合过程和机理与本体聚合相似。悬浮聚合解决了本体聚合中不易散热的问题,产物容易分离,清洗可以得到纯度较高的颗粒状聚合物。 其主要组分有四种;单体、分散介质(水)、悬浮剂、引发剂。 1.单体 单体不溶于水,如:苯乙烯(styrene)、醋酸乙烯酯(vinyl acetate)、甲基丙烯酸酯(methyl methacrylate)等。 2.分散介质 分散介质大多为水,作为热传导介质。 3.悬浮剂 调节聚合体系的表面张力、粘度、避免单体液滴在水相中粘结。

(1)水溶性高分子,如天然物:明胶(gelatin),淀粉(starch);合成物:聚乙烯醇(PVA)等。 (2)难溶性无机物,如:BaSO4, BaSO3,CaCO3,滑石粉,粘士等。 (3)可溶液性电介质:NaCl,KCl,Na2SO4等。 4.引发剂 主要为油溶性引发剂,如:过氧化二苯甲酰(BPO),偶氮二异丁腈(AIBN)等。 三、主要仪器和试剂 1.实验仪器名称及数量: 三口瓶(250ml)×1,球形冷凝管×1,电热锅×1,搅拌马达与搅拌棒各×1,温度计(100℃)×1,量筒(100ml)×1,布氏漏斗×1,抽滤瓶×1。 2.实验试剂 苯乙烯单体,过氧化二苯甲酰(BPO),聚乙烯醇(PVA),去离子水。 四、实验步骤 (1)架好带有冷凝管、温度计、三口烧瓶的搅拌装置,如下图所示; (2)分别将0.3gBPO和16ml苯乙烯加入100ml锥形瓶中,轻轻摇动至溶解后加入250ml三口烧瓶中; (3)再将7~8ml,0.3%PVA溶液加入250ml三口烧瓶中; (4)130ml去离子水冲洗锥形瓶及量简后,加入250ml三口烧

苯乙烯—顺丁烯二酸酐的交替共聚

苯乙烯—顺丁烯二酸酐的交替共聚 一、 实验目的 1. 了解苯乙烯与顺丁烯二酸酐发生自由基共聚的基本原理; 2. 掌握自由基溶液聚合的实验方法及聚合物析出方法; 3. 学会除氧、冲氮以及隔绝空气条件下的物料转移和聚合方法。 二、 实验原理 顺丁烯二酸酐由于空间位阻效应,在一般条件下很难发生均聚,而苯乙烯由于共轭效应很易均聚,当将上述两种单体按一定配比混合后在引发剂作用下却很容易发生共聚。而且,共聚产物具有规整的交替结构,这与两种单体的结构有关。顺丁烯二酸酐双键两端带有两个吸电子能力很强的酸酐基团,使酸酐中的碳碳双键上的电子云密度降低而带部分的正电荷,而苯乙烯是一个大共轭体系,在正电荷的顺丁烯二酸酐的诱导下,苯环的电荷向双键移动,使碳碳双键上的电子云密度增加而带部分负电荷。这两种带有相反电荷的单体构成了电子受体(Accepter )—电子给体(Donor )体系,在静电作用下很容易形成一种电荷转移配位化合物,这种配位化合物可看作一个大单体,在引发剂作用下发生自由基聚合,形成交替共聚的结构。 另外,由e 值和竞聚率亦可判定两种单体所形成的共聚物结构。由于苯乙烯的e 值为-0.8而顺丁烯二酸酐的e 值为2.25,两者相差很大,因此发生交替共聚的趋势很大。在60o C 时苯乙烯(M 1)—顺丁烯二酸酐(M 2)的竞聚率分别为r 1 = 0.01和r 2 = 0,由共聚组分微分方程可得: ][][1] [][21121M M r M d M d += 当惰性单体顺丁烯二酸酐的用量远大于易均聚单体苯乙烯时,则当][][211 M M r 趋于零,共聚反应趋于生成理想的交替结构。 两单体的结构决定了所生成的交替共聚物,不溶于非极性或极性很大的溶剂,如四氯化碳。氯仿、苯和甲苯等,而可溶于极性较强的四氢呋喃、二氧六环、二甲基甲酰胺和乙酸乙酯等溶剂。本实验选用乙酸乙酯作溶剂,采用溶液聚合的方法合成交替共聚物,而后加入乙醇使产物析出。 三、主要仪器和试剂 1. 实验仪器 实验装置一套,如图9-1所示,恒温水浴槽,聚合瓶,溶剂加料管,注射器,止血钳,布氏漏斗,烧杯,表面皿。 2. 实验试剂 苯乙烯单体,顺丁烯二酸酐单体,过氧化二苯甲酰引发剂,乙酸乙酯溶剂,工业乙醇。

苯乙烯(St)、丙烯酸正丁酯(n-BA)复合乳液聚合

高分子化学实验报告 09高分子(1)班

实验六苯乙烯(St)、丙烯酸正丁酯(n-BA) 复合乳液聚合 一、实验目的 1. 通过苯乙烯(St) 、丙烯酸正丁酯(n-BA)复合乳液聚合,了解复合乳液聚合的特点,比较一般乳液聚合、种子乳液聚合和复合乳液聚合的优缺点。 2. 掌握制备核/壳结构复合聚合物乳液的方法和对聚合物进行改性的方法和途径。 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/壳结构的崐复合聚合物乳液——乳胶型互为贯穿聚合物网络,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(Pn-BA) 为壳的核/壳结构的复合聚合物乳液。 在第一阶段聚合中合成的聚苯乙烯(PS) 乳胶粒作为种子,再加入第二单体丙烯酸正丁酯(n-BA)、引发剂过硫酸钾(KPS)和少量乳化

剂进行第二阶段乳液聚合时,此时的聚合机理按接枝涂层理论机理进行。即单体n-BA 富集在种子乳胶粒PS 的周围,PS 乳胶粒成为n-BA 单体聚合的主要场所,所生成的聚合物Pn-BA 富集在PS 的周围而形成以PS 为核,Pn-BA为壳的核/壳结构聚合物,且核壳之间存在着PS-Pn-BA 接枝共聚物,理想情况下不生成新的乳胶粒。由于在聚合过程中形成了少量的PS-Pn-BA 接枝共聚物使得核/壳结构的复合聚 合物的性能优于任何一种均聚物PS 或Pn-BA 和PS-Pn-BA 无规共聚物的性能。如耐水性能、耐溶剂性能、软化点、弹性和机械强度等均有大幅度提高。特别是用于外墙涂料的基料,其最低成膜温度(FMT)、玻璃化温度(Tg)低、附着力好、耐水性能好、光泽度高、大大改善了夏季回粘性,从而提高了涂料的性能并延长了施工期。由此可见,制备复合聚合物是对聚合物改性的一种方法。 三、实验仪器及试剂 三口瓶,回流冷凝管,滴液漏斗,温度计,电动搅拌器,移液管,恒温水浴,量筒,烧杯 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) 四、实验步骤 <一>、单体预乳化 步骤现象分析 种 类

苯乙烯悬浮聚合及性能

苯乙烯悬浮聚合及性能 一、实验目的 1.学习悬浮聚合的实验方法,了解悬浮聚合的配方及各组分的作用。 2.了解控制粒径的成珠条件及不同类型悬浮剂的分散机理。 二、实验原理 悬浮聚合是由烯类单体制备高聚物的重要方法之一。由于水为分散介质,聚合热可以迅速排除,因而反应温度容易控制;生产工艺简单;制成的成品呈均匀颗粒状,故又称为珠状聚合;产品不经造粒即可直接成型加工。 悬浮聚合是将单体以微珠形式分散于介质中进行的聚合。从动力学的观点来看,悬浮聚合与本体聚合完全一样,每一个微珠相当于一个小的本体。悬浮聚合克服了本体聚合中散热困难的问题,但因珠粒表面附有分散剂,使纯度降低。当微珠聚合到一定程度时,珠子内粒度迅速增大,珠与珠之间很容易碰撞粘结,不易成珠子,甚至粘成一团,为此必须加入适量分散剂,选择适当的搅拌器和搅拌速率。由于分散剂的作用机理不同,在选择分散剂的种类和确定分散剂用量时,要随聚合物种类和颗粒要求而决定,如颗粒大小、形状、树脂的透明性和成膜性能等。同时也要注意合适的搅拌强度的转速,水与单体比等。 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。苯乙烯(ST)通过聚合反应生成聚苯乙烯(PS),反应式如下: 通常的聚苯乙烯为非晶太无规聚合物,具有优良的绝热、绝缘和透明性,长期使用温度0-70℃,胆脆,低温易开裂。此外还有全同和间同立构聚苯乙烯。全同聚合物有高度结晶性,聚苯乙烯材料包括普通聚苯乙烯、发泡聚苯乙烯(EPS)、高抗冲聚苯乙烯(HIPS)及间规聚苯乙烯(SPS)。普通聚苯乙烯树脂属于无定型高分子聚合物,聚苯乙烯大分子链的侧基为苯环,大体积侧基为苯环的无规排列决定了聚苯乙烯的物理化学性质,如透明度高、刚度大、玻璃化温度高、性脆等。其制品具有极高的透明度,透光率可达90%以上,电绝缘性能好,易着色,加工流动性好,刚性好及耐化学腐蚀性好等;不足之处在于性脆,抗冲击性能的低,易出现应力开裂,耐热性差及不耐沸水等。可发泡聚苯乙烯未在普通聚苯乙烯中浸渍低沸点的物理发泡剂制成,加工过程中受热发泡,专用于制作泡沫塑料产品。高抗冲聚苯乙烯为苯乙烯和丁二烯的共聚物,丁二烯为分散相,提高了材料的抗冲击强度,但产品不透明。间规聚苯乙烯为间同结构,采用茂金属催化剂生产,是近年来发展的聚苯乙烯新品种,性能好,属于工程塑料。聚苯乙烯经常被用来制作泡沫塑料制品。聚苯乙烯还可以和其他橡胶类型高分子材料共聚生成各类不同力学性能的产品。日常生活中常见的应用有各种一次性塑料餐具,透明C盒等。 三、仪器及试剂

苯乙烯聚合的综合实验

苯乙烯聚合的综合实验 实验目的: 1,了解苯乙烯聚合的反应原理 2.通过对聚苯乙烯的表征掌握对红外光谱,粘度仪、DSC等的使用方法。 实验原理:聚苯乙烯一般由单体苯乙烯通过自由基聚合获得。要获得分子量分布较窄的聚苯乙烯,则须通过阴离子聚合反应的方法。自由基聚合的实施方法有本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合。本体聚合和溶液聚合也适合于阴离子聚合。 阴离子聚合是活性聚合和化学聚合,其特点是无终止聚合。在反应条件控制得当的情况下,阴离子聚合体系可以长时间保持链增长活性。活性聚合技术是目前合成单分散特定分子量的聚合物的一种方法。阴离子活性聚合物的分子量可通过单体浓度和引发剂的浓度来控制:错误!未找到引用源。(双阴离子引发n=2,单离子引发n=1),其分子量分布指数接近1。

反应部分试剂与仪器 试剂:苯乙烯,正丁基锂,环己烷,无水氯化钙,甲醇,氢氧化钠. 仪器:250 mL分液漏斗,100 mL烧杯,量筒(10 mL、50 mL),注射器及针头,无水无氧操作系统,玻璃棒,反应管,抽滤瓶,布氏漏斗,注射器,试管。表征部分:红外光谱仪、DSC、粘度仪 实验步骤: 1试剂的预处理 取苯乙烯50mL于250mL分液漏斗,用5%NaOH洗至水层变为无色,再用水洗至pH约为7,得到淡黄色液体。向所得液体中加入无水氯化钙,于100mL锥形瓶中保存。 2苯乙烯的阴离子聚合 取干燥试管一支,配上单孔橡皮塞和短玻璃管及一段橡皮管,接上无水无氧干燥系统,以油泵抽真空,通氮气,反复三次。持续通入氮气作为保护气,由注射器从橡皮管依次且连续注入4mL无水环己烷、1.5mL干燥苯乙烯和0.8mL正丁基锂溶液。放置10分钟后,以注射器从橡皮管注射加入甲醇。 3 正丁基锂的制备 在氮气保护下,在5000ml的三口瓶中加入3L正己烷(或60-90℃石油醚),将140g(20mol)金属锂片用正己烷(或60-90℃石油醚)洗涤干净,戴上一次性手套,将金属锂片快速撕成小片,加入到5000ml的三口瓶中,装上机械搅拌,冰盐浴冷

实验02 苯乙烯的悬浮聚合

实验二 苯乙烯的悬浮聚合 一、实验目的 1、学习悬浮聚合的实验方法,了解悬浮聚合的配方及各组份的作用; 2、了解控制粒径的成珠条件及不同类型悬浮剂的分散机理、搅拌速度、搅拌器形状对悬浮聚合物粒径等的影响,并观察单体在聚合过程中之演变。 二、实验原理 悬浮聚合是通过强力搅拌并在分散剂的作用下,把单体分散成无数的小液珠悬浮于水中由油溶性引发剂引发而进行的聚合反应。 在悬浮聚合体系中,单体不溶或微溶于水,引发剂只溶于单体,水是连续相,单体为分散相,是非均相聚合反应。 但聚合反应发生在各个单体液珠内,对每个液珠而言,从动力学的观点看,其聚合反应机理与本体聚合一样,每一个微珠相当于一个小的本体,因此悬浮聚合也称小珠本体聚合。单体液珠在聚合反应完成后成为珠状的聚合产物。 悬浮聚合克服了本体聚合中散热困难的问题,但因珠粒表面附有分散剂,使纯度降低。 苯乙烯(St )通过聚合反应生成如下聚合物。反应式如下: 在悬浮聚合过程不溶于水的单体依靠强力搅拌的剪切力作用形成小液滴分散于水中,单体液滴与水之间的界面张力使液滴呈圆珠状,但它们相互碰撞又可以重新凝聚,即分散和凝聚是一个可逆过程。当微珠聚合到一定程度,珠子内粒度迅速增大,珠与珠之间很容易碰撞粘结,不易成珠子,甚至粘成一团。 为了阻止单体液珠在碰撞时不再凝聚,必须加入分散剂,选择适当的搅拌器与搅拌速度。分散剂在单体液珠周围形成一层保护膜或吸附在单体液珠表面,在单体液珠碰撞时,起隔离作用,从而阻止或延缓单体液珠的凝聚。 悬浮聚合分散剂主要有两大类: (i)水溶性的高分子:如聚乙烯醇、明胶、羟基纤维素等; (ii) 难溶于水的无机物:如碳酸钙、滑石粉、硅藻土等。 水溶性高分子 难溶于水的无机物 图1 悬浮聚合分散剂作用机理示意图 n C H C H 2H 2C H n 引发剂加热

年产10万吨苯乙烯工艺设计本科毕业设计论文

年产10万吨苯乙烯工艺设计 一、前言 苯乙烯,分子式88H C ,结构式256CH CH H C ,是不饱和芳烃最简单、最重要的成员,广泛用作生产塑料和合成橡胶的原料。如结晶型苯乙烯、橡胶改性抗冲聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三聚体(ABS )、苯乙烯-丙烯腈共聚体(SAN )、苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚体(SMA )和丁苯橡胶(SBR)。 苯乙烯是1827年由M · Bonastre 蒸馏一种天然香脂-苏合香时才发现的。1893年E · Simon 同样用水蒸气蒸馏法由苏合香中得到该化合物并命名为苯乙烯。1867年Berthelot 发现乙苯通过赤热陶管能生成苯乙烯,这一发现被视为苯乙烯生产的起源。1930年美国道化学公司首创由乙苯脱氢法生产苯乙烯工艺,但因当时精馏技术未解决而未工业化。直至1937年道化学公司和BASF 公司才在精馏技术上有突破,获得高纯度苯乙烯单体并聚合成稳定、透明、无色塑料。1941~1945年道化学、孟山都化学、Farben 等公司各自开发了自己的苯乙烯生产技术,实现了大规模工业生产。 50年来,苯乙烯生产技术不断提高,到50年代和60年代已经成熟,70年代以后由于能源危机和化工原料价格上升以及消除公害等因素,进一步促进老工艺以节约原料、降低能耗、消除三废和降低成本为目标进行改进,取得了许多显著成果,使苯乙烯生产技术达到新的水平。除传统的苯和乙烯烷基化生产乙苯进而脱氢的方法外,出

现里Halcon乙苯共氧化联产苯乙烯和环氧丙烷工艺,其中环球化学∕鲁姆斯法的UOP∕Lummus的“SMART” SM工艺是最先进的,通过提高乙苯转化率,减少了未转化乙苯的循环返回量,使装置生产能力提高,减少了分离部分的能耗和单耗;以氢氧化的热量取代中间换热,节约了能量;甲苯的生成需要氢,移除氢后减少了副反应的发生;采用氧化中间加热,由反应物流或热泵回收潜热,提高了能量效率,降低了动力费用,因而经济性明显优于传统工艺。

苯乙烯及其聚合物

聚苯乙烯及共聚物概述 2006-10-13 14:16:03 【文章字体:大中小】打印收藏关闭 抗冲聚苯乙烯采用苯乙烯与橡胶进行接枝共聚的方法生产。得到的产品由分散的橡胶相及连续PS相组成,橡胶的引入使PS的韧性和抗冲击性能提高。为了使HIPS 在较宽的温度范围内具有较高的抗冲击强度,所用橡胶的玻璃化温度必须低于-50℃。聚丁二烯橡胶(玻璃化温度-80℃)是苯乙烯塑料最常用的抗冲改性剂,烯丙基氢原子和弱活性的双键可以提供理想的接枝和交联度。也有使用其他橡胶如丙烯酸酯橡胶、乙烯-丙烯-二烯烃橡胶、聚异戊二烯橡胶等的报道,但是由于这些橡胶的化学活性较低、玻璃化温度不合适等因素还未完全实现工业化。 SAN树脂由苯乙烯和丙烯腈嵌段共聚而成,聚合工艺可为乳液法,悬浮法和本体法。共聚物中丙烯腈的含量在15%左右,ABS树脂的制备工艺是先浮液法制备不同粒径的聚丁二烯胶乳,然后再于乳液中进行苯乙烯-丙烯睛嵌段共聚,同时接枝共聚聚丁二烯胶粒,之后三元共聚物再和SAN聚合物共混而成,由于共混物SAN分别可用乳液法,悬浮法,本体法制备,因此用SAN和苯乙烯三元共聚物共混而成的ABS 树脂的制备工艺,则分别称为乳液接枝乳液SAN共混工艺,乳液接枝悬浮SAN共混工艺,乳液接枝本体SAN共混工艺。 产品应用 聚苯乙烯及其共聚合物可用于通用塑料也可用于工程塑料,主要用于汽车、电子电器、器械部件、建筑、医疗等领域,其中高抗冲聚苯乙烯(HIPS),可用于制造容器的器皿,玩具、小型器具,高分子量聚苯乙烯用做强度发泡材料,间规聚苯乙烯(SPS)用做电子电器部件,汽车部件、医疗器械、汽车冷却泵的叶片,超薄电容器膜;丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚合物(ABS)主要用于制造冰箱内箱体,汽车内部件、器具外壳、电器部件、游乐型车、帐篷;苯乙烯-丙烯酸腈共聚物(SAN)主要用于制造耐油、耐化学的器具。 研发趋势 聚苯乙烯共聚物除ABS和SAN外,还有一些其他共聚物有工业应用价值。这些共聚物是: 1.苯乙烯和丁二烯的嵌段共聚物,称为K树脂,由丁基锂引发阴离子聚合而成,其中丁二烯含量约为25%。K树脂透明度好,抗冲击好,耐酸碱,价格低,加工性能

苯乙烯悬浮聚合制备聚苯乙烯的合成工艺

目录 第一章概述 1.1聚苯乙烯、可发性聚苯乙烯介绍 (1) 1.2 EPS储存条件 (1) 1.3 EPS生产技术的进展 (2) 1.4 EPS 存在的问题及解决方法 (2) 第二章可发性苯乙烯工艺的设计原理和流程 2.1可发性聚苯乙烯合成的原料 (3) 2.2可发性苯乙烯珠粒制造 (4) 2.3可发性聚苯乙烯塑料成型 (6) 2.4熟化 (7) 2.5成型 (7) 第三章聚苯乙烯珠粒制备的影响因素 1 悬浮分散体系的选择及影响 (7) 2 悬浮分散剂的用量对粒径大小的影响 (8) 3助分散剂的选择与作用 (8) 4.搅拌桨的形式对悬浮聚合的影响 (8) 5 聚合操作因素对产品质量的影响 (8) 6 浸渍条件的影响 (9) 7 后处理的影响 (9) 第四章EPS的性能及用途 4.1 力学性能 (9) 4.2 绝热性能.................... .. (9) 4.3化学性能 (10) 4.4 EPS的用途 (10) 五.总结 (11) 六.参考文献

第一章概述 1.1聚苯乙烯、可发性聚苯乙烯介绍 聚苯乙烯(PS)包括普通聚苯乙烯(GPPS).可发性聚苯乙烯(EPS).高抗冲聚苯乙烯(HIPS)及间规聚苯乙烯(SPS)。 聚苯乙烯(Polystyrene,简称PS)是一种无色透明的热塑性塑料,质地硬而脆,无色透明,可以和多种染料混合产生不同的颜色。聚苯乙烯大分子链的侧基为苯环,大体积侧基为苯环的无规排列决定了聚苯乙烯的物理化学性质,如透明度高,刚度大,玻璃化温度高,性脆等。其玻璃化温度80~90℃,非晶态密度1.04~1.06克/厘米3,晶体密度1.11~1.12克/厘米3,熔融温度240℃,电阻率为1020~1022欧·厘米。导热系数30℃时0.116瓦/(米·开)。 普通聚苯乙烯的不足之处在于性脆,冲击强度低,易出现应力开裂,耐热性差及不耐沸水等。此外还有全同和间同立构聚苯乙烯。全同聚合物有高度结晶性具有高于100摄氏度的玻璃转化温度,因此经常被用来制作各种需要承受开水的温度的一次性容器,以及一次性泡沫饭盒等。 发泡聚苯乙烯又称可发性聚苯乙烯,是由苯乙烯悬浮聚合,再加入发泡剂而制得。白色珠状颗粒,相对密度1.05。热导率低,吸水性小。耐冲击振动、隔热、隔音、防潮、减振。介电性能优良。溶于丙酮、醋酸乙酯、苯、甲苯、二氯乙烷、氯仿、不溶于乙醇、正己烷、环己烷、溶剂汽油等。可发性聚苯乙烯为在普通聚苯乙烯中浸渍低沸点的物理发泡剂制成,加工过程中受热发泡,专用于制作泡沫塑料产品。高抗冲聚苯乙烯为苯乙烯和丁二烯的共聚物,丁二烯为分散相,提高了材料的冲击强度,但产品不透明。间规聚苯乙烯为间同结构,采用茂金属催化剂生产,是近年来发展的聚苯乙烯新品种,性能好,属于工程塑料。 1.2 EPS储存条件 贮存可发性聚苯乙烯树脂的设备要采取良好的接地预防措施,贮存可发性聚苯乙烯树脂的地方要有良好的通风,远离火源、热源,避免阳光直接照射,容器应密封良好,同时贮罐内应通以惰性气体;为保证最终产品质量,可发性聚苯乙烯树脂的贮存温度应保持在20℃;湿度不能太大,并

苯乙烯乳液聚合实验报告

实验名称:苯乙烯的乳液聚合姓名:_________ 学号:__________ 实验日期:__________ 一、实验目的 1.了解乳液聚合的原理和乳液聚合的方法。 2.学习并了解乳液聚合和其他聚合方法的区别。 二、实验原理 乳液聚合是以大量水为介质,在此介质中使用能够使单体分散的水溶性聚合引发齐山并添加乳化剂(表面活性剂),以使油性单体惊行聚合的方法。所生成的高分子聚合物为微细的粒子悬浮在水中的乳液。 单体 能进行乳液聚合的单体数量很多,其中应用比较广范的有:乙烯基单体,例:苯乙烯、乙烯、醋酸乙烯酯、氯乙烯、偏二氯乙烯等;共轭二烯单体,例:丁二烯、异戊二烯、氯丁二烯等;丙烯酸及甲基丙烯酸系单体,例:甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯等。 引发剂 与悬浮聚合不同,乳液聚合所用的引发剂是水溶性的,而且由于高温不利于乳液的稳定性,弓I发体系产生的自由基的活化能应当很低,使聚合可以在室温甚至更低的温度下进行。常用的乳液聚合引发剂有:热分解引发剂,如过硫酸铵[(NH4) 2?O8]、过硫酸钾(K2908);氧化还原引发剂,如过硫酸钾-氯化亚铁体系、过硫酸钾-亚硫酸钠体系、异丙苯过氧化氢-氯化亚铁体系等。 乳化剂 乳化剂是可以形成胶束的一类物质,在乳液聚合中起着重要的作用,常见的乳液聚合体系的乳化剂为负离子型,如十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠等。乳化剂具有降低表面张力和界面张力、乳化、分散、增溶作用。 三、仪器及药品 三口烧瓶、搅拌器、回流冷凝管、固定夹及铁架、恒温水浴锅、烧杯、量筒、温度计苯乙烯10mL、十二烷基苯磺酸钠0.6g、过硫酸钾0.3g、硫酸铝钾、水 四、实验步骤及现象 1.取0.6g十二烷基苯磺酸钠,50ml H2O加入三口烧瓶升温至80C。 2.加入10ml苯乙烯。 3.取0.3g过硫酸钾溶于10ml H2O缓缓加入三口烧瓶。 4.升温到90C反应1.5小时。 现象:溶液浑浊并发蓝光,后来蓝色消失变为乳白色。 5?加入KAI(SO)2进行破乳 现象:溶液发生固化得到白色固体。 6.转移产物并洗涤仪器。

实验四 苯乙烯与二乙烯苯的悬浮共聚合

实验四苯乙烯与二乙烯苯的悬浮共聚合 一、实验目的 学习悬浮聚合原理和实验方法 二、实验原理 悬浮聚合是依靠激烈的机械搅拌使含有引发剂的单体分散到与单体互不相溶的介质中进行的。由于绝大多数单体只微溶于水或几乎不溶于水,悬浮聚合通常都以水为介质。悬浮聚合中,单体以小油珠的形式分散在介质中。每个小油珠都是一个微型聚合场所,油珠周围的介质连续相则是这些微型反应器的传热导体,因此悬浮聚合体系的温度是较容易控制的。在聚合过程中,必须维持不断的搅拌,调整好搅拌速度是制备粒度均匀的珠状聚合物的关键,同时为避免珠粒和珠粒相碰凝聚在一起,常在介质中加入分散剂(或称悬浮剂)如明胶、羟乙基纤维素、聚乙烯醇、硫酸钡、磷酸钡、钛白粉等。 本实验是在引发剂存在下,用悬浮聚合方法进行的苯乙烯和二乙烯苯的共聚合反应,得到产物为小珠粒,可用为苯乙烯阳(阴)离子交换树脂的母体(称为白珠)。其中二乙烯苯起着交联作用,使聚合物具有网状结构。一般将二乙烯苯所占单体混合物的重量百分数称为交联度。 其反应式如下: 三、实验仪器与药品 1. 实验仪器:搅拌电机、加热套、250mL三口瓶、回流冷凝器、温度计(0~100℃)、烧杯、抽滤瓶、布氏漏斗、表面皿、吸管、100mL量筒、5mL量筒、水泵 2. 实验药品:苯乙烯(除去阻聚剂)20mL、二乙烯苯3mL、过氧化二苯甲酰(BPO)0.3g、明胶0.5g、去离子水100mL、次甲基蓝水溶液或硫代硫酸钠(0.5%)3-5滴

图4.1 实验装置 四、实验步骤 1. 按图4-1安装仪器,检查搅拌器运转是否正常。 2. 经检查后,在三口瓶中加入0.5g明胶,100mL去离子水,开动搅拌,升温至50℃左右,使明胶溶解后,加入3-5滴次甲基蓝水溶液,取20mL苯乙烯于烧杯中,加入3mL二乙烯苯和0.3g过氧化二苯甲酰引发剂,搅拌溶解后倒入反应瓶中。控制搅拌速度,使分散的单体液滴呈适当大小,稳定搅拌速度,升温至70℃左右反应1小时,之后再升温至95℃继续反应2小时左右。 3. 反应到生成的球体彼此不粘粘,而又比较硬时,停止反应,(可用吸管吸取一点球体,放入盛水的烧杯中,观察球体并用手指捏一下,手感硬了即可)。 4. 反应结束后,倒出反应产物,去掉上层液体,再用热水洗涤数次,然后过滤,干燥,称重。(50℃下烘干或晾干) 思考题 1. 分析各组分在悬浮共聚合反应中的作用,有无替代物? 2. 与本体、溶液、乳液聚合相比,悬浮聚合有何特点? 3. 哪些是影响聚合产物颗粒大小的主要因素?为什么?

苯乙烯的悬浮聚合Word版

实验三苯乙烯的悬浮聚合 化工系毕啸天 2010011811 一、实验目的 1. 了解悬浮聚合的特点和反应机理 2. 掌握悬浮聚合的工艺特点及配方中每个组分的作用 二、实验原理 悬浮聚合是指油溶性单体在溶有分散剂(或称悬浮剂)的水中,借助于搅拌作用分散成细小液滴进行的聚合反应。悬浮聚合在工业上的应用还有比较多的,根据聚合物在水中的溶解情况,可合成不同形态的悬浮聚合物,若聚合物不溶于单体,则产物呈不透明、不规整的颗粒状,如氯乙烯等单体的聚合;若聚合物溶于单体,则可得到透明的珠状产品,因此又可称为珠状聚合,如苯乙烯等单体的聚合。 苯乙烯是一种比较活泼的单体,容易进行聚合反应。苯乙烯在水中的溶解度很小,将其倒入水中,体系分成两层,进行搅拌时,在剪切力作用下单体层分散成液滴,界面张力使液滴保持球形,而且界面张力越大形成的液滴越大,因此在作用方向相反的搅拌剪切力和界面张力作用下液滴达到一定的大小和分布。而这种液滴在热力学上是不稳定的,当搅拌停止后,液滴将凝聚变大,最后与水分层,同时聚合到一定程度以后的液滴中溶有的发粘聚合物亦可使液滴相粘结。因此,悬浮聚合体系还需加入分散剂。 悬浮聚合中,在每一个被分散的小液滴中,恰似一个本体聚合的微反应器,其聚合速度和平均相对分子质量以及产物的性质,都与在相同条件下本体聚合所得到的相仿。不过其毕竟是在非均相的体系中进行,它的全部反应过程是处于亚稳态的。因此据合众搅拌速度和分散剂的种类及用量是控制所得聚合物颗粒形态和大小的主要因素。 悬浮聚合的主要优点有:以水为介质,体系粘度低,易传热和控温;产物分子质量比溶液聚合高,分子质量分布均匀;杂质含量比乳液聚合的低;后处理工序比溶液聚合和乳液聚合简单,生产成本低,固体颗粒可直接使用。 悬浮聚合主要组分有四种:单体,水,分散剂,油溶性引发剂: 1、单体:单体不溶于水,如:氯乙烯、苯乙烯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸酯等。 2、水:作为热传导介质。 3、分散剂:包括水溶性高分子物质和水不溶性无机盐粉末两类。水溶性高分子分散剂主要有天然高分子(如明胶、甲基纤维素、羟丙基纤维素)和合成高分子(如聚乙烯醇、聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸的盐类、顺丁烯二酸酐-苯乙烯共聚物)两类,它们的作用是吸附在液滴表面,形成一层保护膜,起着保护作用,同时可阻碍液滴间的结合。无机盐粉末主要由碳酸钙、碳酸钡、磷酸钙、滑石粉、高岭土等,它们吸附在液滴表面,起着机械隔离作用。 4、油溶性引发剂:如过氧化二苯甲酰(BPO),偶氮二异丁腈(AIBN)等。 目前悬浮聚合法主要用来生产聚氯乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚甲基丙烯酸甲酯及其共聚物、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯以及聚乙酸乙烯酯等。 聚苯乙烯用注模、压制、挤出等方法制成各种工业用品,如仪表外壳,仪器零件,高效绝缘制品,薄膜和日用品。聚苯乙烯泡沫塑料是优良的防震、防湿、保冷、隔音材料。

实验_苯乙烯悬浮聚合

实验二:苯乙烯的悬浮聚合 一、实验目的 1.通过对苯乙烯单体的悬浮聚合实验,了解自由基悬浮聚合的方法和配方中各组分的作用; 2.学习悬浮聚合的操作方法; 3.通过对聚合物颗粒均匀性和大小的控制,了解分散剂、升温速度、搅拌形式与搅拌速度对悬浮聚合的重要性。 二、实验原理 悬浮聚合是由烯类单体制备高聚物的重要方法,由于水为分散介质,聚合热可以迅速排除,因而反应温度容易控制,生产工艺简单,制成的成品呈均匀的颗粒状,故又称珠状聚合,产品不经造粒可直接加工成型。悬浮聚合得到珠状的聚合物颗粒,常常作为离子交换树脂和高分子试剂、高分子催化剂的载体。 苯乙烯是一种比较活泼的单体,容易进行聚合反应。苯乙烯在水中的溶解度很小,将其倒入水中,体系分成两层,进行搅拌时,在剪切力作用下单体层分散成液滴,界面张力使液滴保持球形,而且界面张力越大形成的液滴越大,因此在作用方向相反的搅拌剪切力和界面张力作用下液滴达到一定的大小和分布。而这种液滴在热力学上是不稳定的,当搅拌停止后,液滴将凝聚变大,最后与水分层,同时聚合到一定程度以后的液滴中溶有的发粘聚合物亦可使液滴相粘结。因此,悬浮聚合体系还需加入分散剂。 悬浮聚合实质上是借助于较强烈的搅拌和悬浮剂的作用,将单体分散在单体不溶的介质(通常为水)中,单体以小液滴的形式进行本体聚合,在每一个小液滴内,单体的聚合过程与本体聚合相似,遵循自由基聚合一般机理,具有与本体聚合相同的动力学过程。由于单体在体系中被搅拌和悬浮剂作用,被分散成细小液滴,因此悬浮聚合又有其独到之处,即散热面积大,防止了在本体聚合中出现的不易散热的问题。由于分散剂的采用,最后的产物经分离纯化后可得到纯度较高的颗粒状聚合物。 悬浮聚合主要组分有四种:单体,分散介质(水),悬浮剂,引发剂。1.单体:单体不溶于水,如:苯乙烯(styrene),醋酸乙烯酯(vinyl acetate),甲

实验二 苯乙烯悬浮聚合

实验二苯乙烯悬浮聚合 一、实验目的 1、了解悬浮聚合反应原理、特点及配方中各组分作用。 2、掌握苯乙烯悬浮聚合的实验室实施方法,搅拌、温度等各种条件对产品的颗粒度合性能的影响。 二、实验原理 虽然实验一所介绍的本体聚合是烯类单体聚合制备高分子聚合物的最简单的方法。但这种方法不是在全体情况下都适用的。特别是大型工业生产中。因为本体聚合开始除加的很少引发剂外,体系中只有单体一个组分。在聚合过程中,随着单体不断转变为聚合物大分子,体系的粘度急剧增高,聚合热的传递越来越困难,引起自动加速效应和不规则的过热点,导致产物有较宽的分子量分布和过热点的缺陷。 为了克服本体加聚过程中粘度增高和传热受阻产生的不良后果,一种办法是加入一种惰性的、可溶的、低分子量的稀释剂来减轻,这种方法就是溶液聚合。虽然溶液聚合提供了较好的热控制,减缓了自动加速效应,但溶剂很少对自由基是真正惰性的。由于溶剂常常发生链转移反应使得产物的分子量大大降低,而且聚合溶剂的除去和回收也是相当复杂和浪费的,所以在自由基加聚反应中用的较少。另一种方法是加入一种不相混溶的液体,通过强烈的搅拌使单体变成不连续的小颗粒或微珠分散在作为连续相的液体中。采用能溶解于单体相的引发剂(油溶性引发剂),使得引发、增长、终止过程均在单体微珠中进行。这样实际上每个单体微珠均成为一个独立的、微型的本体聚合反应体系,但是却把传热距离缩短到了0.2~0.5mm,从而解决了传热问题,这就是悬浮聚合。因此悬浮聚合就本质而言仍然是本体聚合。符合本体聚合的动力学规律。 悬浮聚合通常采用的连续相是水,水是最廉价易得的。而且热容高、粘度小、表面张力大,有利于形成悬浮体系。由于悬浮聚合反应热易于排除,保证了反应温度的均一性,减少了爆聚反应的可能。因此可以使用催化剂等来提高反应速率。而且制成的产品呈均匀的颗粒状,不经造粒就可以直接用于成型加工。同时解决了本体聚合难以大型化的问题,现代工业生产中采用的大型悬浮聚合釜可达200M2以上。 但是,藉强烈搅拌分散开的悬浮体系是亚稳状态的,特别是在聚合物量增加,颗粒发粘时容易凝结成团,加入少量亲水的聚合物如明胶、羟乙基纤维素、聚丙烯酰胺或聚乙烯醇,可以在单体微珠外形成一层保护胶体。加入表面活性剂和无机化合物的细粉如粘土或钙、镁的磷酸盐也能帮助稳定悬浮体系。无机化合物粉末在小珠变得发粘并倾向于粘在一起时是特别有效的,但是,当分散的颗粒过小,接近于胶体粒子大小时,聚合历程实际上就可能改变,所以必须精心选择表面活性剂避免形成乳液(参见实验三)。 采用悬浮聚合法制备的聚苯乙烯是一种透明的无定型热塑性高分子材料,其分子量分布窄。加工流动性好而适用于模压注射制品的加工,其制品有较高的透明度良好的耐热性和电绝缘性。 苯乙烯单体在引发剂过氧化二苯甲酰(可溶于苯乙烯单体而不溶于水)的作用下,以水为分散介质,聚乙烯醇为悬浮剂,按自由基型反应历程进行悬浮聚合。聚合反应历程如下:

高分子实验——苯乙烯的悬浮聚合

高分子实验苯乙烯的悬浮聚合 班级: 姓名: 学号: 指导老师: 日期:年月日 实验目的 熟悉苯乙烯悬浮聚合的原理和方法。

实验原理 不溶于水的单体以小液滴状态悬浮在水中进行的聚合反应叫悬浮聚合,又叫珠状聚合。体系主要由四个组分组成:单体、引发剂、水和分散剂。一般控制油水比即油:水=1:1-1:3。实验室中可更大一些。单体液层在搅拌的剪切力作用下分散成微小液滴,粒径的大小主要由搅拌的速度决定,悬浮聚合物一般粒径在0.01-5mm之间,常取0.05-2mm.由于油水两相同的表面张力可使液滴粘结,必须加入分散剂降低表面张力,保护液滴,使形成的小珠有一定的稳定性。分散剂可用聚乙烯醇(PVA)、明胶等高分子或不溶于水的无机盐如CaCO3、BaSO4等,用量约为单体量的0.1%左右。对孤立的小珠本身而言,实际上仍系本体聚合,所以符合本体聚合的一般规律。 悬浮聚合法温度容易控制,兼取本体聚合和溶液聚合之长,后处理简单,生产成本低,产品可直接加工,但产品纯度不如本体法高,残留的分散剂影响透明度及介电性能。 反应简式如下: 试剂和仪器 苯乙烯(精制)、过氧化苯甲酰BPO(重结晶)、聚乙烯醇水溶液(3%)、

蒸馏水、电动搅拌器、2.50ml三颈瓶、回流冷凝管、温度计、量筒、烧杯。 实验步骤 在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的250ml三颈瓶中,加入7.5-8.5ml 3%的PVA水溶液及120ml蒸馏水,搅拌均匀后,再加入预先溶有0.1-0.13g BPO的15g苯乙烯溶液,调整适当搅拌速度,使液滴在水中分散成所要求的粒径,快速升温到85℃(可用便于观察的大烧杯作水溶),恒温反应2.5小时左右,待粒珠稍有强度时,升温到90-95℃,熟化0.5-1小时。反应结束后,倾出上层液体,用热水洗涤三次,再用冷水洗涤三次,然后抽滤,60℃下烘干,称重并观察珠粒是否透明和均匀。 实验数据 称量的BPO的质量:0.130g。 最终烘干后得到的聚苯乙烯的质量:14.35g 实验结果 产率:14.35/15*100%=95.67% 实验感想 略。

实验07 苯乙烯—顺丁烯二酸酐共聚

实验十二 苯乙烯—顺丁烯二酸酐共聚 一.实验目的 1.了解苯乙烯—顺丁烯二酸酐交替共聚合的原理。 2.学习苯乙烯—顺丁烯二酸酐交替共聚合的方法。 3.了解苯乙烯—顺丁烯二酸酐共聚物的工业用途。 二.实验原理 苯乙烯与顺丁烯二酸酐的共聚合反应是典型的交替共聚合。交替共聚的反应速率要比单独聚合速率快很多,其单体的竞聚率r 1=k 11/k 12≈0, r 2=k 22/k 21≈0。两单体的极性差愈大,愈易形成电荷转移络合物,因此,就容易发生交替共聚反应。在乙烯基单体的自由基共聚合中,顺丁烯二酸酐的Q 、e 值分别为0.23、2.25,为缺电子型单体,通常不易单独进行聚合反应。苯乙烯的Q 、e 值分别为1.0、-0.8,为供电子型单体,因此二单体之间容易发生共聚,从而产生交替共聚物。其反应机理主要是由于电荷转移的相互作用,使得自由基与单体间容易形成过渡状态的络合物。络合物的形成: CH H 2C HC C O C CH O O +C O C HC O 引发剂的分解: C O O O C O ? 2 + CO 2 或 R-R ? 2R 链的引发:

链的增长: 链的终止: 苯乙烯与顺丁烯二酸酐的共聚物(Styrene - maleic Anhydride copo1ymer),简称SMAn 树脂。SMAn树脂具有耐热性及优良的机械性能,但耐冲击性较差,为改善SMAn树脂的耐冲击性能,可在聚合反应中加入橡胶。若将苯乙烯及顺丁烯二酸酐之共聚物皂化、磺化、半酯化或以胶类中和,可合成水溶性树脂,可应用于颜料分散剂,皮革处理剂,印刷油墨,粘合剂,乳化剂.润滑剂及上浆剂等。其皂化、磺化、胺化及酯化反应,如图3所示。

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