悬浮聚合制备甲基丙烯酸酯类聚合物

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摘要...3

目录...4

1.引言...5

2.实验...6

2.1实验试剂与仪器设备.6

2.1.1仪器设备..6

2.1.2实验试剂..6

2.2悬浮聚合成粒原理.7

2.3悬浮聚合合成生产路线.7

2.4反应方程式及反应步骤.8

2.4.1反应方程式如下..8

2.4.2反应步骤..8

3.实验结果分析9

3.1温度对反应的影响.9

3.2搅拌速度对反应的影响.9

3.3分散体系对反应的影响.9

3.4制备不同环氧含量的聚合物...11

3.5AIBN/Thio对反应产物分子量的影响12

3.6不同反应溶剂对产物的影响...14

3.7反应产物的表征...14

3.7.1傅里叶红外光谱(FT-IR)分析14

3.7.2核磁氢谱（1

HNMR）分析图：..15

3.7.3凝胶渗透色谱（GPC）分析16

4.结论.17

参考文献.17

致谢18
1.引言高分子聚合物在很多非常重要的领域里如航空航天、环境保护等都有着广泛的应用。作为一种新型物质，它们具备一些传统材料所不及，具有广泛应用价值的优异性能。同时在人们的日常生活中，由高分子材料制作而成的用品也已经成为了人们生活中不可或缺的一部分。可以说高分子材料的出现为人类带入了一个新纪元。它的出现同样也深刻地改变了整个世界的面貌，改变了人类的生活方式，为人类的生产生活带来了新的可能性与力量。自然界本身也存在着多种多样的高分子化合物，但是它们的应用性能普遍不佳。因此，我们需要通过特定的聚合反应来合成具有特定优异性能的聚合物。很多低分子的化合物即单体可以通过多种形式的聚合反应生成了最终的产物即高分子聚合物，对聚合反应进行细致的研究是制备不同种类聚合物的基础。想合成特定结构和性能的聚合物，对聚合反应的控制能力也是关键与重点。为了更加科学有效地进行研究，我们需要对聚合反应进行分类。目前聚合反应主要有两种分类方案。其中的一类由美国科学家P. J. Flory 在 20世纪 50 年代时提出的。他依据聚合反应的机理和动力学，将其分为逐步聚合和连锁聚合两大类[1]。逐步聚合的特征是低分子单体转变为高分子聚合物的过程是逐步缓慢进行的，每步的活化能和速率大致相等[2]。在逐步聚合过程中，体系是由单体和一系列分子量不一的同系聚合物组成的。连锁聚合则开始于活性种，活性种包括自由基，阴离子，阳离子。这些由引发剂形成的活性中心可以引发单体聚合，直至活性中心失去活性。通过这样的方式，单体便形成了一个个高分子聚合物。依据活性种的不同，我们可以将连锁聚合再细分为自由基聚合，阴离子聚合，阳离子聚合。在三者之中，人们对自由基聚合反应机理的研究与了解最为深入。在现实的生产中，聚合反应需要通过特定的过程（即聚合方法）加以操作。很多已经可以大规模工业化生产的高分子材料均是通过相应的烯类单体通过自由基聚合反应得到的。如果依据单体在介质中的分散状态来加以分类，那么主要就有四种方法进行自由基聚合：本体聚合、悬浮聚合、溶液聚合、乳液聚合。体系中只存在单体的聚合反应称为本体聚合，反应体系大多数为液相。溶液聚合是把单体和引发剂溶解在适当的溶剂中进行的反应。由于存在溶剂，物料混合与传热均比较容易。乳液聚合则是将单体以乳液的状态下分散在水介质中进行聚合反应。单体以小液滴的形式悬浮于水中的聚合方法被称为悬浮聚合。一般情况下，四种方法各有优缺点，采用不同的聚合方法对同一单体实施聚合操作而得到的聚合物在性能上也存在一定程度的差异，因此，如果我们想要达到具有理想性能的聚合物，我们必须要采用最合理的聚合方法。悬浮聚合体系中的主要组份有单体、引发剂、水、以及分散剂。悬浮聚合的反应机理、动力学与本体聚合一致。分散剂分散在水中。在外部的搅拌作用下，单体液滴分散成更小的单体液滴，随着反应的进一步加深，单体小液滴逐渐变成了最终的产物即聚合物固体小粒子。相较于其他三种聚合方法，悬浮聚合有着显著的优点。整个悬浮聚合体系的粘度低，因此容易控制温度，解决反应中的传热问题；一般意义上，悬浮聚合得到的产品的分子量比溶液聚合高；它的杂质含量比乳液聚合少；悬浮聚合的后处理工序相较于溶液聚合与悬浮聚合简单，因此可降低生产成本。当然，悬浮聚合反应也存在着一些问题，但是瑕不掩瑜，总而言之，悬浮聚合在实际生产中有着广泛的应用。例如，我们可以通过悬浮聚合制备可作为特殊功能材料与特定物质载体的聚合物软微球[3]，制备可解决河流、海洋污染的高吸油性树脂[4]，制备出广泛应用于导电材料、磁性材料等领域的聚合物/蒙脱土纳米复合微球[5]等等。自由基聚合反应中，单体的含量，引发剂的含量，温度等对整个反应都有着巨大的影响。以悬浮聚合进行的自由基反应也不例外。悬浮聚合的关键问题是悬浮粒子的控制。悬浮聚合中所用的单体是非水溶性的，它们在水中只有万分之几到千分之几的溶解性。因此，要想使单体以液滴的形式分散在水相中，就必须借助外力的作用。即我们需要对反应施加搅拌作用，但使单体均匀、稳定地分散在水中，单纯地依靠搅拌是难以起到作用的。在悬浮聚合过程中，当反应从开始进行了一段时间后，单体液滴会具有粘性。如果此时两个液滴相碰撞的话，它们很容易就黏在一起。此时的外在的搅拌作用反而会有助于液滴相互之间的粘结作用。因此，在反应中加入分散剂就成为了必需的行为。液滴表面会覆盖着一层分散剂形，这样粘结作用就会大大减弱。当反应进一步进行时，转化率进一步提高，液滴基本变成了固体粒子，粘性作用大大减弱，粘结情况消失。甲基丙烯酸甲酯（MMA）的分子式为C5H8O2，分子量为 100.12。甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）的分子式是C7H10O3，分子量为142.15，不溶于水。GMA分子内含有环氧基团，是一种功能单体，常与其他单体进行共聚合反应制得带有环氧基团的聚合物大分子。而环氧基团是一种活泼的基团，通过进一步的大分子反应将聚合物转变为各种功能高分子聚合物[6-7]。不少学者对 GMA 交联共聚合体系进行了深入而细致的研究[8-10]。MMA 与 GMA 两种化学物质在一定的条件下可以发生共聚反应，反应产物是一种二元无规共聚物的反应性线性分子，具备广泛的应用前景。本文探究了温度，搅拌速度，分散体系， GMA 含量， AIBN/Thio等条件的改变对悬浮聚合反应所带来的影响。