粘法测聚乙烯醇分子量及分子构型实验报告行业资料原子能技术_论文-会议文章.pdf
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1、 广州大学化学化工学院 本科学生综合性、设计性实验报告 实验课程 物理化学实验 实验项目 黏度法测定高聚物的相对分子质量 专业 化学 班级 化学 121 学号 52 姓名 彭丽煌 指导教师及职称 宋建华 开课学期 2014 至 2015 学年 第一 学期 时 间 2014 年 10 月 13 日 实验序号 实验项目 粘度法测聚乙烯醇分子量及分子构型 实验时间 实验室 小组成员 一、实验目的 1、以聚乙酸乙烯酯(PVAc)为原料制备聚乙烯醇(PVA)。2、掌握乌氏粘度计测定溶液粘度的原理和方法,用乌氏粘度计测定自制 PVA被高碘酸盐降解前后的粘均相对分子质量。3、计算 PVA分子链中“头碰头”键
2、和方式的比率。二、实验原理、实验流程或装置示意图 聚乙烯醇的制备原理 聚乙烯醇(PVA)不能直接通过烯类单体聚合得到,而是通过聚乙酸乙烯酯(PVAc)的高分子反应获得的。与水解法相比,经醇解法生成的聚乙烯醇精制容易,纯度较高,产品性能较好,并在较为缓和的醇解条件下进行。PVAc在 NaOH/CH3OH溶液中的醇解的主要反应为:在主反应中 NaOH 仅起催化作用,但是 NaOH 还可能参加反应(副反应):当反应体系中含水量较大时,这两个副反应明显增加,消耗大量的氢氧化钠,从而降低对主反应的催化效能,是醇解反应进行不完全。因此为了避免这些副反应,对分子质量专业化学班级化学学号姓名彭丽煌指导教师及职
3、称宋建华开课学期至学年第一学期时间年月日实验序号实验项目粘度法测聚乙烯醇分子量及分子构型实验时间实验室小组成员一实验目的以聚乙酸乙烯酯为原料制备聚乙烯醇分子链中头碰头键和方式的比率二实验原理实验流程或装置示意图聚乙烯醇的制备原理聚乙烯醇不能直接通过烯类单体聚合得到而是通过聚乙酸乙烯酯的高分子反应获得的与水解法相比经醇解法生成的聚乙烯醇精制容易纯度较高产反应副反应当反应体系中含水量较大时这两个副反应明显增加消耗大量的氢氧化钠从而降低对主反应的催化效能是醇解反应进行不完全因此为了避免这些副反应对一实验方案设计实验步骤现象备注聚乙酸乙烯酯的制备溶液澄清透明一、实验方案设计 分子质量专业化学班级化学学
4、号姓名彭丽煌指导教师及职称宋建华开课学期至学年第一学期时间年月日实验序号实验项目粘度法测聚乙烯醇分子量及分子构型实验时间实验室小组成员一实验目的以聚乙酸乙烯酯为原料制备聚乙烯醇分子链中头碰头键和方式的比率二实验原理实验流程或装置示意图聚乙烯醇的制备原理聚乙烯醇不能直接通过烯类单体聚合得到而是通过聚乙酸乙烯酯的高分子反应获得的与水解法相比经醇解法生成的聚乙烯醇精制容易纯度较高产反应副反应当反应体系中含水量较大时这两个副反应明显增加消耗大量的氢氧化钠从而降低对主反应的催化效能是醇解反应进行不完全因此为了避免这些副反应对一实验方案设计实验步骤现象备注聚乙酸乙烯酯的制备溶液澄清透明实验步骤 现象 备注
5、 1、聚乙酸乙烯酯(PVAc)的制备 在铁架台装好搅拌器、冷凝管,向250ml 三口烧瓶中加入 10ml 甲醇和,开动搅拌,加热回流,使 BPO溶解 溶液澄清透明 再加入 25ml 乙酸乙烯酯,升温至8083,持续反应 23h,此时溶液变得黏稠,冷却结束反应,倒入陶瓷盘中于 60烘箱烘至恒重得到 PVAc;然后取10gPVAc加入40ml甲醇溶解,留待制备聚乙烯醇。液体逐渐变得粘稠,并冷却后能够拉成细丝 2、聚乙烯醇(PVA)的制备 在铁架台装好搅拌器、冷凝管,向250ml 三口烧瓶中加入 50ml50%氢氧化钠甲醇溶液,在 25下缓慢滴加上述实验配好的聚乙酸乙烯酯甲醇溶液,约每2s1 滴,滴
6、加,当反应发现有凝胶块时,应停止继续加料,加大搅拌强度,把凝胶打碎。渐渐有白色乳状粘稠物质生成;剧烈放热 提高醇解温度会使整个实验反应加快进行,但是温度的提高,也会促进醋酸钠的生成(副反应),使氢氧化钠加速消耗,反应不够完全,影响产品质量,而且温度过高,会促使产品脱水变黄。因此醇解实验温度控制在为宜 滴完后在 25下继续搅拌,反应,停止反应,沉淀用乙醇分3次洗涤,烘干至恒重。颜色变浅,瓶里的物质呈凝胶状 2、降解前聚乙烯醇溶液流出时间的测定 称量的聚乙烯醇于一烧杯中,加入 100ml的蒸馏水,搅拌振荡,使开始,固体很难溶解,加热到一定温度和时间,大部分溶解,溶液呈淡黄色 若出现不溶物,用砂芯漏
7、斗过滤。分子质量专业化学班级化学学号姓名彭丽煌指导教师及职称宋建华开课学期至学年第一学期时间年月日实验序号实验项目粘度法测聚乙烯醇分子量及分子构型实验时间实验室小组成员一实验目的以聚乙酸乙烯酯为原料制备聚乙烯醇分子链中头碰头键和方式的比率二实验原理实验流程或装置示意图聚乙烯醇的制备原理聚乙烯醇不能直接通过烯类单体聚合得到而是通过聚乙酸乙烯酯的高分子反应获得的与水解法相比经醇解法生成的聚乙烯醇精制容易纯度较高产反应副反应当反应体系中含水量较大时这两个副反应明显增加消耗大量的氢氧化钠从而降低对主反应的催化效能是醇解反应进行不完全因此为了避免这些副反应对一实验方案设计实验步骤现象备注聚乙酸乙烯酯的制
8、备溶液澄清透明 实验步骤 现象 备注 3、用高锰酸钾降解 PVA及降解后PVA溶液流出时间的测定 用移液管移取上述 PVA 水溶液50ml,加入高碘酸钾于 6070 氧化降解,时间约为1h,冷却至室温。高锰酸钾逐渐溶解,溶液无明显变化 用移液管移取10ml的溶液至黏度计中,用洗耳球吸取溶液至黏度计小球中间,开始释放,至第 1 条刻度线开始计时,第2条刻度线停止,记录时间,重复 3 次,再把溶液稀释至原来的 2/3,1/2,2/5,1/3,测定时间,重复 3 次 实验时间见数据处理部分 每个数据重复测定三次,偏差小于,取其平均值 注意事项:测定时黏度计需要垂直放置,否则影响结果的准确性。实验过程
9、中不要振荡黏度计。黏度计和待测液体的清洁是决定试验成功的关键之一。若是新的黏度计,应先用洗液洗,再用自来水洗三次、蒸馏水洗三次,烘干待用。在醇解实验过程中,每一样药品的量、温度、滴加速度和搅拌速率都要严格控制,不然实验会出现冻胶或是产品变黄,醇解度也要控制得极高,约,不然因不溶于甲醇会出现紫色的副产物。实验能否成功,在于搅拌过程中若出现团块状物,应停止滴加,加快搅拌速度,将团块状物打散,这样实验才能继续进行。因此实验过程中必须保持高强度搅拌,有块状物时停止滴加,加大搅拌力度打碎块状物再继续进行实验。滴加速度保持2s/d,整个实验需要慢慢进行,这样也能防止副反应的进行。由于黏度计的毛细管较细,很
10、容易被溶剂中的颗粒杂质或溶液中不溶解的颗粒杂质所堵塞。为此,测定中所用的溶剂和制备溶液都必须经过砂芯漏斗的过滤。黏分子质量专业化学班级化学学号姓名彭丽煌指导教师及职称宋建华开课学期至学年第一学期时间年月日实验序号实验项目粘度法测聚乙烯醇分子量及分子构型实验时间实验室小组成员一实验目的以聚乙酸乙烯酯为原料制备聚乙烯醇分子链中头碰头键和方式的比率二实验原理实验流程或装置示意图聚乙烯醇的制备原理聚乙烯醇不能直接通过烯类单体聚合得到而是通过聚乙酸乙烯酯的高分子反应获得的与水解法相比经醇解法生成的聚乙烯醇精制容易纯度较高产反应副反应当反应体系中含水量较大时这两个副反应明显增加消耗大量的氢氧化钠从而降低对
11、主反应的催化效能是醇解反应进行不完全因此为了避免这些副反应对一实验方案设计实验步骤现象备注聚乙酸乙烯酯的制备溶液澄清透明度计洗涤一般按照洗液、蒸馏水、干燥的步骤进行,用于洗涤黏度计的液体也必须经过砂芯漏斗的过滤。分子质量专业化学班级化学学号姓名彭丽煌指导教师及职称宋建华开课学期至学年第一学期时间年月日实验序号实验项目粘度法测聚乙烯醇分子量及分子构型实验时间实验室小组成员一实验目的以聚乙酸乙烯酯为原料制备聚乙烯醇分子链中头碰头键和方式的比率二实验原理实验流程或装置示意图聚乙烯醇的制备原理聚乙烯醇不能直接通过烯类单体聚合得到而是通过聚乙酸乙烯酯的高分子反应获得的与水解法相比经醇解法生成的聚乙烯醇精
12、制容易纯度较高产反应副反应当反应体系中含水量较大时这两个副反应明显增加消耗大量的氢氧化钠从而降低对主反应的催化效能是醇解反应进行不完全因此为了避免这些副反应对一实验方案设计实验步骤现象备注聚乙酸乙烯酯的制备溶液澄清透明 为方便,引进相对浓度 c,即 c=c/c0。其中 c 表示溶液的真实浓度;c0表示溶液的起始浓度,由下图可知,=A/c0 粘度和分子量的关系 实验证明,当聚合物、溶剂和温度确定以后,的数值只与高聚物的黏均相对分子质量 M有关,它们之间的半经验关系用方程式表示为=KM,式中,K为比例常数,是与分子形状有关的经验常数。它们都与温度、聚合物、溶剂性质有关,在一定的相对分子质量范围内与
13、相对分子质量无关。对于大多数聚合物来说,值一般在之间,在良溶剂中值较大,接近.溶剂能力减弱,值降低。PVA分子链中键合形式的测定原理 在聚乙烯醇中,一个“头碰头”的键合是一个,乙二醇结构,而乙二醇能被高碘酸盐分解。本文通过黏度法来测定被高碘酸钾处理前后聚乙烯醇的相对分子质量,从而求出“头碰头”键合方式的几率。因为“头碰头”键合的几率分子数的增加数目体系中总的单体数目。又因为分子数的增加数目和体系中总的单体数目与分子量成反比,所以根据:(),式中 和分别为降解前后的平均黏均分子量,就可以计算出聚乙烯醇的“头碰头”键合几率。其中 A为截距,分子质量专业化学班级化学学号姓名彭丽煌指导教师及职称宋建华
14、开课学期至学年第一学期时间年月日实验序号实验项目粘度法测聚乙烯醇分子量及分子构型实验时间实验室小组成员一实验目的以聚乙酸乙烯酯为原料制备聚乙烯醇分子链中头碰头键和方式的比率二实验原理实验流程或装置示意图聚乙烯醇的制备原理聚乙烯醇不能直接通过烯类单体聚合得到而是通过聚乙酸乙烯酯的高分子反应获得的与水解法相比经醇解法生成的聚乙烯醇精制容易纯度较高产反应副反应当反应体系中含水量较大时这两个副反应明显增加消耗大量的氢氧化钠从而降低对主反应的催化效能是醇解反应进行不完全因此为了避免这些副反应对一实验方案设计实验步骤现象备注聚乙酸乙烯酯的制备溶液澄清透明实验装置图:乌氏黏合计 三、实验设备及材料 仪器:铁
15、架台、恒温水浴、乌氏黏度计、移液管(2mL,5 mL,10mL)、机械搅拌器、250 mL三口烧瓶、锥形瓶 试剂:乙酸乙烯酯、引发剂、甲醇、乙醇、石油醚、高碘酸钾、蒸馏水等 分子质量专业化学班级化学学号姓名彭丽煌指导教师及职称宋建华开课学期至学年第一学期时间年月日实验序号实验项目粘度法测聚乙烯醇分子量及分子构型实验时间实验室小组成员一实验目的以聚乙酸乙烯酯为原料制备聚乙烯醇分子链中头碰头键和方式的比率二实验原理实验流程或装置示意图聚乙烯醇的制备原理聚乙烯醇不能直接通过烯类单体聚合得到而是通过聚乙酸乙烯酯的高分子反应获得的与水解法相比经醇解法生成的聚乙烯醇精制容易纯度较高产反应副反应当反应体系中
16、含水量较大时这两个副反应明显增加消耗大量的氢氧化钠从而降低对主反应的催化效能是醇解反应进行不完全因此为了避免这些副反应对一实验方案设计实验步骤现象备注聚乙酸乙烯酯的制备溶液澄清透明 分子质量专业化学班级化学学号姓名彭丽煌指导教师及职称宋建华开课学期至学年第一学期时间年月日实验序号实验项目粘度法测聚乙烯醇分子量及分子构型实验时间实验室小组成员一实验目的以聚乙酸乙烯酯为原料制备聚乙烯醇分子链中头碰头键和方式的比率二实验原理实验流程或装置示意图聚乙烯醇的制备原理聚乙烯醇不能直接通过烯类单体聚合得到而是通过聚乙酸乙烯酯的高分子反应获得的与水解法相比经醇解法生成的聚乙烯醇精制容易纯度较高产反应副反应当反
17、应体系中含水量较大时这两个副反应明显增加消耗大量的氢氧化钠从而降低对主反应的催化效能是醇解反应进行不完全因此为了避免这些副反应对一实验方案设计实验步骤现象备注聚乙酸乙烯酯的制备溶液澄清透明 据。从上图可看出,两条直线的截距不等,故取sp/c c图的截距,即 c0=(c0=1g/100ml),=26 ml g-1;文献值:聚乙烯醇在 25时,=,K=2 10-2 则降解前聚乙烯醇相对分子量为 M=26/(2 10-2)1/=降解后sp/c 对 c作图和r/c 对 c作图的曲线以及直线的相关数据如下所示:从上面四个图课看出,两条直线截距不等,故截距取,即 c0=(c0=1g/100ml),=g-1
18、,文献值:聚乙烯醇在 25时,=,K=2 10-2,则降解前聚乙烯醇相对分子量为 M=(2 10-2)1/=分子质量专业化学班级化学学号姓名彭丽煌指导教师及职称宋建华开课学期至学年第一学期时间年月日实验序号实验项目粘度法测聚乙烯醇分子量及分子构型实验时间实验室小组成员一实验目的以聚乙酸乙烯酯为原料制备聚乙烯醇分子链中头碰头键和方式的比率二实验原理实验流程或装置示意图聚乙烯醇的制备原理聚乙烯醇不能直接通过烯类单体聚合得到而是通过聚乙酸乙烯酯的高分子反应获得的与水解法相比经醇解法生成的聚乙烯醇精制容易纯度较高产反应副反应当反应体系中含水量较大时这两个副反应明显增加消耗大量的氢氧化钠从而降低对主反应
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