材料科学实验[1]

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1、实验一丝反一聚丙烯月青系接枝共聚物的制备一、实验目的1・掌握链转移引发的自市基型均相接枝共聚反应；2.学会鉴定接枝共聚物的简单方法。二、实验原理接枝共聚反应是制备接枝共聚物的主耍方法。接枝共聚物大分子市主链(骨架)和支链组成，它们对以是不同的均聚物，也可以是不同的共聚物。木实验采川链转移引发的自由基型均相接枝共聚反应，以丝肌为忡架聚合物，丙烯月青为单体制得丝航-聚丙烯靖系接枝共聚物。在接枝共聚反应中使骨架聚合物人分子链产生活性中心是实现接枝共聚反应的关键。根据活性中心的性质，可分为自由基型、阳离子型和阴离子型

2、接枝共聚反应。木实验以60%氯化锌溶液为溶剂，采川过硫酸钱(APS)-亚硫酸氢钠(SBS)氧化-述原引发体系，使丙烯臍向丝航(SP)进行接枝共聚。下列反应式概耍地描述了反应过程。引发体系分解产生初级自由基反应：S2Oj-+HSO；-^SO；•+SO亍+HSC)3•(])—H2°>hso;+RH+SP-(2)丝航大分子上生成支链的链引发反应：SP-+AN->SP—AN・(3)丝航大分子进行接枝的链增长反应：SP-

3、AN*十nAN->SP-PAN*(4)丙烯睛均聚合的链引发、链增长反应：R・+AN-RAN-(5)RAN*+NAn->PAN*(6)PAN*向丝航链转移生成均聚物和SP•:PAN・+SP->SP・+PAN(7)SP-PAN•向丝航、PAN链转移生成接枝产物和SP・、PAN-:SP-PAN・+SP-SP・+SP-PAN(8)SP-PAN・+PAN-PAN*+SP-PAN(9)SP-PAN•可参加下列偶合终止反应生成接枝产物：SP-PAN•+PAN--SP-PAN(10)SP-PAN•+RAN--SP-PAN(1

4、1)SP-PAN・+R*—SP-PAN仃2)SP-PAN-可参加形成交链产物的偶合终止反应：2SP-PAN*-SP-PAN-SP(13)SP-PAN・+SP・-SP-PAN-SP(14)PAN-4参加下列偶合终止反应生成均聚物：PAN*+PAN*—PAN(15)PAN*+R•或RAN・—PAN(16)显然,反应式(2)、(3)、(4)、(8)、(10)、(11)、(12)有利于支链的形成,反应式(5)、(6)、(15)、(16)则有利于均聚物的形成，反应式(13)、(14)形成交链产物，反应式(7)、(9)在

5、分别生成均聚物和接枝产物的同时，乂对接枝共聚和均聚有作用。总之，在采用链转移引发的接枝共聚反应中都伴有均聚物的生成，故除用接枝率指标外，还需用单体的接枝效率來评价接枝共聚反应。接枝率=接枝JT7l'l勺增重x100%骨架高聚物原重单体的接枝轴率=消耗丁接枝的单休帀；X100%消耗于聚合的单体总重本反应体系的接枝效率可高达97%左右。由于丝肮不溶于二甲基甲酰胺，睹纶不溶T10%氯化钙甲酸溶液，因此SP-PAN系接枝共聚物不溶于上述两种溶剂，而该两种溶剂恰好是腊纶和丝肮的良溶剂，故可利川溶解性不同而鉴別。三、实验

6、仪器及药品仪器：三口烧瓶250ml,烧杯150ml,量筒10ml、100ml各1个，移液管51、2个，试管10m12个,电子恒温水浴锅1个，搅拌器1个，温度计100°C1个，方玻片2块，不锈钢铁子1把。试剂：丙烯MAN,氯化锌，过硫酸钱APS,亚硫酸氧钠SBS,二甲基甲酰胺DMF,甲酸，氯化钙，蚕丝SP,聚丙烯MPAN,四、实验步骤1.丝肮-聚丙烯脂系接枝共聚物的制备(1)按图1安装聚合反应装置。图1接枝聚合反应装置图1.三口烧瓶；2.搅拌器；3.温度计(2)60%氯化锌溶液的配制：用150ml烧杯称78.3

7、g氯化锌,加入52.2g蒸馅水，用玻璃棒搅拌使氯化锌完全溶解。(3)丝肮溶解：称3.5g丝航放入己配制好的60%氯化锌溶液中，川玻璃棒不断搅拌，溶解时用恒温水浴锅加热，恒温水浴温度控制在50°C—55°C,使丝肮全部溶解，没有块状为止，将溶解好的丝肮倒入安装完毕的聚合反应装置的三口烧瓶中，打开搅拌器进行搅拌，并用冷水降温，温度降至30°C以下。(4)接枝聚合反应：在不断搅拌状态下，将10ml丙烯腊和10%过硫酸较溶液0.8ml先后加入丝月元溶液中。搅拌3min，再加入10%亚硫酸氢钠溶液lml,这时接枝共聚反

8、应开始，反应体系温度不断升高，反应过程不用水浴加热。在不断搅拌下反应30min,每隔3min记录一次反应温度。(1)接枝共聚物薄膜的制备：将反应后的三口烧瓶卸卜一，倾倒少量聚合液l-2g于方玻片的光而上，川另一块方玻片的光面紧压后慢慢移开，将铺有聚合液的方玻片浸入PH为2的盐酸溶液屮使薄膜凝固，然后川清水冲洗，将冲洗后的薄膜放入95°C烘箱中干燥45mine1.丝航-聚内-烯膳系接枝共聚物的鉴定在两