聚乙酸乙烯酯的合成、化学改性、表面及性能测试.doc

1、高分子现代实验技术（实验报告）题目：聚乙酸乙烯酯的合成、化学改性、表面及性能测试学生姓名： XXXX学号： XXXXXX所在院系： XXXXX专业名称： XXXXX级别： XXXXX指导教师： XXXXXXXX0目 录摘 要Abstract引言 .21 药品及仪器 .31.1 药品 .31.2 仪器 .32 实验部分 .42.1 原料的精制 .42.1.1 乙酸乙烯酯的精制 .42.1.2 偶氮二异丁腈的精制 .52.2 溶液聚合 .62.2.1 乙酸乙烯酯:偶氮二异丁腈=1525.917:1（摩尔比） .62.2.2 乙酸乙烯酯:偶氮二异丁腈=1525.917:2（摩尔比） .82.3 乳液

2、聚合 .82.4 粘度法测定聚乙酸乙烯酯的黏均分子量 .102.5 聚乙酸乙烯酯的醇解 .152.5.1 高醇解醇解度 .152.5.2 低醇解度醇解 .162.6 聚乙酸乙烯酯醇解度的测定 .163 结果与讨论 .173.1 粘度法测聚合物分子量实验结果总结 .173.2 XRD 实验结果总结 .183.3 拉力实验结果总结 .183.3.1 木块拉力实验测试 .183.3.2 PVAc 膜和 PVA 膜拉力实验测试 .203.4 凝胶渗透色谱法（GPC）实验结果总结 .213.5 H1-NMR 实验结果总结 .221总结 .23参考文献 .24附录表 .25聚乙酸乙烯酯的合成、化学改性、表

3、面及性能测试0聚乙酸乙烯酯的合成、化学改性、表面及性能测试学生：李成才（指导老师：左彪 赵福刚）（浙江理工大学理学院化学系）摘 要聚乙酸乙烯酯（PVAc）为常用的胶黏剂之一，以乙酸乙烯酯（VAc）为单体进行聚合，聚合方法有溶液聚合、乳液聚合。溶液聚合时改变引发剂的用量从而得到不同分子量的产物，但分子量皆在十万以下，乳液聚合则可得到分子量十万以上的产品。聚乙酸乙烯酯（PVAc）经过化学改性可得到不同产物，其中聚乙酸乙烯酯（PVAc） 经过醇解可得到聚乙烯醇（PVA），醇解时改变溶剂以及催化剂碱的用量从而导致聚乙酸乙烯酯（PVAc）醇解度变化 1-3。通过粘度法测其粘均分子量、凝胶渗透色谱（GPC

4、）、NMR、X RD 、拉力实验以及粘结实验对所得部分产物进行性能测试。关键词:聚乙酸乙烯酯；溶液聚合；乳液聚合；化学改性；聚乙烯醇；性能测试Synthesis、Chemistry modification 、Characterization and Performance Testing of PVAcStudent:LI Chengcai（Faculty Adviser:ZUO Biao、ZHAO Fugang）（ Department of Chemistry，ZheJiang Sci-Tech University）AbstractPoly vinyl acetate （PVAc） i

5、s one of the commonly used adhesive.In this paper,as the main monomer, vinyl acetate （VAc ） was used to prepare PVAc with solution polymerization and emulsion polymerization method. We can control the polymer molecular weight by changing the initiator percentage during the solution polymerization, a

6、nd it molecular weight is in the following about 100000, but it can be obtained more than 100000 during the emulsion polymerization.Different product have producted through chemical modification of PVAc. PVA was producted by PVAc alcoholysis reaction, and the degree of alcoholysis have changed with

7、the 浙江理工大学 2015 级研究生高分子现代实验技术实验报告1solvent and the catalyst alkali percentage. The part of the product performance of PVAc and PVA were tested by the viscosity method measuring its viscosity all molecular weight、Gel Permeation Chromatography （GPC）、NMR、XRray Detection、 strain relief test and adhesive

8、experiment.Keywords:Polymer Vinyl Acetate（PVAc）;Solution Polymerization;Emulsion Polymerization;Chemistry Modification;Polyvinyl Alcohol（PVA）;Performance Testing引言聚乙酸乙烯酯（PVAc）乳液主要用于制备日常生活中常用的白乳胶，其粘度系数与其分子量紧密相关。在溶液聚合过程中为了得到不同分子量的产物，通常控制引发剂的用量，但得到的产物分子量在十万以下。为了得到更高的分子量，通常采用乳液聚合，所得分子量在十万以上，从而产物粘性增强。由于聚

9、乙烯醇（PVA ）不能由乙烯醇直接聚合所得，通常 聚由乙酸乙烯酯（PVAc）醇解得到。早期 PVA 又主要用来生产维尼纶。我国从 60 年代初开始生产PVA，发展较快，产量现已跃居世界第二位，由于 PVA 无毒、价格便宜，又有大量可用于化学改性的羟基，可以进一步加工，得到适应不同要求的改性产品4。聚乙烯醇（PVA）则广泛用作包装薄膜材料，同时也是重要的膜分离材料。此外，对 PVA 进行缩醛改性是制备维尼纶纤维的主要方法。 PVAc 的制备及其下游产物 PVA 和 PVA 缩甲醛（PVF）的开发具有很好的实际应用前景，并且PVA 不能由乙烯醇直接聚合而得，生产 PVA 只能由 PVAc 醇解得到

10、。理解影响 PVAc 及其下游产物性能的各种因素对于相关产品的开发以及相应聚合物制备及改性机理的认识具有重要意义。本实验以聚乙酸乙烯酯的合成与醇解，以及醇解物的缩醛改性为主线，利用不同的聚合方法（溶液聚合与乳液聚合）制备聚乙酸乙烯酯，加深理解聚合方法对聚合物分子量及其分布的影响。对聚合、醇解以及缩醛反应的相关产物进行结构表征及性能测试，重点理解产物性能和结构之间的内在关系。聚乙酸乙烯酯的合成、化学改性、表面及性能测试21 药品及仪器1.1 药品1.1.1 乙酸乙烯酯精制的药品乙酸乙烯酯，10% Na2CO3 溶液，饱和 NaHSO3 溶液，去离子水，无水MgSO4，对苯二酚1.1.2 偶氮二异

11、丁腈的药品偶氮二异丁腈（分析纯），95%乙醇（工业）1.1.3 溶液聚合的药品乙酸乙烯酯，无水乙醇，偶氮二异丁氰（AIBN），邻苯二甲酸二丁酯，丙酮，去离子水1.1.4 乳液聚合的药品乙酸乙烯酯，聚乙烯醇，十二烷基磺酸钠，OP10，过硫酸铵，NaHCO 3，去离子水，邻苯二甲酸丁酯，无水工业酒精，丙酮1.1.5 粘度法测定聚乙酸乙烯酯的黏均分子量的药品合成的聚乙酸乙烯酯样品（溶液聚合与乳液聚合），丙酮1.1.6 聚乙酸乙烯酯的醇解的药品聚乙酸乙烯酯（乳液聚合），1% NaOH/CH3CH2OH 溶液，2% NaOH/CH3CH2OH 溶液，无水乙醇1.1.7 聚乙酸乙烯酯醇解度的测定的药品聚乙

12、烯醇（乳液聚合醇解），去离子水，0.5molL -1 NaOH 溶液，0.5molL -1 HCl 溶液， 0.01molL-1 NaOH/CH3CH2OH 溶液，酚酞试剂1.1.8 性能表征药品四氢呋喃（THF），重水（D 2O），氘代氯仿（CDCl 3）1.2 仪器1.2.1 乙酸乙烯酯精制的仪器500mL 三口烧瓶，沸石，刺型分馏柱，直型冷凝管，0100温度计，50mL 圆底烧瓶， 250mL 圆底烧瓶，250mL 分液漏斗，500mL 磨口锥形瓶，分馏头，浙江理工大学 2015 级研究生高分子现代实验技术实验报告3温度计套管，三通尾接管，真空干燥箱，pH 试纸1.2.2 偶氮二异丁腈的

13、仪器500mL 三口烧瓶，恒温水浴，抽滤瓶，表面皿，真空干燥箱，球形回流管，棕色瓶1.2.3 溶液聚合的仪器250mL 三颈瓶，球形冷凝管，搅拌器，表面皿，100mL 烧杯，250mL 烧杯，三合板片，真空干燥箱1.2.4 乳液聚合的仪器机械搅拌器，回流冷凝管，250mL 四颈烧瓶，100mL 恒压滴液漏斗，恒温水浴，0100温度计，表面皿，纱布，pH 广泛试纸，100mL 烧杯，250mL 烧杯，玻棒，三合板片，真空干燥箱1.2.5 粘度法测定聚乙酸乙烯酯的黏均分子量的仪器乌氏黏度计，恒温槽，秒表，洗耳球，止血钳，5mL 移液管，10mL 移液管，25mL 容量瓶1.2.6 聚乙酸乙烯酯的醇

14、解的仪器恒温水浴，机械搅拌器，500mL 三颈瓶，球形冷凝管，0100温度计，100mL 恒压滴液漏斗，布氏漏斗，表面皿，100mL 量筒，250mL 磨口锥形瓶1.2.7 聚乙酸乙烯酯醇解度的测定的仪器回流冷凝管， 酸式滴定管，250mL 磨口锥形瓶，恒温水浴1.2.8 性能表征仪器X射线衍射仪，凝胶渗透色谱仪，核磁共振仪2 实验部分2.1 原料的精制2.1.1 乙酸乙烯酯的精制1 实验步骤（1）搭好如下装置聚乙酸乙烯酯的合成、化学改性、表面及性能测试4图 1 乙酸乙烯酯精馏装置（2）300mL（278.6g）的乙酸乙烯酯（分两次处理），250mL 分液漏斗中，饱和 NaHSO3 溶液充分洗

15、涤两次（每次约 25mL），去离子水洗涤两次（每次约25mL）；10%Na 2CO3 溶液洗涤两次（每次约 25mL），去离子水洗涤至中性，放入干燥的 500mL 磨口锥形瓶中，无水硫酸镁（用量为 0.51g/10mL 液体）干燥 12h（3）干燥过的乙酸乙烯酯，有刺型分馏柱的精馏装置上精馏，收集 7072之间的馏分。称量按下式计算产率； =10%精 制 后 质 量产 率 精 制 前 质 量（4）将馏分放在冰箱里低温（05）储存，待用。2 数据记录及处理表 1 乙酸乙烯酯精制数据乙酸乙烯酯原重量（g） 乙酸乙烯酯精制后重量（g）收率（% ）278.6 166.6 59.592.1.2 偶氮二异

16、丁腈的精制1 实验步骤浙江理工大学 2015 级研究生高分子现代实验技术实验报告5（1）在 250ml 锥形瓶中加入 50ml95%的乙醇，然后在 80水浴中加热至乙醇将近沸腾，边加边搅拌加入 5g 偶氮二异丁腈使其溶解。（2）溶液趁热抽滤，滤液冷却后，即产生白色结晶。若冷却至室温仍无结晶产生，可将锥形瓶置于冰水浴中冷却片刻，即会产生结晶。（3）结晶出现后静置 30min，用布氏漏斗抽滤。滤饼摊于表面皿中，真空减压干燥，然后置于真空干燥箱中常温干燥 24h。称量计算收率；=10%精 制 后 质 量收 率 精 制 前 质 量（4）精制后的偶氮二异丁腈置于棕色瓶中密封，低温（05）保存备用。2 数

17、据记录及处理表 2 偶氮二异丁腈精制数据2.2 溶液聚合2.2.1 乙酸乙烯酯:偶氮二异丁腈=1525.917:1（摩尔比）反应方程式 H2CCHOCOCH3n HCOCOCH3H2CnInitiator1 实验步骤如图示搭好装置。偶氮二异丁腈原重量（g）偶氮二异丁腈精制后重量（g） 收率（ %）5.0 3.5 70聚乙酸乙烯酯的合成、化学改性、表面及性能测试6图 2 聚乙酸乙烯酯溶液聚合装置图250mL 三颈瓶中加入 30mL 无水乙醇、60mL 乙酸乙烯酯、0.075g 偶氮二异丁氰，开始搅拌，至完全溶解，水浴升温 6570，在此温度下反应4h。注：温度至 65后，每 1h，取反应溶液 2

18、g 左右（m 1），去离子水沉淀，丙酮溶解，再水沉淀，沉淀干燥至恒重（m 2）后称重。按下式计算单体转化率：21%10% 干 燥 后 的 质 量单 体 转 化 率 质 量 单 体 重 质 量所 取 溶 液 质 量 反 应 体 系 总 质 量将约 10mL 聚合物溶液取出，加入 0.75g 邻苯二甲酸丁酯，搅拌约 1h，密封保存，测定固含量随后进行黏接实验。（固含量测定：在培养皿（预先称重 m0）中倒入 1g 左右的已配好聚合物溶液并准确记录（m 1），在 120烘箱内烘烤2h，称量并计算干燥后的质量（m 2），测其固体百分含量： 21m%=0%干 燥 后 的 质 量固 含 量 （ 质 量 ） 聚 合 物 溶 液 质 量剩余聚合物溶液倒出，加入去离子水完全沉淀，丙酮溶解后水沉淀，室温晾干，50烘箱干燥，进行后面分析测试。2 数据记录及处理