苯乙烯的自由基和阴离子聚合及聚苯乙烯的表征——武汉大学综合化学实验实验

武汉大学综合化学实验实验报告

苯乙烯的自由基和阴离子聚合及聚苯乙烯

的表征

（武汉大学 化学与分子科学学院，武汉 430072）

摘要：本实验分别采用悬浮聚合（自由基聚合）与阴离子聚合方法制备聚苯乙烯。首先以苯乙烯为原料，过氧化苯甲酰BPO作引发剂，聚乙烯醇PVA作粘结剂，以水为溶剂采用悬浮聚合的方法合成聚苯乙烯，另外又以正丁基锂为引发剂，苯乙烯为原料采用阴离子聚合方式合成聚苯乙烯。最后对悬浮聚合所得的聚苯乙烯小球进行了分子量测定。

关键字：聚苯乙烯 悬浮聚合 阴离子聚合

中图分类号：O 643 文献标识码：A

0引言

聚苯乙烯是指由苯乙烯单体经过聚合反应合成的聚合物。

聚苯乙烯是广泛应用的聚合物材料，一般由单体苯乙烯通过自由基聚合生产。要获得窄

分布的聚苯乙烯，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。

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。体系主要由四个部分组成：单体、引发剂、水和分散剂。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。由于油水两相间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。分散剂可用溶于水的聚乙烯醇、明胶等高分子或不溶水的无机盐，如CaCO3、BaSO4等。对孤立的小珠本身而言，实际上仍是本体聚合。[1]

阴离子聚合是活性聚合和化学聚合。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：Xn＝n[单体浓度]/[引发剂浓度]（双阴离子引发n＝2，单离子引发n＝1），分子量分布指数接近1。

聚合物的分子量及其分布不但是高分子合成中的重要控制指标，也是聚合物的最基本的

结构参数，它们对聚合物的力学性能和加工性能有很大影响。聚合物的分子量是一个平均值，根据统计方法的不同，可分为数均分子量、重均分子量、Z均分子量和粘均分子量。测定聚合物分子量的方法很多，不同的方法适用于测定不同的分子量范围和测出不同的平均分子量。

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作者简介：张滢（1990-），女，武汉大学本科生

利用光的散射性质测定分子量和分子尺寸的方法称为光散射法，是研究高分子溶液性质的一种重要方法。

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光是一种电磁波。当一束光通过介质时，组成介质的分子中的电子受到电场作用而强迫

振动，成为二次光源，并向各个方向发射散射光。通常，高分子溶液的散射光强远远大于纯溶剂的散射光强。而且，散射光强与溶质分子量、溶液浓度、分子尺寸、溶剂折光指数、溶液折光指数增量等有关。在此，用瑞利因子Rθ来量度散射强度。

R rI /I0

式中，r为散射中心到观测点之间的距离，I 为散射光强，I0为入射光强。

根据电磁波理论和密度涨落理论，得到下列表达式： 2

K1 c R M

16 2n2S2 1 3 2 sin2 2Ac 2 2

22 2n2 dn/dc K 4N0

式中：K为光学常数，θ为散射角（散射方向与入射方向间的角度），n为溶剂的折光

指数，dn/dc为折光指数增量，λ为激光在真空中的波长，N0为阿伏伽德罗常数,〈S2〉为均方旋转半径,A 2为第二维利亚系数，c为浓度，M w为重均分子量。光散射法测得的分子量是绝对分子量,其可测定分子量范围为104 - 107。

凝胶渗透色谱法是一种可同时测定聚合物的分子量和分布的相对方法。凝胶渗透色谱法

分离原理是高分子在溶剂的淋洗下，通过装有多孔物质为填料的色谱柱时，由于填料有一定的孔率分布，除溶剂分子在孔中可自由出入外，高分子则按自己的流体力学体积大小以不同的程度往孔里渗透，分子量小的渗透到孔里去的几率和深度都比大分子的大，随分子尺寸的增大，分子在通过凝胶渗透色谱柱(GPC柱)的整个过程中所经历的行程变短，停留时间减小。由此，大的分子最先淋出，于是高分子按分子尺寸的大小顺序得到分离。[2]

聚合物的力学性能是指聚合物材料受力后的力学响应，一般用抗张强度、剪切强度、撕

裂强度等表征。高聚物作为材料使用时应具有必要的力学性能，力学性能比其它性能更重要。

[3]

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

试剂：苯乙烯，过氧化苯甲酰(BPO)，聚乙烯醇(PVA1799)，甲醇，氯仿，无水氯化钙，氢氧化钠，乙醇，正丁基锂,羧甲基纤维素钠（CMC）

仪器：电动搅拌器，氮气瓶，油泵，螺旋夹，橡皮塞，翻口橡皮塞，电加热套，250mL

三口瓶，回流冷凝管，250mL分液漏斗，250mL烧杯，100mL烧杯，50mL量筒，10mL量筒，注射器，注射针头，无水无氧操作系统，玻璃棒，玻璃管，过滤瓶(50mL)，布氏漏斗(4cm)，注射器(10mL，50mL，各2支，公用)，电炉

1.2 实验步骤

1.2.1单体的纯化以及引发剂的精制[4]

1．苯乙 …… 此处隐藏：3119字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……