实验一 过氧化苯甲酰的精制及苯乙烯的精制

高 分 子 化 学 实 验 报 告 08高分子材料与（1）班 刘奕杉 0814121024 刘 莹 0814121025 实验 过氧化苯甲酰的精制及苯乙烯的精制 过氧化苯甲酰的精制 实验目的 （1） 了解过氧化苯甲酰的基本性质和保存方法. （2） 掌握过氧化苯甲酰的精制方法. 实验药品及器材 药品：过氧化苯甲酰、 氯仿、 甲醇 仪器：烧杯、 布氏漏斗、 长劲漏斗、 玻璃棒。 实验装置 实验原理 过氧化苯甲酰为白色结晶性粉末,熔点103~106 摄氏度,溶于乙醚、丙酮、氯仿和苯，易燃烧，受撞击、热、摩擦是会爆炸。常用的过氧化苯甲酰由于长期的保存部分分解了因此在用于聚合前要进行精制,通常采用重结晶法,在结晶过程中温度过高会爆炸，注意控制温度。 溶剂 溶解度（g/100ml） 溶剂 溶解度（g/100ml） 石油醚 0.5 丙酮 14.6 甲醇 1.0 苯 16.4 乙醇 1.5 氯仿 31.6 甲苯 11.0 实验步骤及现象 实验步骤 实验现象 步骤分析 误差分析 （1）室温下在100ml 烧杯中加入 2．5gBPO 和10ml 氯仿，慢慢搅拌， 使之溶解 粉末逐渐溶解，溶液呈现淡黄色 由上可知，BPO 易溶解于氯仿中，杂质不溶于氯仿； 烧杯未清洗干净，烧杯上有少量固态残渣遗留，导致原本应为乳白色的溶液呈淡黄色。 (2) 溶液过滤，滤液直接滴入 25ml 甲醇中 过滤后溶液澄清，呈淡黄色，烧杯壁有少量白色晶体出现，滴入甲醇后精制无晶体析出，降温后有白色针状晶体析出。 不溶杂质被除去 BPO 在甲醇中的溶解度比在氯仿中的小的多，氯仿挥发后BPO 析出。 降温后溶解度降低，有晶体析出。 过滤时机未把握好，过滤速度欠佳，（若过滤过快，较难形成理想针状晶体；速度过慢，氯仿挥发，晶体堵塞滤纸或漏斗。）滴加甲醇时滴加速度过快，降温前未形成晶体。 (3) 将上一步骤的溶液用布氏漏斗抽滤，用甲醇5ml 洗1 次，抽 干。 产品为白色细小针状晶体，混有少量白色粉末状物质。 布氏漏斗上有白色晶体残留，滤液为淡黄色。 利用抽气泵使抽滤瓶中的压强降低,达到固液分离的目的 转移药品时烧杯内晶体未能完全转移且布氏漏斗上有晶体残留，导致最后所得晶体减少。 （4）将所得产品烘干称重 （5）产品保存于棕色瓶 避光，防止BPO 分解 产率计算 实际产量：0.59 产 率：w=（0.59/2.5）*100%=23.6% 产率较低的原因：1 在过滤时，因为氯仿易挥发，以致溶解在其中的BPO被 析出，黏附在漏斗和烧杯壁上而使产品的产量下降； 2 在冷却结晶的过程中，由于甲醇的挥发带走了少量的BPO使其粘附在杯壁上而损失； 3 有许多产物未形成晶体，过滤时进入滤液损失。 实验思考题 1 为什么BPO 需要精制？ 答：BPO 做为聚合反应的引发剂，BPO 的纯度、量的多少会大大影响聚合反应进程和产物的质量而常用的过氧化苯甲酰由于长期的保存部分分解了，会存在一定量的杂质，因此在用于聚合前要进行精制。 2 影响溶质溶解度的因素有什么，为何用改变溶剂的方法进行重结晶。 答：影响溶剂性质，温度，压强。过氧化苯甲酰易燃烧，受撞击、热、摩擦是会爆炸，因此不可用改变温度的方法进行重结晶；BPO 在氯仿中溶解度相对较大、甲醇中较小，由于BPO 在氯仿中的溶解度远大于在甲醇中的溶解度，因此可以使BPO 析出，可以用改变溶剂的方法进行重结晶。 3 精制BPO为何要用甲醇和氯仿，而不用其他溶剂？ 答：由于BPO 在氯仿中的溶解度远大于在甲醇中的溶解度，BPO 溶解在氯仿中后，再将溶液滴入甲醇中，可以使BPO 析出。而选用其他的溶剂没有选用甲醇和氯仿这两种有效，如丙酮和乙醚对BPO有诱发分解作用，使BPO 失去其引发剂的作用，故不适合作重结晶的溶剂。 4 该实验除杂质时为何用常压过滤？过滤需注意什么？ 答：氯仿挥发很快，如果采用抽滤，氯仿挥发的更快，产品会析出，吸附在杂质中，会使产量大幅度降低。要控制好过滤速度，由于氯仿挥发很快，如果慢过滤的话，氯仿挥发掉，BPO 析出吸附在玻璃棒和烧杯壁上，并与杂质混在一起，不易被分离出来，使最终的产率下降；但如果过滤太快，溶液浓度迅速变大，晶体之间的距离小，升值相互碰撞导致晶型较小。 5 为什么要滤液滴到甲醇中，反过来行吗？ 答：由于BPO 在氯仿中的溶解度远大于在甲醇中的溶解度，用滤液滴到甲醇中，此时甲醇的量多，而氯仿的量很少，有利于BPO 从氯仿中析出；反过来，用甲醇滴滤液，BPO 也可以析出，但在刚开始的时候，甲醇滴到滤液中，甲醇的量很少，无法使BPO 从氯仿中析出，当加入的甲醇的量增加到一定的量时，此时由于时间长氯仿挥发的多和甲醇的量多，从而使BPO 从氯仿中析出，用这种方法时间过长，不利于晶体的成型，结成的晶形不是很理想。在滤液滴到甲醇中的时候，应慢慢滴加，这样有利于晶体的析出，而且在滴加的过程中不能用玻棒搅拌，若用玻棒搅拌，会破坏晶体的晶形，使其不能形成针状晶体。 6 为何产品晶型较小甚至会有粉末状存在？ 答：首先在常压过滤时，滤纸吸附些许滤液，只是溶剂粘在滤纸上进而导致堵塞滤纸，使得滤液迟迟不能滤下，此时滤液内的溶剂浓度变大，晶体之间距离减小，相互碰撞最后导致晶型较小。其次，在冷却降温析出晶体的过程中，多次移动试剂瓶且在抽滤前未能使晶体完全静置最后导致晶型偏小。 7 为什么还需5ml甲醇洗涤抽滤产物？ 答：BPO易溶于甲醇且不会引入杂质，甲醇洗涤可进一步除去杂质，使产物更加纯净。 苯乙烯的精制 实验目的 （1） 了解苯乙烯的储存及精制方法。 （2） 掌握减压蒸馏的方法。 实验原理 苯乙烯为无色或淡黄色透明液体。沸点145.2摄氏度。 为了防止苯乙烯在储存或运输过程中发生自聚，通常在苯乙烯中加入阻聚剂，实验室通过减压蒸馏的方法来降低苯乙烯的沸点，从而在温度不是很高苯乙烯不发生聚合的情况下精制苯乙烯。 苯乙烯阴离子聚合的活性中心能与微量的水，二氧化碳，氧气，酸，醇等物质反应而导致失去活性，因此精制苯乙烯前需将阻聚剂去除，在出去过程中混入的水分。方法主要有物理与化学两种。物理吸附是用多孔性物质与水接触，从而把水分吸附在空隙中，通常采用0.5纳米的分子筛。化学方法是加入某些物质与水反应，然后再将生成物除去。也可以将两种方法结合来使用。如本实验除去阻聚剂的苯乙烯现在分子筛浸泡再加入氢化钙，在高纯度氮气保护下进行减压蒸馏，收集所需的组分。 苯乙烯沸点与压力的关系如下： 沸点 18 30.8 44.6 59.8 69.5 82.1 101.4 122.6 145.2 压力/kpa 0.67 1.33 2.66 6.32 7.98 13.30 26.6 53.3 101.0 压力/mmHg 5 10 20 40 60 100 200 400 760 实验药品及仪器 药品：苯乙烯 氢化钙 仪器：500ml三口瓶 水浴锅 直形冷凝管 接液瓶 铁架台 实验装置 实验步骤及现象 （1） 按实验装置图将仪器装好，然后再加药品前开通抽气泵检查装置的气密性。此时真空度处于-0.09~0.00为好。 （2） 向500ml三口瓶中加入250ml苯乙烯，设定水浴锅温度为75摄氏度。先水浴一段时间在开动真空泵，加热，反复3次。 （3） 开动真空泵后，每隔几分钟通过调整毛细管上方的橡胶管来控制毛细管的进气量。 （4） 在试验大约开始半小时开始出现馏分，收集前馏分大约十几毫升放入回收瓶内，再继续收集纯馏分。当馏分不再馏出时将水浴锅温度慢慢升高，约升到九十多度左右。在整个蒸馏过程中前馏分馏出速度比纯馏分要快。 （5） 实验结束后要先把抽气泵的抽气管拔掉在关抽气泵开关以此来防止倒吸。为防止苯乙烯自聚，需将精制好的苯乙烯在纯氮的保护下放进冰箱保存。 实验分析 1 为何要采用减压蒸馏来精制苯乙烯？ 答：因为苯乙烯在常压或加热等条件下会发生自聚现象，减压蒸馏可以降低苯乙烯沸点，使其在温度不是很高的情况下蒸馏出，且能很好的防止其自聚。 2 实验为何用毛细管而不采用沸石？ 答：加热时烧杯中的液体会向上冲，从而造成了一个个冒出来的“喷泉”，剧烈时甚至会溅出伤人，而沸石能够有效的阻止液体的向上冲，使加热时液体能够保持平稳。 但沸石本身防沸量有限，而本实验需要长时间进行。而毛细管与大气相连接，空气可以持续不断的进入，因此可以弥补沸石的不足。 3 在减压蒸馏时为何用水浴锅加热而不是直接加热？ 答：用水浴锅加热可以使苯乙烯受热均匀，加入直接加热会受热不均匀而导致局部受热，最后很可能会爆聚。 4 实验应注意那些？ 答：（1）为了保证实验装置的气密性，要涂凡士林及红泥。 （2）不能再三口瓶中加沸石，且要经常观察毛细管的进气量。 （3）要先抽气在加热。 （4）实验结束时要先拔掉抽气管，在关掉真空泵，以此来防止水的倒流。