聚合物分质量的测定

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1、实验15甲基丙烯酸甲酯的本体聚合及相对分子质量测定一、实验目的1．了解本体聚合的原理，掌握有机玻璃的制备方法。2．认识烯类单体本体聚合的特点和难点，加深对自由基链式聚合中自动加速效应的理解。3．掌握封闭式毛细管黏度计的使用方法，掌握实验数据的作图处理方法。4．熟悉用乌氏黏度计测定相对分子质量的基本技能。二、实验原理1．合成原理甲基丙烯酸甲酯在过氧化苯甲酰引发剂存在下进行聚合反应生成聚合物。CHCH33nHCC[]HCC22nOCOCHOCOCH332．黏度法测定相对分子质量的原理黏度是流体抗拒流动的程度，是流体分子间相互吸收而产生阻碍分子间相对运动能力的量度，即

2、流体流动的内部阻力。物质在外力作用下，液层发生位移，分子间产生摩擦，对摩擦所表现的抵抗性称为绝对黏度，简称黏度，黏度的国际单位制单位为帕斯卡秒（Pa·s）；厘米克秒制单位为泊（P）。高分子物质的特性黏度定义为[]ηη=lim/c。它是用ln(ηsp/c)对c作图，该直线的外推spc→0－1值即为特性黏度[η]，其量纲为dL·g。式中ηsp为增比黏度，c为聚合物溶液的质量浓度，单－1位为g·mL。增比黏度ηsp=(η－ηs)/η=(t－ts)/ts。式中，η、ηs分别为聚合物溶液和纯溶剂的黏度；t、ts分别为用黏度计测定的聚合物溶液和纯溶剂的流出时间，单位是s。在

3、分析测试中，将样品溶解在特定溶剂中，配成一定浓度的聚合物溶液。保持恒温，用黏度计分别测定纯溶剂和溶液的流出时间，即可得到试样的增比黏度ηsp和相对黏度ηr(ηr=t/ts)。2通过测定的增比黏度，用哈金斯方程式ηsp/c=[η]+k′[η]c可以计算它的特性黏度。式中，k′为哈金斯常数。通过实验，可以确定不同溶剂的哈金斯常数。另外，还可以通过测定得到的相对黏度ηr计算确定特性黏度，其计算式为[η]=0.25(ηr－1+3lnηr)/c=F/m，其中，m是称取的聚酯样品质量，单位是mg。为方便计算，把不同相对黏度ηr所对应的F值制表，通过查表可以得到与不同ηr值对

4、应的F值。特性黏度与聚合物分子的质量相关，Mark和Houwink提α出了聚合物分子质量与特性黏度间的经验式：[η]=KM，通过这个关系式可以根据特性黏度计算聚合物的分子质量。其中，K和a是一定温度下某聚合物溶剂体系的特征性指数，它们取决于聚合物在溶液里的形态，它是聚合物链段与溶剂分子间相互作用力的反映。K和a值需要通过实验确定。从它们所得的平均数值比较接近黏均分子质量。三、主要仪器与试剂1．仪器乌贝路德黏度计，恒温槽，停表1只，洗耳球1个，容量瓶（100mL、50mL）。2．试剂甲基丙烯酸甲酯（AR），三氯甲烷（AR），过氧化苯甲酰（AR）。四、实验步骤安全预

5、防：聚甲基丙烯酸甲酯具有很强的粘性，容易固化，避免直接接触衣物和皮肤；装过聚甲基丙烯酸甲酯的试管、烧杯及其他仪器要及时用冷水冲洗，以防固化；若试样固化，可用三氯甲烷将其溶解后再用冷水冲洗。1．聚甲基丙烯酸甲酯的制备量取32mL甲基丙烯酸甲酯（即30g），称取0.015g（甲基丙烯酸甲酯质量的0.05%）过氧化苯甲酰，将过氧化苯甲酰和单体加入到锥形瓶中。将该锥形瓶套上回流装置并用水浴加热，水浴的温度保持在86～87℃之间并连续加热60～90min（由于加入不同阻凝剂的原因，甲基丙烯酸甲酯生产厂家不同所需恒温的时间也不同。），体系稍呈黏稠状时，取出锥形瓶并用冷水冷却

6、一会(大致到40℃左右)。将锥形瓶中产品的一部分倒入预先烘干洗净的模子（或小试管）中密封，移入50℃的烘箱中放置2～3d，每天观察两次产品在固化中的变化，看是否有气泡出现等。2～3d后，再在110～120℃处理1h，使聚合达到完全，冷却后脱模。2．用黏度法测定聚甲基丙烯酸甲酯的相对分子质量称烧杯的质量并称10g的上一实验的成品，用三氯甲烷稀释该聚合物并用100mL的容量瓶配成浓度为10％的溶液。取3个50mL的容量瓶，并编号1、2、3，分别用移液管量取25、17.5、12.5mL10%的上述溶液，均定容至50mL，分别配成浓度为5%、3.3%、2.5%的溶液。将

7、黏度计固定在铁架台上，并放入20℃的恒温水浴箱中至恒温（温度可在30℃左右改变）。加入三氯甲烷于黏度计中预热5min，（见黏度计使用）用手指压住C，用洗耳球把液体吸入到刻度a线之上，松开指母，当液体流经刻度a线处，立刻按下秒表开始计时至b处则停止计时。计下液体流经a，b之间所需的时间。重复三次，偏差应小于0.2s，取平均值。乌式黏度计的使用：用移液管吸取一定体积待测液，由A管注入黏度计中，在C管处用洗耳球打气，使溶液混合均匀，恒温15min，进行测定。测定方法如下：将C管用拇指捂住使之不通气，在B管处用洗耳球将溶液从F球经D球、毛细管、E球抽至G球2/3处，松开

8、拇指，让C管通大气，此时