高分子化学与物理实验讲义材料科学与工程实验室-
1 高分子化学与物理实验讲义 材料科学与工程实验室
悬浮聚合一一甲基丙烯酸甲酯的悬浮聚合1.实验目的了解悬浮聚合的配方及各组份的作用，了解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。2.实验原理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，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，选择适当的搅拌器与搅拌速度。由于分散剂的作用机理不同，在选择分散剂的各类和确定分散剂用量时，要随聚合物种类和颗粒要求而定，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和转速，水与单体比等。搅拌单信分散o不稳定的分散状态O-凝聚000,00Do0008000水溶性高分无机粉末分散作用稳定的分散状态的分散作用本实验以氯化镁与氢氧化钠为分散剂进行甲基丙烯酸甲酯的悬浮聚合
2 悬浮聚合——甲基丙烯酸甲酯的悬浮聚合 1. 实验目的 了解悬浮聚合的配方及各组份的作用，了解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。 2. 实验原理 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，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，选择适当的搅拌器与搅拌速度。由于分散剂的作用机 理不同，在选择分散剂的各类和确定分散剂用量时，要随聚合物种类和颗粒要求而定，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和转速，水与单 体比等。 本实验以氯化镁与氢氧化钠为分散剂进行甲基丙烯酸甲酯的悬浮聚合
3.仪器和药品1）仪器：三口瓶2501支1支球形冷凝管1副平板搅拌器烧杯各1只1000ml,200ml,25ml量筒10ml,25ml，100ml各1只1支温度计0~100℃水浴锅1 台1Kw玻璃棒1根玻璃漏斗1只3吸滤纸、布氏漏斗公用2)药品：甲基丙烯酸甲酯（MMA）24ml除阻聚剂新鲜蒸馏过氧化二苯甲酰（BPO）重结晶0.2~0.24gCP级1M氯化镁（MgCl2）CP级1M氢氧化钠(NaOH)蒸馏水60ml4.实验步骤安装时搅拌器装在支管正中，不要与壁碰撞，搅拌时要平稳，支管下装有加热水浴，（冷凝管可待料加入支管后再安上），其装置见图所示
3 3. 仪器和药品 1) 仪器： 三口瓶 250 1 支 球形冷凝管 1 支 平板搅拌器 1 副 烧杯 1000ml，200ml，25ml 各 1 只 量筒 10ml，25ml，100ml 各 1 只 温度计 0～100 ℃ 1 支 水浴锅 1Kw 1 台 玻璃棒 1 根 玻璃漏斗 1 只 吸滤纸、布氏漏斗公用 3 2)药品： 甲基丙烯酸甲酯（MMA） 除阻聚剂新鲜蒸馏 24ml 过氧化二苯甲酰（BPO） 重结晶 0.2～0.24g 氯化镁（MgCl2) CP 级 1M 氢氧化钠(NaOH) CP 级 1M 蒸馏水 60ml 4. 实验步骤 安装时搅拌器装在支管正中，不要与壁碰撞，搅拌时要平稳，支管下装有加热水浴， (冷 凝管可待料加入支管后再安上) ，其装置见图所示
1、将大部分蒸馏水先加于支管中，开动搅拌器，加入预先配方的1M氯化镁和1M氢氧化钠各8～10ml。加热水浴至60℃，反应5分钟。2、同时取除阻聚剂新蒸馏的单体24ml于小烧杯中使其先与过氧化二苯甲酰混溶，待全部溶解后，用玻璃漏斗加至支管中，剩余的蒸馏水即为冲洗小浇杯用。洗液一并加入支管中。此时应注意调整搅拌器转速，为使单体在水中分散成为大小均匀的珠粒，使反应温度保持在78~80℃。3、注意观察悬浮粒子的情况，由于聚合物比重增大，球形的聚合物逐渐沉降于支管底部，并且从支管嗅出单体气体很稀，即可升温至85℃熟化半小时左右，通常进行1.5～2小时。4、反应结束后，移去热水浴，用水冷却后将产物倾入200ml烧杯，用温蒸馏水清洗数次，再过滤，放在60℃烘箱中烘至恒重。计算产率。5.思考题
4 1、 将大部分蒸馏水先加于支管中，开动搅拌器，加入预先配方的 1M 氯化镁和 1M 氢 氧化钠各 8～10ml。加热水浴至 60℃，反应 5 分钟。 2、同时取除阻聚剂新蒸馏的单体 24ml 于小烧杯中使其先与过氧化二苯甲酰混溶，待 全部溶解后，用玻璃漏斗加至支管中，剩余的蒸馏水即为冲洗小浇杯用。洗液一并加入支管 中。 此时应注意调整搅拌器转速，为使单体在水中分散成为大小均匀的珠粒，使反应温度保 持在 78～80℃ 。 3、注意观察悬浮粒子的情况，由于聚合物比重增大，球形的聚合物逐渐沉降于支管底 部，并且从支管嗅出单体气体很稀，即可升温至 85℃熟化半小时左右，通常进行 1.5～2 小 时。 4、反应结束后，移去热水浴，用水冷却后将产物倾入 200ml 烧杯，用温蒸馏水清洗数 次，再过滤，放在 60℃ 烘箱中烘至恒重。计算产率。 5. 思考题
水性聚氨酯的制备一、实验目的1、了解水性聚氨酯的特点和制备原理2、掌握水性聚氨酯的制备方法：3、初步掌握(AB)型多嵌段聚合物的结构特点和性能调节方法。二、实验原理聚氨酯是指主链含氨基甲酸酯基团（NHCOO）的聚合物，一般是由有机多异氰酸酯、聚合物二元醇、小分子扩链剂（二元醇、二元胺）反应制备（图1）。OCN-R'-NCO + HO-OHOCNNCOOCNNCO+HO-R-OHOCHNNHCO-O-R-O-OCHNNHCOhard segmentsoft segmentsoft segment图1聚氨酯的合成示意图水性聚氨酯（Waterbornepolyurethane，简称WPU）是以水代替有机溶剂作为分散介质的聚氨酯体系，具有低VOC、无毒、无有机溶剂等优点。与溶剂型聚氨酯相比，水性聚氨酯具有相似的高耐磨性、高强度、高弹性等特性，广泛应用于纺织、涂料、胶黏剂、印刷、制革、建筑和医药等领域。水性聚氨酯的合成方法大致可分为外乳化法和内乳化法。通过外加乳化剂使聚氨酯分散于水中的方法叫做外乳化法，外乳化法制得的WPU乳液粒径较大，稳定性较差，乳化剂用量大，且残留乳化剂固化后影响成膜性能，难以实现大批量生产。内乳化法则是在制备WPU乳液的过程中引入亲水性成分（亲水基团），该方法无需添加乳化剂，制备的水性聚氨酯性能均比外乳化法较好，是目前合成水性聚氨酯的主要方法，其制备过程和反应原理如图2所示。5
5 水性聚氨酯的制备 一、实验目的 1、了解水性聚氨酯的特点和制备原理； 2、掌握水性聚氨酯的制备方法； 3、初步掌握(AB)n型多嵌段聚合物的结构特点和性能调节方法。 二、实验原理 聚氨酯是指主链含氨基甲酸酯基团（NHCOO）的聚合物，一般是由有机多异 氰酸酯、聚合物二元醇、小分子扩链剂（二元醇、二元胺）反应制备（图 1）。 图1 聚氨酯的合成示意图 水性聚氨酯（Waterborne polyurethane, 简称WPU）是以水代替有机溶剂作 为分散介质的聚氨酯体系，具有低VOC、无毒、无有机溶剂等优点。与溶剂型 聚氨酯相比，水性聚氨酯具有相似的高耐磨性、高强度、高弹性等特性，广泛应 用于纺织、涂料、胶黏剂、印刷、制革、建筑和医药等领域。 水性聚氨酯的合成方法大致可分为外乳化法和内乳化法。通过外加乳化剂使 聚氨酯分散于水中的方法叫做外乳化法，外乳化法制得的WPU乳液粒径较大， 稳定性较差，乳化剂用量大，且残留乳化剂固化后影响成膜性能，难以实现大批 量生产。内乳化法则是在制备WPU乳液的过程中引入亲水性成分（亲水基团）， 该方法无需添加乳化剂，制备的水性聚氨酯性能均比外乳化法较好，是目前合成 水性聚氨酯的主要方法，其制备过程和反应原理如图2所示