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材料科学实验[1]
材料科学实验
实验一丝朊—聚丙烯腈系接枝共聚物的制备
一、实验目的
1.掌握链转移引发的自基型均相接枝共聚反应；2.
学会鉴定接枝共聚物的简单方法。二、实验原理
接枝共聚反应是制备接枝共聚物的主要方法。接枝共聚
物大分子主链和支链组成，它们可以是不同的均聚物，也可
以是不同的共聚物。本实验采用链转移引发的自基型均相接
枝共聚反应，以丝朊为骨架聚合物，丙烯腈为单体制得丝朊
-聚丙烯腈系接枝共聚物。
在接枝共聚反应中使骨架聚合物大分子链产生活性中
心是实现接枝共聚反应的关键。根据活性中心的性质，可分
为自基型、阳离子型和阴离子型接枝共聚反应。本实验以60%
氯化锌溶液为溶剂，采用过硫酸铵-亚硫酸氢钠(SBS)氧化-
还原引发体系，使丙烯腈向丝朊(SP)进行接枝共聚。下列反
应式概要地描述了反应过程。
引发体系分解产生初级自基反应：
22S2O8HSO3SO4SO4HSO3
HOHSO4OH
2(以下将SO4，OH，HSO3均简写为R)
初级自基向丝朊的链转移反应：R+SP→RH+
SP(2)
丝朊大分子上生成支链的链引发反应：SP+AN→
SP—AN(3)丝朊大分子进行接枝的链增长反应：
SP-AN+nAN→SP-PAN(4)丙烯腈均聚合的链引发、
链增长反应：R+AN→RAN(5)RAN+
NAn→PAN(6)PAN向丝朊链转移生成均聚物和SP：
PAN+SP→SP+PAN(7)SP-PAN向丝朊、PAN链转移
生成接枝产物和SP、PAN：
SP-PAN+SP→SP+SP-PAN(8)SP-PAN+PAN
→PAN+SP-PAN(9)
SP-PAN可参加下列偶合终止反应生成接枝产物：
SP-PAN+PAN→SP-PAN(10)SP-PAN+RAN→
SP-PAN(11)SP-PAN+R→SP-PAN(12)
SP-PAN可参加形成交链产物的偶合终止反应：
2SP-PAN→SP-PAN-SP(13)SP-PAN+SP→
SP-PAN-SP(14)
PAN可参加下列偶合终止反应生成均聚物：
PAN+PAN→PAN(15)PAN+R或RAN→PAN
(16)
显然，反应式、、、、、、有利于支链的形成，反应式、、、
则有利于均聚物的形成，反应式、形成交链产物，反应式、
在分别生成均聚物
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材料科学实验
和接枝产物的同时，又对接枝共聚和均聚有作用。总之，
在采用链转移引发的接枝共聚反应中都伴有均聚物的生成，
故除用接枝率指标外，还需用单体的接枝效率来评价接枝共
聚反应。
接枝率＝接枝后的增重骨架高聚物原重×100％
单体的接枝效率＝
消耗于接枝的单体重消耗于聚合的单体总重×100％
本反应体系的接枝效率可高达97%左右。于丝朊不溶于
二甲基甲酰胺，腈纶不溶于10%氯化钙甲酸溶液，因此SP—
PAN系接枝共聚物不溶于上述两种溶剂，而该两种溶剂恰好
是腈纶和丝朊的良溶剂，故可利用溶解性不同而鉴别。三、
实验仪器及药品
仪器：三口烧瓶250ml，烧杯150ml，量筒10m