高分子化学实验教案（1）
一、 实验内容：
高分子化学实验的基础知识和对苯二甲酰氯与己二胺的界面聚合 二、实验目的与要求： 1、 2、
了解高分子化学实验的基础知识；
了解聚合反应装置、聚合体系的除湿除氧技术、常见引发剂的提纯、聚合物的分离与纯化； 3、 4、
掌握界面聚合的基本原理；
掌握苯二甲酰氯与己二胺界面聚合的实施方法和注意事项。
三、 实验教时: 6教时 四、 实验指导
（一）（一）高分子化学实验的基础知识
由于聚合物产量大、品种多、应用广、经济效益高，因此现代高分子工业发展迅猛。并随着与生物学、信息学、医学等多学科的日益交叉渗透，高分子科在人类的经济和社会生活中占据着越来越重要的地位，渗透到许多的科学技术领域和部门。现在每年全球生产约2亿吨聚合物材料，以满足全世界60亿人的各种使用需要。相应地，社会对高分子专业人才的需求量也越来越大，因此越来越多的高校开设高分子方面的专业课程。
高分子化学是一门实验性很强的学科，作为基本技能的训练，高分子化学实验是高分子教学的重要环节。高分子化学与有机化学有着密切的关系，许多高分子化学反应都是在有机化学实验技术的的基础之上，许多操作都有共同之处，但高分子合成毕竟不同于有机合成，对反应的实施与控制有自己的特点，对仪器设备要求也有所不同，因此有必要进行专门的高分子化学实验技能的训练。
1、 2、 3、 4、 5、
聚合反应装置 聚合体系的除湿除氧 单体的纯化与贮存
常见引发剂（催化剂）的提纯 聚合物的分离与提纯
（二）实验室规则
A、 切实做好实验前的准备工作；
B、 进入实验时，应熟悉实验室的电器开关、灭火器材、急救药品的放置位
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置和使用方法；
C、 实验时要遵守纪律、保持安静；
D、 遵从教师的指导，按照实验教科书所规定的步骤、仪器的使用方法、试
剂的用量进行实验
E、 应经常保持实验室的整洁；
F、 爱护公共仪器和工具，使用完后应放在指定的地方，并保持整洁； G、 实验完毕，值日生要清理实验室，并做到关电、关水、关灯、关窗和关
门。
（三）高分子实验室安全知识
由于有机化学实验所用的药品多数是有毒、可燃、有腐蚀性或有爆炸性的，所用的仪器大部分是玻璃制品，所以，在有机化学实验室中工作，若粗心大意，就容易发生事故。如割伤、烧伤，乃至火灾，中毒或爆炸等，必须认识到化学实验室是潜在危险的场所。然而，只要我们经常重视安全问题，提高警惕，实验时严格遵守操作规程，加强安全措施，事故是可能避免的。 （四）实验室的安全守则
A. 验开始前应检查仪器是否完整无损，装置是否正确，在征得指导教师同意之后，才可进行实验。
B. 实验进行时，不得离开岗位，要注意反应进行的情况和装置有无漏气和破裂等现象。
C. 当进行有可能发生危险的实验时，要根据实验情况采取必要的安全措施，如戴防护眼镜、面罩或橡皮手套等，但不能戴隐形眼镜。
D. 使用易燃、易爆药品时，应远离火源。实验试剂不得入口。严禁在实验室内吸烟或吃食物。实验结束后要细心洗手。
E. 熟悉安全用具如灭火器材、砂箱以及急救药箱的放置地点和使用方法，并妥善爱护。安全用具和急救药品不准移作它用。 （五）对苯二甲酰氯与己二胺的界面聚合 1、界面聚合原理
界面聚合是将两种单体分别溶于互不相溶的两种溶剂中，再将这两种溶液倒在一起，在两相界面上进行缩聚反应，聚合物产物不溶于溶剂中，在界面处析出。如己二胺溶于水中，癸二酸溶于氯仿中，放在烧杯内，搅拌，在室温下界面出迅速反应，用玻璃棒拉出纤维，水相中加适量的碱，以中和副产物氯化氢。否则氯
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化氢将与胺结合成盐，使反应减慢。碱过多，又将二酰氯部分水解成羧酸或单酰氯，使聚合速率和分子量降低。 2、界面聚合的优点
（1）界面聚合是一种不平衡缩聚反应，小分子副产物可被溶剂中某一物质所消耗吸收；
（2）界面缩聚反应速率受单体扩散速率控制；
（3）单体为高反应活性，聚合物在界面迅速生成，其分子量与总的反应程度无关；
（4）对单体纯度与功能基等摩尔比要求不严；
（5）反应温度低，可避免因高温而导致的副反应，有利于高熔点耐热聚合物的合成。 3、界面聚合的缺点
1、需要高活性的单体；
2、溶剂消耗大，设备利用率低。 4、本实验原理
对苯二甲酰氯与己二胺反应生成聚对苯二甲酰己二胺，反应式为：
将对苯二甲酰氯溶于有机溶剂（四氯化碳），己二胺溶于水，且在水中加入氢氧化钠来消除聚合反应生成的小分子副产物HCl。将两相混合后，聚合反应迅速在界面进行，所生成的聚合物在界面处析出成膜，把生成的聚合物膜不断拉出，单体不断相界面扩散，聚合反应在界面持续进行。 5、主要药品和仪器
（1）药品 名称 对苯二甲酰氯 己二胺 CCl4 NaOH 水 （2）仪器
带具塞锥形瓶（250mL） 1个
3
用量（g） 1.35 0.77 100mL 0.53 100mL 作用 单体 单体 有机溶剂 中和剂 熔点 79-81℃ 41～42℃ 318℃ 0℃ 沸点 266℃ 204～205℃ 76.8℃ 1390℃ 100℃
烧杯（250mL） 2个 烧杯（100 mL） 2个 玻璃棒 1支 镊子 1把 6、实验步骤
于干燥的250mL锥形瓶中称取1.35g对苯二甲酰氯，加入100mL无水CCl4，盖上塞子，摇荡使对苯二甲酰氯尽量溶解配成有机相。另取两个100mL烧杯，分别称取蒸馏己二胺0.77g和0.53gNaOH，共用100mL水将其分别溶解后倒入250mL烧杯中混合均匀，配成水相。
将有机相倒入250mL干燥烧杯中，然后用玻璃棒紧贴烧杯壁并插到有机相底部，沿玻璃棒小心将水相带入有机相中，马上在界面处观察到聚合物膜的生成。用镊子将膜小心提起，并缠绕在玻璃棒上，转动玻璃棒，将持续生成的聚合物膜卷绕在玻璃棒上。所得聚合物放入盛有200mL1%HCl水溶液中浸泡后，用水充分洗涤至中性，最后用蒸馏水洗涤，压干，剪碎，置真空干燥箱中于80℃真空干燥，计算产率。 7、思考题
1、为什么在水中需加入两倍量的NaOH？若不加，将会发生什么反应？（生成的HCl与己二胺反应成盐）
2、二酰氯可与双酚类单体进行界面缩聚合成聚酯，但却不能与二醇类单一进行界面缩聚，为什么？（双酚类可以与NaOH形成双酚钠盐，二醇类物质不能与NaOH反应）
附录：主要原材料的性质： 1、四氯化碳
四氯化碳又名四氯甲烷(Tetrachloromethane)，英文名：Carbon tetrachloride，化学式CCl4，分子量153.84，CAS号：56-23-5。为无色、透明、具有醚味的油状液体，具氯仿的微甜气味。并具有一种令人愉快的气味。沸点77℃，密度1.595g/cm3(20/4℃)，沸点76.8℃，蒸气压15.26kPa(25℃)，蒸气密度5.3g/L，不易燃烧，易挥发；接触火焰或热的物体表面可分解为二氧化碳、氯化氢、光气和氮气。
2、对苯二甲酰氯
对苯二甲酰氯别名对苯二酰二氯，英文名称Terephthaloyl chloride；
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1,4-benzenedicarbonyl chloride，分子式 C8H4Cl2O2；(ClCO)2C6H4 ，分子量 203.02 ，CAS号 100-20-9，外观为白色固体，密 度 相对密度(空气=1)7.0。蒸汽压 0.01kPa/38℃ ，闪点：180℃，熔 点 79-81℃ ，沸点：266℃。遇水分解。 3、己二胺
己二胺别名1,6-二氨基己烷;1,6-己二胺产品，英文名：1,6-Diaminohexane;Hexamethylene diamine，分子式 NH2(CH2)6NH2 ；CAS号 124-09-4。白色片状结晶体，有氨臭，可燃。熔点41～42℃。沸点204～205℃。相对密度0.883(30/4℃)。粘度（50℃）1.46kPa·s。折射率nD(40℃)1.4498。闪点81℃。 微溶于水（0℃,100ml水中溶解2.0g；30℃，100ml水中溶解0.85g)。难溶于乙醇、乙醚和苯。在空气中易吸收水分和二氧化碳。用作尼龙66, 聚氨酯泡沫塑料的原料及环氧树脂固化剂。
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1 高分子化学实验的基础知识和对苯二甲酰氯与己二胺的界面聚合
