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范文一：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（vinylacetate）、甲基丙烯酸酯（methylmethacrylate）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0.6gBPO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三口烧瓶中开始搅拌和加热；
（5）在半小时内，将温度慢慢加热至85℃～90℃，并保持此温度聚合反应2h后，用吸管吸少量反应涂于含冷水的表面皿中观察，若聚合物颗粒变硬可结束反应；
（6）将反应液冷却至室温后，过滤分离，反复水洗后，用50℃
以下的温风干燥后，称重。
通用聚合装置图
1—搅拌器；2—橡皮塞；3—温度计；4—温度计套管；5—球形冷凝管；6—三口烧瓶。
五、注意事项
（1）除苯乙烯外，其他可进行悬浮聚合的单体，还有氯乙烯(vinylcholride),甲基丙烯酸甲酯（MMA），醋酸乙烯酯（VAc）等；
（2）搅拌太激烈时，易生成砂粒状聚合物；搅拌太慢时，易产生结块，附着在反应器内壁或搅拌棒上；
（3）PVA难溶于水，必须待PVA完全溶解后，才可以开始加热；（4）称量BPO采用塑料匙或竹匙，避免使用金属匙；（5）是否能获得均匀的细珠状聚合物与搅拌速度的确定有密切的关系。聚合过程中，不宜随意改变搅拌速度。
实验记录及报告
苯乙烯自由基悬浮聚合
班级：同组实验者：指导教师签字：一、实验数据记录
苯乙烯单体质量：过氧化二苯甲酰质量聚合时间：聚合物质量：二、实验过程记录
h；g；
g；水的用量：g；聚乙烯醇质量：
聚合温度：产
率：
ml；g；℃；%。
姓名：
学号：评分：
（实验过程中，认真记录并填写本实验数据，实验结束后，送交指导教师签字）
三、讨论与问题
1.影响粒径大小的在素有哪些？
2.搅拌速度的大小和变化，对粒径的影响如何？
范文二：苯乙烯自由基悬浮聚合
苯乙烯自由基悬浮聚合
班级:生物医学工程一班
姓 名:夏文华 学 号:1043015024
同组实验人:李博皓、梁岩冰、陈璐、腾颖影
实验日期:2012/10/28
指导教师签字: 评分 :
一 实验目的
1通过对本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在各组分忠的作用；
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、搅拌形式搅拌速度对悬浮聚合的重要性。
二 实验原理
悬浮聚合是再借助强烈的搅拌和悬浮剂的作用下，将不溶于水的单体分散在介质水中，；利用搅拌机将单体打散为0.01~5 mm的小液滴进行聚合，在每个小液滴内进行的聚合与本体聚合相似。这样解决了本体局和不易散热的问题，产品易于分离，清洗可得纯度较高的颗粒状聚合物。
三 主要仪器和试剂
1 仪器 三口瓶（250mL）一个，球形冷凝管一个，电热锅一个，搅拌器一台，温度计一只,量筒一只，锥形瓶一只，布氏漏斗一只和抽滤瓶。 2 药品 苯乙烯单体 ，过氧化二苯甲酸（BPO）,聚乙烯醇（PVA），去离子水
四 实验步骤
五、实验数据整理和处理
BPO：mBPO=0.2808g
PVA：mPVA=1.0004g+0.3606g+0.1494g=1.5104g
m聚合物+称量纸=12.3485g m称量纸=0.7677g
m聚合物= m聚合物+称量纸-m称量纸=12.3485g-0.7677g=11.5808g 苯乙烯：V苯乙烯=16ml ρ苯乙烯=0.9075g/cm
m苯乙烯=V苯乙烯·ρ苯乙烯=16ml×0.9075g/cm =14.5200g 产品： 33
出产率：（m聚合物/m苯乙烯）×100%=79.76%
六、问题与讨论
1 .影响粒径大小的因素有哪些?
答：a 温度：颗粒大小随温度升高而变小。
B 搅拌的速度：如果搅拌速度太小，颗粒会大一些，颗粒会凝集附着在反应器内壁或搅拌棒上；如果搅拌太快，颗粒会小一些，容易生成沙砾状聚合物。
c 搅拌器的形状。
d 单体的浓度：苯乙烯浓度增大，使得分散效果不好，形成的聚苯乙烯会挨在一块儿，使得粒径变大。
e 分散剂用量：PVA加入的量多，会减小粒径。
f 冷凝速度: 温度从高温慢慢的降到低温的产物粒径相对大一点。
2 .搅拌速度的大小和变化，对粒径的影响如何?
答：搅拌速度太小，成核速率加快，核更容易长大，粒径比较大，颗粒会凝集附着在反应器内壁或搅拌棒上；搅拌太快，粒径较小，容易生成沙砾状聚合物；搅拌速度不均匀，会造成粒径大小不均匀。
范文三：苯乙烯的原子转移自由基聚合（ATRP）
苯乙烯的原子转移自由基聚合(ATRP)
一、实验目的
1. 了解活性聚合的基本概念
2. 掌握原子转移自由基聚合的基本原理及实施方法
3. 学习利用实验数据来判别是否活性聚合
二、实验原理
1、活性聚合及其基本特征
活性聚合最突出的特点是能够控制聚合物的一次结构。由于不存在不可逆链转移和链终止等副反应，利用活性聚合，通过分子设计能够合成出具有一定结构、一定组成以及特定性能的聚合物。自从Szwarc于1956年确立活性聚合和活性聚合物的基本概念以来，活性聚合发展非常迅速，目前是高分子化学中相当活跃的一个研究领域。
一个真正的活性聚合应符合以下四个条件:
1)数均分子量决定于单体和引发剂的浓度比。当单体的转化率达到100%时，所有单体被引发剂所平均，存在关系式:
[M]0DP,平均聚合度 [I]0
[]M0M,，M数均分子量 nm[I]0
[M][I]M其中， 和分别单体和引发剂的初始浓度，为单体分子量。 00m
2)数均分子量与单体转化率呈线性增长关系 Mn
WWm0,M,,，,,K,,(单体转化率为) 0,,,100%nnnI0I0
nWWn式中:和分别表示单体和引发剂的初始摩尔数，为单体初始重量，为单体转化m0m0,I0
,率达到时已聚合的单体重量。
3)聚合物具有活性末端，有再引发单体聚合的能力。当单体转化率达到100%后，向聚合体系
,M中第二次、第三次加入单体，聚合可以继续进行，且随着单体转化率的提高仍然保持线性增n
长;或者单体A聚合结束后，加入第二种适当的单体B，无均聚物生成，而是生成分子量更大的AB型嵌段共聚物。
1
4)聚合物具有分子量分布的单分散性，并且在聚合的每一个阶段分子量分布基本保持不变。
2、原子转移自由基聚合(Atom Transfer Radical Polymerization, ATRP)
在讲述原子转移自由基聚合之前，先说说传统的自由基聚合的特征:大家都学过高分子化学这门课，并且知道自由基聚合一般由链引发、链增长、链终止等基元反应组成。此外，还可能伴有链转移反应。
链引发反应是形成单体自由基活性种的反应。由引发剂引发时，分为两步:
首先引发剂分解，形成初级自由基:
kd.I2 R
然后初级自由基与单体加成，形成单体自由基:
.k.iR+CHCHRCHCH22
XX
单体自由基形成以后，继续与其他单体加聚，而使链增长:
k..k.kppp...RCHCHCHCHCHCHRCHCHCHCH+22222
XXXXX
链增长速率极高，在0.01,几秒钟内，就可以使聚合度达到数千甚至上万。也就是说，单体自由基一经形成以后，立刻与其他单体分子加成，增长成活性链，很快终止生成大分子。因此，聚合体系内往往由单体和聚合物两部分组成，不存在聚合度递增的一系列中间产物。
根据以上机理，传统的自由基聚合的特征可概括为:首先，聚合反应在微观上可以明显地区分为链的引发、增长、终止、转移等基元反应，其中引发速度最小，是总聚合速率的控制步骤，该特征可以概括为慢引发、快增长、速终止。其次，只有链增长反应才使聚合度增加，一个单体分子从引发，经增长和终止，转变成为大分子，时间极短，大致在秒数量级，不能停留在中间聚合度阶段，因而反应混合物仅由单体和聚合物组成。另外，在聚合过程中，单体浓度逐渐降低，聚合物浓度相应提高，因此，延长聚合时间主要是为了提高单体的转化率。
由于自由基的活性很高，在传统的自由基聚合中，大量存在的自由基很容易发生不同形式的链转移和链终止反应，使得自由基聚合过程难以控制，其结果常常导致聚合物的分子量分布较宽，分子量以及分子结构难以控制，有时甚至发生支化、交联等现象，从而严重影响聚合物产品的性能。
那么这样才能实现自由基聚合的可控呢,现行的活性自由基聚合所采取的方法是通过钝化聚合体系中大量可反应的自由基，使其变为休眠状态，建立一个微量的增长(活化)自由基与大量的休眠种之间的快速动态平衡。
2
原子转移自由基聚合是1995年首先由Matyjaszewski课题组和日本的Sawamoto课题组几乎同时分别报道的一种新型“活性”/可控自由基聚合技术。ATRP中自由基聚合按照原子转移自由基加成反应的叠加机理实现大分子链的控制增长。聚合反应中发生卤素原子的可逆转移，即卤素原子从有机卤化物转移到低氧化价态的过渡金属络合物(盐)，再从高氧化价态的过渡金属(络合)卤化物转移到自由基的反复循环的原子转移过程。建立起一个微量的增长(活化)自由基与大量的休眠自由基之间的快速动态平衡，使可反应自由基的浓度大为降低，从而减少了双基终止及链转移的可能性。在整个聚合过程中，增长自由基与休眠自由基之间的平衡相当快，使得所有的高分子链具有相同的链增长的几率，从而能够获得窄分布的聚合物。
典型的ATRP是以有机卤化物为引发剂、过渡金属卤化物为催化剂、联吡啶及其衍生物为配体，
o5于60~130 C下引发乙烯基类单体进行聚合。采用该技术可以合成分子量达10、分子量分布很窄的聚合物，且聚合物的分子量可通过单体与引发剂的投料比进行设计。
现以卤化亚铜催化剂为例，介绍ATRP的机理，ATRP按化学反应可以分解成以下基元反应。
引发:
.III+RXCuLnR+XCuLn
M
.III+RMRMX+CuLnXCuLn
增长:
.III++PnPnXCuLnXCuLn
+Mkp
终止:
..+( Pn + Pm )PmPnPnm
ATRP动力学方程:
根据以上机理，作为活性聚合方式，ATRP反应过程中的自由基浓度将保持不变，ATRP动力学可表示为:
d[M],聚合速率:,,k[P][M]，对单体浓度为一级反应 pdt
d[M],,,,k[P]dt[P]，恒定，两边积分 p[M]
[M]t[]dM,,,,,kPdt p,,[]0M0[]M
3
[M],0ln,k[P]t p[M]
,app令(表观增长速率常数) k[P],kpp
[M]app0ln,kt p[M]
[M]0appln由对t作图应为一直线，直线的斜率为。 kp[M]
需要指出的是，原子转移自由基聚合过程中的链增长、链终止反应与传统自由基聚合反应中的基本相同。自由基聚合反应中歧化和偶合终止反应是难以避免的，而且其它副反应如链转移反应，由于自由基聚合自身的特点以及实施方式的多样性，存在的可能性也不可完全排除。因此，为区别这种不彻底的活性聚合与理想活性聚合，学术界采用“活性”/可控自由基聚合的名称。
3、活性聚合的实施
在高分子化学实验中，尤其是从事理论研究工作时，无水无氧条件下的聚合反应体系是经常遇到的一类实验体系，特别是活性聚合，需要非常严格的聚合反应条件，相应地也要求具体操作者具有相应的实验技能。
下面以活性阴离子聚合为例说明反应条件的严格要求。
4实验室制备5.0g Mn,5.0×10的聚苯乙烯(PSt)，当单体浓度为5%时，则总体积为100mL。由
-4单体质量及设计分子量可计算出所需引发剂n-BuLi的量为1.0×10mol，若上述100mL的聚合体系中含有0.1mmol，即1.8mg的水(<1>
4如Mn,50×10时，则体系中只要有1/5000mL的水便不能聚合。由此可知，聚合体系对于实验条件的要求是相当严格的，当然，除了水以外，氧气和其它能产生阻聚效果的杂质的量也必需严格控制以确保不影响聚合反应的实施。要想理想地完成实验任务，实验技能培训也是必不可少的。
-4目前，实施活性聚合通常有两种方法:即惰性气体保护法和高真空(1.333×10Pa)法。
前者操作较简单，实施方法可视具体情况而定。例如，首先反应瓶内预先装入磁力搅拌转子或者密封式机械搅拌，将反应瓶与真空体系相连，在真空下用高温火焰烘烤，然后充入惰性气体冷至室温，如此反复三次。加料通常采用干燥的注射器。最后聚合反应在惰性气体保护下进行。
高真空法的操作难度则很大，一般需要极佳的真空系统，还需要操作者熟练掌握玻璃工技术，能够自行设计、吹制实验装置，实验强度大、周期长。另外，需用高压氧助燃的可动性高温火焰，将装有有机溶剂或单体等的玻璃装置截下接上等等，因此实验的难度和危险系数均较大。但是，这
4
种方法所得数据的可信性是无可挑剔的。具体操作见参考书(“活性聚合”，张洪敏，侯元雪编著，中国石化出版社)。
本实验采用的是简易惰性气体保护法。
三、实验部分
1、药品和仪器
氯化亚铜的处理:使用前用38%的冰醋酸浸泡，洗涤，静置后弃去上层清液，反复几次至上层液体无色，抽滤，用丙酮洗涤，50?下真空干燥保存。
苯乙烯的纯化:在500mL分液漏斗中装入250mL苯乙烯，每次用约50mL 5,NaOH水溶液洗涤数次，至无色后，再用蒸馏水洗涤至水层显中性。然后，加入适量的无水NaSO，静置干燥。干24
o燥后的苯乙烯进行减压蒸馏，收集60C/5.33kPa馏分，放入冰箱中保存备用。
另外所需药品:2,2’-联二吡啶，,-溴代丙酸乙酯，甲醇，四氢呋喃。
2、实验步骤
250ml四口圆底烧瓶上安装冷凝管、温度计以及氮气导入管。使用电热包加热，在高纯氮气气
o流下进行烘烤，以除去反应瓶中的水分，保持200,250C，烘烤1小时。冷却后，放入搅拌磁子，加入按照设计实验配比的配体2,2’-联二吡啶(0.662g，4.36mmol)、引发剂,-溴代丙酸乙酯(0.279mL，0.394g，2.18mmol)、单体苯乙烯(50mL，45.3g，0.436mol)。搅拌下用高纯氮气置换30分钟，除去体系中存在的氧气。然后在氮气气流下，加入催化剂氯化亚铜(0.216g，2.18mmol)(注意:由于氯化亚铜为粉末，尽量不要沾上反应瓶壁)。提升氮气导入管至反应液面以上，调低氮气气流量，同时保持体系正压。稍等一两分钟使氯化亚铜分散均匀，将反应瓶置于预先恒温的油浴(110?)中，开始聚合反应。观察体系颜色和粘度的变化。在不同的反应时间(间隔60分钟)用注射器进行取样，每次取出约2 mL样品(注意:取样过程应加大氮气气流，完成后调低气流量)，在烧杯中用30 mL甲醇沉淀聚合物(如果反应液粘度较高，经四氢呋喃稀释后再进行沉淀，同时增加沉淀剂用量)。用布氏漏斗过滤，甲醇洗涤，抽干，聚合物经干燥后称重，计算各反应时间单体的转化率。
实验记录表
o时间 温度(C) 取样体积(mL) 容器质量(g) 容器质量，聚合物(g) 聚合物(g)
利用凝胶渗透色谱仪测定聚合物的分子量和分子量分布，流动相为THF。 四、实验数据处理
5
1、根据聚合物重量，计算单体转化率，作出转化率随时间的变化曲线。在此基础上，进一步作
出ATRP聚合动力学曲线。
2、根据凝胶渗透色谱仪的测定结果，作出数均分子量以及分子量分布指数PDI随单体转化Mn
率的变化曲线。
思考题:
1、活性聚合反应的特征是什么,
2、以ATRP为例，介绍自由基聚合反应获得“活性”/可控特征的原因。
附:凝胶色谱法测定聚合物的分子量及分子量分布
实验操作:
1、溶剂的选择:溶剂的选择原则是，溶解性能好、纯度高、毒性低、粘度小、沸点较高。对载
体不起化学反应。以示差折光为检测器时，所选溶剂折光指数和试样折光指数相差要大;使用紫外检测器，要考虑溶剂在所选用的波长范围内没干扰。
本实验所选溶剂为色谱级THF。
2、标样的选择及配制:根据欲测试样的分子量范围，选择五种或五种以上不同分子量的标样(使
欲测试样的分子量范围都落在标定曲线的直线部分)。其浓度参考下表。
分子量和浓度的关系
分子量范围(Mw) 试样浓度
0.5% 20,000以下
34,000~200,000 0.25%
400,000~200,000 0.1%
2,000,000 0.05%
配好的标样待溶解好，过滤后，可用来做标定曲线。
3、试样的配制:样品经充分溶解后，用自制的简易AlO柱除去样品中残留的Cu化合物。过23
滤后装入样品瓶中。
浓度参照配制标样的分子量和浓度关系表。本实验配制0.25%的THF溶液。
4、进样:自动进样，进样体积80微升(计算机操作)。
5、数据处理:Breeze软件处理，得出样品的分子量及分子量分布系数。
6
范文四：实验一苯乙烯自由基悬浮聚合
实验一 苯乙烯自由基悬浮聚合
一. 实验目的
（1） 通过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） 通过聚合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，通常是将不容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。 在每一个小液滴内，单体的聚合过程和机理与本体聚合相似。悬浮聚合解决了本题聚合中不易散热的问题，产物易分离，清洗可以得到纯度较高的颗粒状聚合物。
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、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸酯等。
2. 分散介质：分散介质大多为水，作为热传导介质。
3. 悬浮剂：调节悬浮聚合的表面张力、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、淀粉；合成物：聚乙烯醇等。
（2） 难溶性无机物，如：BaSO4、BaCO3、CaCO3滑石粉，粘土等。
（3） 可溶性电介质：NaCl、KCl、Na2SO4等。
4. 引发剂：主要为油溶性引发剂：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：
三口瓶(500mL)×1，球形冷凝管×1，电热锅搅拌马达与搅拌棒×1，温度计(200℃)×1，量筒(100mL, 10mL)×1，锥形瓶(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，如图1－1所示；
2. 分别将0.45g BPO和24mL苯乙烯加入100mL锥形瓶中，轻轻摇动至溶解后加入500ml三口烧瓶中；
3. 再将11-12 mL 0.3% PVA溶液和200mL去离子水冲洗锥形瓶与量筒后加入500mL三口烧瓶中开始搅拌和加热；
4. 在半小时内，将温度慢慢加热至85-90℃，并保持此温度聚合反应2小时后，用吸管吸少量反应液于含冷水的表面皿中观察，若聚合物变硬可结束反应；
5. 将反应液冷却至室温后，过滤分离，反覆水洗后，在50℃下温风干燥后，称重。
图1-1 通用聚合装置图
1-搅拌器；2-球形冷凝管；3-500mL三口烧瓶；4-温度计
五．注意事项
1. 除苯乙烯外，其他可进行悬浮聚合的单体，还有氯乙烯（vinyl chloride），甲基丙烯酸甲酯（MMA），醋酸乙烯酯（VAc）等；
2. 搅拌太激烈时，易生成砂粒状聚合体；搅拌太慢时，易生成结块，附着在反应器内壁或搅拌棒上；
3. PVA难溶于水，必须待PVA完全溶解后，才可以开始加热；
4. 称量BPO采用塑料匙或竹匙，避免使用金属匙；
5. 是否能获得均匀的珍珠状聚合物与搅拌速度的确定有密切的关系。聚合过程中，不宜随意改变搅拌速度
六. 实验记录
1. 实验数据记录：
苯乙烯单体体积： 24ml 水的用量： 200ml 过氧化二苯甲酰质量： 0.45g 聚乙烯醇量： 3.4ml 1%的PVA 聚合时间： 2h50min 聚合温度： 89℃ 聚合物质量： 19.40g 产率： 91%
2. 实验过程记录：
3:04 开始加热，溶液呈现无色透明
-3:28 加热到89℃，溶液由无色逐渐变为乳白色浑浊
-5:47 恒速恒温加热，溶液乳白色逐渐加深，胶头滴管吸取少量滴加到凉水中， 出现分散的白色圆形球珠，但是很软
5:57 再次检测，发现聚乙烯球变硬了些，但是依然不够
6:10 发现聚乙烯球变硬，移去水浴锅，冷却后进行抽滤，洗涤，最后烘干
3. 讨论与问题
（1）影响颗粒大小的因素有哪些？
答：a、搅拌速度，速度要合适，慢了容易成块，过快则易于成沙
b、分散剂的量要足够，不然容易团聚
（2）搅拌速度的大小和变化，对历经的影响如何？
答：搅拌的速度要足够的大，速度大才能让聚合物分布均匀，避免团聚现象
中途不能改变搅拌速度。因为速度的改变会让聚合的快慢，从而聚合受到影响，甚至出现导致失败
范文五：苯乙烯原子转移自由基聚合的研究
ISSN1672-4305CN12-1352/N实 验 室 科 学LABORATORY SC I ENCE 第13卷 第6期 2010年12月
Vol 13 No 6 D ec 2010
苯乙烯原子转移自由基聚合的研究
杜宗杰, 何尚锦
(南开大学化学学院, 天津 300071)
摘 要:利用活性自由基聚合技术能够合成出具有确定组成和分子量、窄分布以及复杂结构的聚合物, 原子转移自由基聚合便是其中的一种重要实施方法。开设苯乙烯原子转移自由基聚合实验, 通过实验操作使学生
了解活性自由基聚合的基本原理及实施方法, 学会利用实验数据来判别是否活性聚合。关键词:原子转移自由基聚合; 苯乙烯; 活性聚合
中图分类号:O 631. 5 文献标识码:B do:i 10. 3969/.j issn . 1672-4305. 2010. 06. 038
Research on ato m transfer rad ical po l y m eri zati on of styrene
DU Zong-jie , HE Shang-jin
(Depart m ent of Che m istry , N ankaiUn i v ersity , T ianjin 300071, Ch i n a)
Abstract :A to m transfer rad ica l po l y m erizati o n (ATRP)is one of the m ost co mm on l y m ethods by u -si n g living free rad ica l po ly m erization techn i q ues w hich can prov ide access to po ly m eric m aterials w ith w ell-defi n ed co m positions and m o lecu lar w eights , lo w polyd ispersities and co m plex architect u res . By do i n g the experi m ent of ATRP o f styrene , undergraduates could understand the princ i p le and corre -spond i n g techn i q ue o f liv i n g free radica l po l y m er izati o n, furt h er m ore understand the m et h od for de m on -strati n g the living nature of a po ly m erization . Key w ords :ato m transfer rad i c al po l y m erizati o n; styrene ; li v ing po ly m erization 利用活性自由基聚合, 通过分子设计能够合成出具有一定结构、一定组成以及特定性能的聚合物。近年来, 活性自由基聚合发展非常迅速, 目前是高分子化学中相当活跃的一个研究领域。活性自由基聚合技术主要包括原子转移自由基聚合(ATRP)、
[3-7]
氮氧自由基调介聚合[NMP]、可逆加成-断裂链转移自由基聚合[RAFT ]等。ATRP 中自由基聚合按照原子转移自由基加成反应的叠加机理实现大分子链的控制增长。聚合反应中发生卤素原子的可逆转移, 即卤素原子从有机卤化物转移到低氧化价态的过渡金属络合物, 再从高氧化价态的过渡金属卤化物转移到自由基的反复循环的原子转移过程。伴随着自由基(活性种) 和大分子有机卤化物(休眠种) 之间可逆的动态平衡反应, 使聚合体系的自由基活性种维持在较低的浓度, 减少了增长链自由基之间的不可逆双基终止副反应, 使聚合反应得到有效控制。采用该技术可以合成分子量达105、分子量分布很窄的聚合物, 且聚合物的分子量可通过单体与引发剂的投料比进行设计。
本论文设计了一个本科生实验项目, 即以氯化 [8-13]
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酯为引发剂, 在110 进行了苯乙烯的本体聚合, 并利用凝胶色谱(GPC ) 测定了聚合产物的分子量与分子量分布, 同时进行了聚合反应动力学处理。
1 实验部分
1. 1 原料
氯化亚铜的处理:使用前用38%的冰醋酸浸泡、洗涤, 静置后弃去上层清液, 反复几次至上层液体无色、抽滤, 用丙酮洗涤, 50 下真空干燥保存。苯乙烯的纯化:在500m L 分液漏斗中装入250mL 苯乙烯, 每次用约50mL 5%NaOH 水溶液洗涤数次, 至无色后, 再用蒸馏水洗涤至水层显中性。然后, 加入适量的无水N a 2SO 4, 静置干燥。干燥后的苯乙烯进行减压蒸馏, 收集60 /5. 33kPa 馏分, 放入冰箱中保存备用。
2, 2 -联二吡啶、 -溴代丙酸乙酯、甲醇及四氢呋喃, 未处理, 直接使用。1. 2 实验步骤
250mL 四口圆底烧瓶上安装冷凝管、温度计以及氮气导入管。使用电热包加热, 在高纯氮气气流,
杜宗杰, 等:苯乙烯原子转移自由基聚合的研究
烤1. 5h 。冷却后, 依次加入配体2, 2 -联二吡啶、引发剂 -溴代丙酸乙酯以及苯乙烯。用高纯氮气鼓泡置换30m i n , 除去体系中存在的氧气。然后在氮气气流下, 加入催化剂氯化亚铜。提升氮气导入管至反应液面以上, 调低氮气气流量, 同时保持体系正压。稍等1~2m i n 使氯化亚铜分散均匀, 将反应瓶置于预先恒温的油浴中(110 ), 开始聚合反应。观察体系颜色和粘度的变化。在不同的反应时间(间隔60分钟) 用注射器进行取出约2m L 样品, 再吸取1mL 四氢呋喃稀释, 在烧杯中用45mL 甲醇沉淀聚合物。用布氏漏斗过滤, 甲醇洗涤、抽干, 聚合物50 下干燥后30m i n 后称重。
转化率用重量法测定。聚合物的分子量和分子量分布用W aters 凝胶渗透色谱仪测定, 装配1525型梯度泵、717自动进样器以及2414示差折光检测器, 流动相为THF 。
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从上图1和图2可以看出, 在苯乙烯的聚合过程中, 单体转化率和ln[M]o /[M]与时间变化的线性关系较好, 说明该反应对单体为一级反应。另外聚合物的分子量随单体转化率的提高而线性增长, 同时, 聚合物的分子量分布指数一直保持较小, 说明了该聚合反应具有一定的活性聚合特征。参考文献(Re ferences):
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2 结果与分析
ATRP 聚合体系是一个多组分体系, 通常由单
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曲线。
图1 单体转化率和l n[M]o /[M ]
随时间的变化曲线
co m pounds [S =C (Ph)S-R]i n free radical pol y m eri zati on w i th re -versi b le additi on -frag men t ati on chai n transfer (RAFT pol y m eri za -ti on). Role of the free-radical l eavi ng group (R)[J].M acro m ol e -cu l es , 2003, 36:2256-2272.
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收稿日期:2010-10-11
图2 聚合物的分子量和分子量分布指数随单体转
化率的变化曲线
修改日期:2010-12-10
作者简介:杜宗杰(1958-) , 男, 工程师。
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