1、 實(shí)驗(yàn)-丙烯酰胺水溶液聚合學(xué)校名稱：江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院院系名稱：化學(xué)紡織工程系時 間：2017年1月10日1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握溶液聚合的方法和原理。2.學(xué)習(xí)如何選擇溶液。3.掌握聚合物的處理方法。2.實(shí)驗(yàn)原理將單體溶于溶劑中而進(jìn)行聚合的方法叫做溶液聚合。生成聚合物有的溶解有的不溶，前一種情況稱為均相聚合，后者則稱為沉淀聚合。自由基聚合，離子型聚合和縮聚均可用溶液聚合的方法。在沉淀聚合中，由于聚合物處在非良溶劑中，聚合物鏈處于卷曲狀態(tài)，端基被包裹，聚合一開始就出現(xiàn)自動加速現(xiàn)象，不存在穩(wěn)態(tài)階段。隨著轉(zhuǎn)化率的提高，包裹程度加深，自動加速效應(yīng)也相應(yīng)增強(qiáng)，沉淀聚合的動力學(xué)行為與均相聚合有明顯不同。均相聚合

2、時，依雙基終止機(jī)理，聚合速率與引發(fā)劑濃度的平方根成正比。而沉淀聚合一開始就是非穩(wěn)態(tài)，隨包裹程度的加深，其只能單基終止，故聚合速率將與引發(fā)劑的濃度的一次方成正比。在均相溶液聚合中，由于聚合物是處在良溶劑環(huán)境中，聚合物處于比較伸展?fàn)顟B(tài)，包裹程度淺鏈擴(kuò)散容易，活性端基容易相互靠近而發(fā)生雙基終止。只有在高轉(zhuǎn)化率時，才開始出現(xiàn)自動加速現(xiàn)象，若單體濃度不高，則有可能消除自動加速效應(yīng)，使反應(yīng)遵循正常的自由基聚合動力學(xué)規(guī)律。因而溶液聚合是實(shí)驗(yàn)室中研究聚合機(jī)理及聚合動力學(xué)等常用的方法之一。進(jìn)行溶液聚合時，由于溶劑并非完全是惰性的，其對反應(yīng)會產(chǎn)生各種影響，選擇溶劑時應(yīng)考慮以下幾個問題：（1）對引發(fā)劑分解的影響：偶

3、氮類引發(fā)劑（偶氮二異丁腈）的分解速率受溶劑的影響很小，但溶劑對有機(jī)過氧化物引發(fā)劑有較大的誘導(dǎo)分解作用。這種作用按下列順序依次增大：芳烴、烷烴、醇類、醚類、胺類，誘導(dǎo)分解的結(jié)果使引發(fā)劑的引發(fā)效率降低。（2）溶劑的鏈轉(zhuǎn)移作用：自由基是一個非?；顫姷姆磻?yīng)中心，它不僅能引發(fā)單體分子，而且還能與溶劑反應(yīng)，奪取溶劑分子的一個原子，如氫或氯，以滿足它的不飽和原子價(jià)。溶劑分子提供這種原子的能力越強(qiáng)，鏈轉(zhuǎn)移作用就越強(qiáng)。鏈轉(zhuǎn)移的結(jié)果使聚合物分子量降低。若反應(yīng)生成自由基活性降低，則聚合速度也將減小。（3）對聚合物的溶解性能，溶劑溶解聚合物的性能控制著活性鏈的形態(tài)（卷曲或舒展）及其粘度，它們決定了鏈終止速度與分子量的

4、分布。與本體聚合相比，溶液聚合體系具有粘度降低、混合及傳熱較容易、不易產(chǎn)生局部過熱、溫度容易控制等優(yōu)點(diǎn)。但由于有機(jī)溶劑費(fèi)用高，回收困難等原因，使得溶液聚合在工業(yè)上很少應(yīng)用，只有直接使用聚合物溶液的情況下，如涂料、膠粘劑。浸漬劑和合成纖維放絲液等采用溶液聚合的方法。丙稀酰胺為水溶性單體，其聚合物也溶于水。本實(shí)驗(yàn)采用水為溶劑進(jìn)行溶液聚合，其優(yōu)點(diǎn)是：價(jià)廉、無毒、鏈轉(zhuǎn)移常數(shù)小、對單體及聚合物溶解性能好，為均相聚合。聚丙烯酰胺是一種優(yōu)良的絮凝劑，水溶性好，被廣泛應(yīng)用于石油開采、選礦、化學(xué)工業(yè)及污水處理等方面。3.主要儀器和試劑1.丙烯酰胺、甲醇、過硫酸銨、浴鍋、布氏漏斗 2.三口瓶、球型冷凝管、溫度計(jì)、

5、Y形管4.實(shí)驗(yàn)步驟在100ml三口反應(yīng)瓶中間口裝上攪拌器，在一個側(cè)口裝上氮?dú)鈱?dǎo)管，另一側(cè)按一個Y型管。利用Y形管的兩個口分別裝上溫度計(jì)和冷凝管。將5克（0.07mol）丙烯酰胺和40ml蒸餾水加入反應(yīng)瓶中，開動攪拌，在通氮?dú)獾那闆r下用水浴加熱至30oC（參見附注）使單體溶解。然后把溶解于5ml蒸餾水中的0.025克過硫酸銨從冷凝管上口加入到反應(yīng)瓶中，并用5ml蒸餾水沖洗冷凝管。逐步升溫至90 oC（注意升溫速度不要過快），聚合物便逐漸生成。在90 oC下反應(yīng)2-3小時。反應(yīng)完畢后，將得產(chǎn)物倒入盛有150ml甲醇得500ml燒杯中，邊倒邊攪拌，這時聚丙烯酰胺便沉淀出來。靜置片刻，向燒杯中加入少量甲醇，觀察是否仍有沉淀生成。若還有，則可再加少量甲醇，使聚合物沉淀完全，然后用布氏漏斗抽濾。沉淀用少量甲醇洗滌三次后，轉(zhuǎn)移到表面皿上，在30 oC真空烘箱中干燥至恒重。稱重，計(jì)算產(chǎn)率。注：在排除氧氣的情況下，可以獲得分子量比較高的聚合物。若采用低溫逆相乳液聚合，則可以獲得分子量很高的聚合物。5.思考題1.進(jìn)行溶液聚合時，