聚合物合成工艺实验-8个实验.doc

实验一 无水无氧实验操作技术
一、实验目的：
学会一般的无水无氧操作
二、实验步聚：
1、仪器清单：
双排管一只 乳胶管数条 真空泵一台
玻璃支口瓶2只 三通一个 玻璃堵头2只
止血钳两把 酒精喷灯一只 氮气源
2、玻璃双排管的使用：
a、双排管一端与氮气入口相连，另一端链接真空泵。
b、双排管支口链接乳胶管，乳胶管长度以刚刚伸出通风柜为宜。乳胶管末端在不使用时用玻璃堵头封闭。
c、将乳胶管与支口瓶通过玻璃两通连接，进行抽换气操作。充气是手指用力捏住乳胶管，使氮气缓慢进入支口瓶，防止倒吸；抽气时手指捏住乳胶管，防止粉末状药品被抽到双排管中污染双排管。
3、实验步骤：
a、连接支口瓶与双排管。
b、反复练习充氮气，抽真空操作。注意防止倒吸。
c、抽真空状态下烤瓶子（三次）。
d、学习加入固体药品。
e、学习加入液态药品。
f、学习使用三通。
g、练习将烤好的瓶子移入手套箱。
4、实验注意事项
1、注意任何一个操作环节，避免空气、水分进入支口瓶中。
2、注意烤瓶子时必须为抽气状态。
3、注意加料（固、液）过程必须充气状态。
4、注意移入手套箱时支口瓶必须为负压状态。
5、放入手套箱过渡舱中的热瓶子必须完全冷却才可移入箱中（抽真空15分钟）。

四、思考题
1、烤瓶子时必须为抽气状态，为什么？
2、加料（固、液）过程必须充气状态，为什么？
3、移入手套箱时支口瓶必须为负压状态，为什么？
4、放入手套箱过渡舱中的热瓶子必须完全冷却才可移入箱中（抽真空15分钟），为什么？

实验二 配位聚合方法合成功能聚烯烃（一）
一、实验目的：
采用配位聚合方法，钒(III)配合物催化乙烯与烯丁醇共聚合，得到末端带有羟基的功能聚乙烯。
二、实验原理：
前过渡金属催化的配位聚合反应。金属中心为三价钒，配体为b-二酮亚胺。助催化剂和保护剂为氯化二乙基铝、再活化剂为三氯乙酸乙酯。
三、实验步聚：
1、仪器清单：
聚合反应瓶（需烤瓶子） 干燥乙烯气体
干燥烯丁醇单体 钒(III)催化剂
三氯乙酸乙酯再活化剂（X mol/L） 氯化二乙基铝助催化剂(Y mol/L)
无水甲苯若干（支口瓶需要烤） 装催化剂溶液的小安瓶一个
2、实验步骤：
a、烤瓶子，取无水甲苯备用。
b、装好实验装置，烤干，氮气状态下加入一定量甲苯。
c、称取催化剂配成一定浓度的溶液。
d、控制反应温度。反应装置停止通入氮气，改通入乙烯。
e、注入共单体，缓慢加入保护剂和助催化剂。
f、加入再活化剂。
g、加入催化剂引发反应。
h、加入盐酸乙醇溶液终止反应（缓慢）
i、将反应溶液倒入盐酸乙醇溶液中沉淀出聚合物、洗涤、过滤、干燥、称重。
4、注意事项：
1、氯化二乙基铝与空气中水分剧烈反应，冒烟并放出大量热。注意带双层手套操作（外层厚胶皮手套防烧伤，里层厚线手套隔热）。
2、提前计算各组分浓度及用量。
无水甲苯 乙烯 共单体
保护剂 助催化剂 再活化剂
催化剂
四、思考题
1、如何证明所得聚合物的结构？
2、聚合瓶中一共加入了哪些药瓶，加入顺序是否有要求？

实验三 配位聚合方法合成聚烯烃（二）
一、实验目的：
采用配位聚合方法，钒(III)配合物催化乙烯与十一烯醇共聚合，得到支链带有羟基的功能聚乙烯。
二、实验原理：
前过渡金属催化的配位聚合反应。金属中心为三价钒，配体为b-二酮亚胺。助催化剂和保护剂为氯化二乙基铝、再活化剂为三氯乙酸乙酯。
三、实验步聚：
1、仪器清单：
聚合反应瓶（需烤瓶子） 干燥乙烯气体
干燥十一烯醇单体 钒(III)催化剂
三氯乙酸乙酯再活化剂（X mol/L） 氯化二乙基铝助催化剂(Y mol/L)
无水甲苯若干（支口瓶需要烤） 装催化剂溶液的小安瓶一个
2、实验步骤：
a、烤瓶子，取无水甲苯备用。
b、装好实验装置，烤干，氮气状态下加入一定量甲苯。
c、称取催化剂配成一定浓度的溶液。
d、控制反应温度。反应装置停止通入氮气，改通入乙烯。
e、注入共单体，缓慢加入保护剂和助催化剂。
f、加入再活化剂。
g、加入催化剂引发反应。
h、加入盐酸乙醇溶液终止反应（缓慢）
i、将反应溶液倒入盐酸乙醇溶液中沉淀出聚合物、洗涤、过滤、干燥、称重。
4、注意事项：
1、氯化二乙基铝与空气中水分剧烈反应，冒烟并放出大量热。注意带双层手套操作（外层厚胶皮手套防烧伤，里层厚线手套隔热）。
2、各组分浓度及用量用量。
无水甲苯 乙烯
共单体 保护剂
助催化剂 再活化剂
催化剂
四、思考题
如何证明所得聚合物的结构？
聚合瓶中一共加入了哪些药品，加入顺序是否有要求？

实验四 开环聚合方法制备嵌段聚合物（第一阶段）
一、实验目的：
开环聚合方法制备聚乙烯/聚己内酯两嵌段聚合物。
二、实验原理：
以末端带有功能羟基的聚乙烯作为大分子引发剂，己内酯开环聚合的方法，制备一系列两嵌段聚合物。通过改变反应条件（温度、时间、加料方式、己内酯加入量等），控制聚己内酯嵌段的长度。
三、实验步聚：
1、仪器清单：
末端为羟基的聚乙烯（实验二自制） 支口反应瓶 250 ml
油浴锅 注射器
无水甲苯 氯化二乙基铝
磨砂漏洞几个
2、实验步骤：
a、取一定量羟基末端聚合物溶解于无水甲苯中，250ml。
b、缓慢加入过量氯化二乙基铝，加热反应2小时。
c、手套箱中倒入正己烷沉淀、磨砂漏斗过滤、正己烷洗涤、抽干备用。
3、注意事项：
1、注意无水无氧操作。
四、思考题
1、为何要用大量无水正己烷洗涤聚合物？

实验五 开环聚合方法制备嵌段聚合物（第二阶段）
一、实验目的：
开环聚合方法制备聚乙烯/聚己内酯两嵌段聚合物。
二、实验原理：
以末端带有功能羟基的聚乙烯作为大分子引发剂，己内酯开环聚合的方法，制备一系列两嵌段聚合物。通过改变反应条件（温度、时间、加料方式、己内酯加入量等），控制聚己内酯嵌段的长度。
三、实验步聚：
1、仪器清单：
末端为烷基铝反应后的功能聚乙烯（实验三自制）
油浴锅 注射器 无水甲苯 支口反应瓶多个（分成多组实验）
2、实验步骤：
a、烤瓶子（支口瓶）
b、称取等量的聚合物，分别溶解于一定量的无水甲苯中。（1号，2号）
b、1号反应室温下一次性加入聚己内酯单体，然后升至所需温度聚合反应。
c、2号反应先升温至反应温度，然后滴加聚己内酯单体。
d、反应时间后倒入甲醇中沉淀出聚合物，过滤，洗涤、干燥、称重、测试。
3、注意事项：
1、注意无水无氧操作。
四、思考题
1、两种加料方式可能会有何结果？
2、如何确定两嵌段各自所占质量分数？
3、如何确定每个聚乙烯末端接入己内酯个数？
4、聚合物分子量如何确定？
实验六 粘度法测定油溶性高聚物相对分子质量
一、实验目的：
聚合物的分子量是重要的参数，本实验目的是学习测试在高温下油溶性聚合物的粘均分子量。
三、实验步聚：
1、仪器清单：
恒温水浴（玻璃缸、加热器、控温仪、搅拌器） 1套
乌氏粘度计 1台 秒表 1只 烧杯 1只
电吹风 1只 洗耳球 1只 移液管（5、10ml） 各1支
弹簧夹 1只 乳胶管 2段 待测聚合物 共用
2、实验步骤：
a、准确配制浓度为C的聚合物的十氢化萘稀溶液（一般为 ? mol/L）；
b、用移液管准确吸取10ml已知浓度为c的聚合物溶液，注入干燥清洁的粘度计内（从A管加入）。
b、将粘度计浸入120℃的恒温油浴中，用夹子固定并调节粘度计的垂直度和高度（G球以下部位在油浴的液面下），恒温10分钟。
c、在C管与B管上端均套上橡皮管，并用弹簧夹夹住C管上的橡皮管。
d、用洗耳球从B管上端吸气，使F球中的溶液经D球、毛细管、E球至G球中部。
e、停止吸气，松开C管上弹簧夹，让B管中的液体自由落下。
f、当液体流经a处时，立即按下秒表开始记时，至b处时停止记时，记录液体流经a、b之间所需的时间，重复三次，取平均值。
g、用干净移液管准确吸取5ml纯溶剂注入到F球（稀释聚合物溶液）中，用洗耳球将溶液反复小心抽吸数次,使混合均匀，重复步骤b～f，测定浓度变成2c/3（即原液添加5ml溶剂）时的数据。
h、重复步骤7，分别测定浓度为c /2（原液添加10ml溶剂）、2C/5（原液添加15ml溶剂）、c /3（原液添加20ml溶剂）时的数据。
i、洗净粘度计，在F球中注入蒸馏水，重复步骤b～f，测定t0。
3、注意事项：
1、仪器必须洗涤清洁，每次稀释后都要将稀释液抽洗粘度计的E球，使粘度计内各处溶液的浓度相等。
2、所有溶液的移取必须在测试温度相同条件下进行，包括各步骤中溶液的增加必须是测试温度下的溶液体积。
4、数据处理：
1、根据实验对不同浓度的溶液测得的相应流出时间计算ηsp 、ηr 、ηsp /c和lnηr /c 。
2、用ηsp /c和lnηr /c对c作图，得两条直线，外推至c＝0处，求出特性粘度[η ]。
3、将[η ]值代入式[η ] ＝ Ｋα，计算平均分子量。
聚合物溶液在120℃时，α＝, K＝ cm3•g-1
相对粘度ηr＝t /t 。
增比粘度ηsp ＝ηr －1
四、思考题
1、测定的粘均分子量与重均、数均分子量有何关系？
2、你认为什么因素会导致所测直线发生弯曲？
实验七 ATPR方法制备嵌段聚合物（一）
一、实验目的：
原子转移自由基聚合方法制备聚乙烯/聚甲基丙烯酸酯两嵌段聚合物。
二、实验原理：
以末端带有功能羟基的聚乙烯作为原料，通过两步反应制备聚乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯两嵌段聚合物。此实验为第一步，大分子引发剂的合成。
三、实验步聚：
1、仪器清单：
羟基末端的功能聚乙烯（自制） 油浴锅 注射器
支口反应瓶多个 无水甲苯 酰溴
烧杯 无水甲醇 双排管体系
2、实验步骤：
a、烤瓶子（支口瓶）
b、称取聚合物溶解于一定量的无水甲苯中。
b、加入过量酰溴，回流反应。
c、反应时间后倒入甲醇中沉淀出聚合物，过滤，洗涤、干燥、测试。
3、注意事项：
1、注意无水无氧操作。
四、思考题
1、溴化合物特性如何，发生了什么反应？
2、如何将过量的溴化物除掉？
3、如何证明成功反应得到预期聚合物？

实验八 ATPR方法制备嵌段聚合物（二）
一、实验目的：
原子转移自由基聚合方法制备聚乙烯/聚甲基丙烯酸酯两嵌段聚合物。
二、实验原理：
以末端带有功能羟基的聚乙烯作为原料，通过两步反应制备聚乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯两嵌段聚合物。此实验为第二步，ATPR法合成嵌段聚合物。
三、实验步聚：
1、仪器清单：
自制溴末端聚合物 油浴锅 注射器
支口反应瓶多个 无水甲苯 氯化亚铜
乙二胺 双排管体系
2、实验步骤：
a、烤瓶子（250mL支口瓶）
b、加入二甲苯100ml作为溶剂，经抽空、氮气置换后加入1gCuCL、2ml乙二胺，和实验七中制得的大分子引发剂，氮气保护下加入5ml丙烯酸甲酯单体，用磁力搅拌器搅拌并逐渐升温至100℃，反应24小时后，置于冰水浴中，将沉淀用无水乙醇反复洗涤，洗涤后将产物置于真空干燥箱中烘干至恒重，称量计算单体转化率。
3、注意事项：
1、注意无水无氧操作。
四、思考题
1、ATRP反应与普通自由基聚合相比有何特点？
2、能够进行ATRP聚合的单体有哪些？
3、哪些手段能够证明成功反应得到预期聚合物？

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