王玉丹，尹奮平

(西北民族大學(xué) 化工學(xué)院，甘肅 蘭州 730030)

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苯乙烯與甲基丙烯酸甲酯共聚物競聚率的測定

王玉丹，尹奮平*

(西北民族大學(xué) 化工學(xué)院，甘肅 蘭州 730030)

目的：合成St-MMA單體體系的共聚物，分別采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法和雙波長法測定競聚率.方法：用紫外吸光光度法分別測定共聚物在波長為260 nm，270 nm的吸光度，繪制共混物摩爾比-吸光度標(biāo)準(zhǔn)曲線，用截距斜率法計(jì)算競聚率.雙波長法先直接求出共聚物的含量組成，同樣再用截距斜率法計(jì)算.結(jié)果：標(biāo)準(zhǔn)曲線法波長為260 nm時(shí)r1=0.733 7，r2=0.311 2，波長為270 nm時(shí)r1=1.105 9，r2=0.607.雙波長法得r1=6.748 8，r2=0.704 9.結(jié)論：該法操作簡便、精密度高、重現(xiàn)性好,適于St-MMA共聚物競聚率的測定.

競聚率；紫外吸光光度法；苯乙烯；甲基丙烯酸甲酯

采用本體聚合方法聚合St-MMA的共聚物，具有產(chǎn)物純度高、單位反應(yīng)器體積產(chǎn)量高、可直接成型等優(yōu)點(diǎn)[1].化學(xué)反應(yīng)式如下：

苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物的英文名稱是styrene-methyl methacrylate copolymer,簡稱MS[2].生產(chǎn)企業(yè)，國內(nèi)有上海高橋化工廠，國外的有日本三菱孟山都化成公司.在用途方面，與ABS共混，可以有效提高ABS的熱變形溫度；與聚丁二烯共混，可以明顯改善其沖擊性能.在工業(yè)生產(chǎn)中，測定競聚率的方法很多，主要可以分成兩個(gè)步驟：步驟一主要是測定共聚物的組成或殘留單體量；步驟二用動(dòng)力學(xué)計(jì)算法計(jì)算共聚的競聚率.測定共聚物的組成主要的方法有紫外光譜法、元素分析法、紅外光譜法、滴定法，測定殘留單體量方法是氣相色譜法[3].用途最廣泛的是紫外吸光廣度法.此法測定結(jié)果準(zhǔn)確可靠，出結(jié)果速度快、測定成本低，適合用于樣品量多的測定.

1　儀器與試劑

數(shù)顯智能型恒溫水浴鍋 (上海波洛實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司),測速電動(dòng)攪拌器(上海艾牧生物科技有限公司 ),循環(huán)水式多用真空水泵 (河南省太康科教器材廠),電熱鼓風(fēng)干燥箱(上海波洛實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司),電子天平(上海民橋精密科學(xué)儀器有限公司 ),紫外分光光度計(jì)(北京普析通用儀器有限責(zé)任公司 ).

氫氧化鈉(NaOH)(化學(xué)純,天津市白世化工有限公司 ),丙酮(化學(xué)純,天津市白世化工有限公司),過氧化二苯甲酰(BPO)(化學(xué)純天津市白世化工有限公司 ),甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(化學(xué)純,上海中秦化學(xué)試劑有限公司), 苯乙烯(St)(化學(xué)純,天津市凱信化學(xué)工業(yè)有限公司 ),氯化鈣(化學(xué)純,天津市凱信化學(xué)工業(yè)有限公司 ),聚乙烯醇(1.5%,自制).

2　方法與結(jié)果

2.1St-MMA體系的共聚

表1單體投料量與單體摩爾濃度比

取5支試管按1～5編號按照表1投料量先加入新制(PMMA)單體，引發(fā)劑(BPO)0.3 g，固體物質(zhì)全部溶解于(PMMA)單體中，再分別一一加入7 g，6 g，5 g，4 g，3 g的(St)單體，搖勻.放水浴鍋中20分鐘，冷卻，分別倒入裝有12 mL的甲醇燒杯中，使共聚產(chǎn)物沉淀，抽濾干燥至恒重，保存待用.

2.2標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

1) 取4個(gè)50 mL的容量瓶，洗凈、干燥，分別編號Ⅰ號、Ⅱ號、Ⅲ號、Ⅳ號， 并用分析天平稱取PMMA 0.021 g，0.039 g，0.062 g，0.079 g，再按同樣的方法稱取聚苯乙烯均聚物0.081 g，0.059 g，0.040 g，0.021 g，分別按順序裝到容量瓶中，轉(zhuǎn)化為摩爾比將結(jié)果匯總.

2) 分別向Ⅰ號、Ⅱ號、Ⅲ號、Ⅳ號容量瓶加入30 mL的丙酮，使混合物溶解，輕輕搖動(dòng)一段時(shí)間后，靜置，待到固體物質(zhì)全部溶解，再滴加丙酮溶劑至刻度.

3) 紫外吸光度的測定.使用TU-1901紫外分光光度計(jì)[4]，先檢測光度計(jì)是否正常，然后將待測樣品的空白溶液(丙酮溶劑)置2個(gè)石英吸收池中，做空白溶劑校正.再分別測定Ⅰ號、Ⅱ號、Ⅲ號、Ⅳ號容量瓶中溶液的吸光度A.將結(jié)果數(shù)據(jù)匯總.

4) 用1和3的結(jié)果繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，見圖1.可得波長為260 nm的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y=11.008x，相關(guān)系數(shù)R2=0.9972，(R2的值越接近1，說明線性擬合越準(zhǔn)確),波長為270 nm的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y=13.482x，相關(guān)系數(shù)R2=0.9901[5]，即為260 nm、270 nm波長下的共混物摩爾組成對吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程.

圖1　共混物摩爾組成對吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.3St-MMA共聚產(chǎn)物吸光度的測定及計(jì)算摩爾組成

1) 取5個(gè)干燥潔凈的25 mL的容量瓶5個(gè)，洗凈、干燥，分別編號1、2、3、4、5號，并用分析天平秤取5組ST-MMA共聚物0.050 g，分別置于1、2、3、4、5號容量瓶，再分別加入15 mL的丙酮，使混合物溶解，輕輕搖動(dòng)一段時(shí)間后，靜置.待到固體物質(zhì)全部溶解，再滴加丙酮溶劑至刻度.

2) 共聚物紫外吸光度的測定.按照共混物的測定方法，用1 cm厚度的石英吸收池，分別測定1號、2號、3號、4號、5號共聚物溶液在波長為260 nm、270 nm的吸光度.

3) 按照標(biāo)準(zhǔn)曲線中紫外吸光度的測定方法，測定聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯在波長為260 nm，270 nm的吸光度.

2.3.1測定波長為260 nm競聚率的計(jì)算

由圖2得，所求的方程為y=-0.311 2x+0.733 7，R2=0.794 4 得Y=-r2X+r1得r1=0.733 7，r2=0.311 2，所測得的ST-MMA二元共聚體系St單體、PMMA單體的競聚率分別為0.311 2，0.733 7.

2.3.2測定波長為270 nm競聚率的計(jì)算

圖2　共聚物在波長為260 nm時(shí)競聚率截距斜率曲線

圖3　共聚物在波長為270 nm競聚率截距斜率曲線

由圖3得，所求的方程為y=-0.607x+1.1059，R2=0.8657,即Y=-r2X+r1,得r1=1.1059，r2=0.607則所測得的ST-MMA二元共聚體系St單體、PMMA單體的競聚率分別為0.607，1.105 9.

2.3.3雙波長法求競聚率

由圖4可得，所求的直線方程為y=-6.753 8x+0.705 7，R2=0.997 4即Y=-r2X+r1,得r1=0.705 7，r2=6.753 8則所測得的ST-MMA二元共聚體系St單體、PMMA單體的競聚率分別為6.753 8，0.705 7.

3　結(jié)論

圖4　雙波長法求競聚率截距斜率曲線

在70 ℃的溫度下，BPO為引發(fā)劑，采用本體共聚合方法，聚合ST-MMA體系.投料比分別為0.445 7、0.693 3、1.040 0、1.560 0、2.426 7(MMA/ST).波長260 nm的紫外吸光度法測得競聚率為r1=0.733 7，r2=0.311 2.波長270 nm時(shí)測得競聚率為r1=1.105 9，r2=0.607.采用雙波長法測得競聚率為r1=6.753 8，r2=0.705 7.可見不同的測定條件所對應(yīng)的競聚率不同，可進(jìn)一步考慮條件對結(jié)果的影響.在此，應(yīng)該考慮不同測定的波長對吸光度的測定引起的誤差大小不同，實(shí)驗(yàn)前可先確定最優(yōu)的測定波長，或可以采用最大吸收對應(yīng)的波長.不同的處理方法，結(jié)果也不相同，每個(gè)結(jié)果都存在意義.

[1] 曾惜春.李宗清編.口腔醫(yī)用高分子[J].湖北醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，1987，04:22-23.

[2] 杜強(qiáng)國等主編. 塑料工業(yè)手冊·苯乙烯系樹脂[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社, 2004.304.

[3] 朱明華，胡坪.儀器分析(第四版)[M].北京：高等教育出版社，2012.281-288.

[4] 潘祖仁.高分子化學(xué)(第五版) [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013.132.

[5]﹝加﹞ernard Liengme著. Microsoft Excel在科研與工程中的應(yīng)用[M].葛蘊(yùn)珊，陳薇譯.北京：中國林業(yè)出版社,2003.105-117.

2016-05-02

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王玉丹(1990—)，女，河南周口市人.

O631.3

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1009-2102(2016)02-0006-04