实验一丙烯腈溶液聚合之欧阳史创编

实验1 丙烯腈的聚合

一、

时间：2021.02.10 创作：欧阳史 二、 目的和要求

了解和掌握丙烯腈自由基聚合的原理及方法。

三、 实验原理

丙烯腈聚合反应属于链锁聚合反应，链锁聚合反应一般由三个基元反应组成。

a)

链的引发

i. ii.

引发剂分解成初级自由基（R·） 自由基引发单体变成单体自由基： R·+CH2=CH－CN R－CH2－CH－CN

自由基 丙烯腈单体分子 单体自由基

b)

链的增长

单体自由基和单体不断加成形成高分子活性链。

R－CH2－CH· + CH=CH R－C2H－CH－CH2－CH·

CN CN CN CN

R－CH－CH－CH－CH2－HC·+CH2=CH－CN CN CN R－CH2－CH－CH2－CH－CH2－CH·

欧阳史创编 2021..02.10

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CN CN CN

R－(CH2－CH)n－1－CH2－CH· + CH2 = CH

CN CN CN

R－(－CH2－CH－) n－CH2－CH·

CN CN

c)

链的终止

最终高分子活性链发生双基终止（偶合或歧化终

止），活性消失，形成高分子化合物。 偶合

偶合

R－(－CH2－CH－) n－CH2－C H· + ·CH－CH2－(－CH－CH2－)－R

CN CN CN CN

R－(－CH2－CH－) n－CH2－CH－CH－CH2－(－CH

－CH2－) n－R

CN CN CN CN 或者：

R－(CH2－CH) n－CH2－CH + CH－CH2－(CH－CH2)－R

CN CN CN CN R－(CH2－CH) n－CH2－CH2 + CH-CH－(CH－CH2) n－R CN CN CN CN

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总反应式如下： 引发剂

nCH2=CH －(CH2－CH) n－ 50－60℃

CN CN

丙烯腈（单体） 聚丙烯腈（高聚

物）

四、 仪器和药品

1．试剂： 丙烯腈、浓硫酸、过硫酸钾、硫代硫酸钠。 2．仪器： 三口烧瓶（250ml）、温度计（0～100℃）、冷凝器、搅拌装置。

（实验装置图见图1-1）

五、 实验步骤

在三口烧瓶里装入蒸馏水125ml ，随后加入丙烯腈12.5ml ，并搅拌，观察其互溶情况，然后依次将浓硫酸15～25滴 ，2％过硫酸钾（K2S2O8）溶液25ml和10％硫代硫酸钠（Na2S2O3）溶液5ml ，加入烧瓶中，并继续搅拌，溶液很快出现乳色，表示反应已经开始。反应温度将逐渐上升，约到40℃时进行水浴加热，使反应温度维持在60℃左右，约0.5hr达到反应终点，最后进行过滤，以分出聚丙烯腈粉膏状物质。洗涤、过滤，放置表面皿中烘干、称重，计算产率。

纯粹的聚丙烯腈为白色粉末状物质，不溶于水，比重为

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1.14～1.15，220～230℃时软化，并同时进行分解。

图1－1 丙烯腈聚合实验装置

1－电炉； 2－铁架台； 3－三口烧瓶； 4－温度计；

5－冷凝管； 6－搅拌器； 7－控温仪；8－调速器

六、 思考题

游离基（自由基）型连锁聚合反应的历程和实质如何？其内因和外因是什么？试以丙烯腈聚合反应加以说明。

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