聚醋酸乙烯酯的合成(溶液聚合):实验原理

溶液聚合一般具有反应均匀、聚合热易散发、反应迅速、温度易控制以及分子量分布均匀等优点。但在聚合过程中存在向溶剂的链转移反应,使产物分子量降低,因此,在选择溶剂时必须注意溶剂的活性。各种溶剂的链转移常数差异很大,水为零,苯较小,卤代烃较大。一般应根据聚合物分子量的要求选择合适的溶剂;另外还要注意溶剂对聚合物的溶解性能,选用良溶剂时反应为均相聚合,可以消除凝胶效应,遵循正常的自由基动力学规律;选用沉淀剂时,则成为沉淀聚合,凝聚效应显著。产生凝胶效应时,反应自动加速,分子量增大;劣溶剂的影响介于其间,影响程度随溶剂的优劣程度和浓度而定。

本实验以甲醇为溶剂,进行醋酸乙烯酯的溶液聚合。根据反应条件,如温度、引发剂量与溶剂等的不同,可得到分子量从2000到几万的聚醋酸乙烯酯。聚合时,溶剂回流带走反应热,体系温度平稳。但由于溶剂的引入,大分子自由基和溶剂易发生链转移反应使分子量降低。

H+CH3OHCH2OCOCH3→ktrSCH2→CH2+H2OHOCOCH3

CHOCOCH3H2OH+CH2→kpHOCH2CH2→HOCOCH3

聚醋酸乙烯酯适于制造维尼纤维,分子量的控制是关键。由于醋酸乙烯酯自由基活性高,容易发生链转移,反应大部分在醋酸基的甲基处,形成支链或交联产物。除此之外,还向单体与溶剂等发生链转移反应。所以在选择溶剂时,必须考虑到对单体、聚合物与分子量的影响,从而选取合适的溶剂。

温度对聚合反应也是一个重要的因素。随温度的升高,反应速度加快,分子量降低,同时引起链转移反应速度增加,所以选择适当的反应温度,对保证聚合物的质量也是重要的。

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