碘量法在苯乙烯乳液聚合中的应用

陈小敏

摘 要：文章通过实验对比不同量乳化剂对聚合反应速度和产物的相对分子质量的影响，介绍了碘量法在苯乙烯乳液聚合中间接测定反应程度，用化学分析的方法去测定聚合物单体的残余含量。

关键词：苯乙烯，碘量法，乳化剂

中图分类号：TQ316.334 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）17-0173-02

苯乙烯乳液聚合是指苯乙烯借助乳化剂和机械搅拌，使苯乙烯单体分散在水中形成乳液，再加入引发剂引发单体聚合的反应过程。它与其它的聚合类型反应机理有所不同，乳液胶束是聚合的主要场所，而聚合的生成物是带有胶体特征的聚合物胶乳。

乳化剂是乳液聚合中的主要组分，当乳化剂水溶液超过临界胶束浓度时，开始形成胶束。

采用碘量法测定反应后乳液中单体的含量，可以间接计算乳液聚合的反应程度，为测定苯乙烯乳液聚合的聚合度提供了一种简单、快捷的方法。

1 实验部分

1.1 化学试剂

苯乙烯（CP），过硫酸钾（AR），油酸钠（AR），氯化铝，氢氧化钠，乙醇，去离子水，10%碘化钾溶液，0.5%淀粉指示剂，0.5%十二烷基硫酸钠溶液，20%硫酸溶液，硫代硫酸钠标准溶液（0.1065 mol/L），溴—溴化钾标准溶液（CBr2=0.1056 mol/L）。

1.2 仪 器

三口瓶，回流冷凝管，电动搅拌器，恒温水浴，温度计，量筒，移液管，烧杯，布氏漏斗，抽滤瓶，水泵，分析天平（感量0.0001 g），250 ml碘量瓶，50m l移液管，50 ml碱式滴定管。

1.3 原 理

①乳液聚合主要在乳化剂作用下形成的胶束和乳胶粒内进行，乳胶粒的形成有胶束成核与均相成核两种方式。

乳液聚合通常分为四个阶段：分散初期阶段，乳胶粒生成阶段，乳胶粒长大阶段，聚合完成阶段。

随着反应的进行，由于Trommsdroff效应，苯乙烯乳液聚合速率常常出现中后期加速现象，直至反应把苯乙烯消耗完。化学反应方程式如下：

②苯乙烯单体中碳碳双键与溴进行加成反应，所消耗的量通过碘化钾和硫代硫酸钠进行氧化还原反应测得。化学反应方程式如下：

1.4 实验步骤

本实验分两组进行，第一组乳化剂用量为0.3000 g ；第二组乳化剂用量为0.6000 g；乳化剂选用油酸钠。

引发剂的配制：每两组分别在100 ml烘干的干净小烧杯中共称取K2S2O8样品0.3200 g+0.0200 g，用吸量管准确加入去离子水或蒸馏水，充分溶解，使引发剂的浓度达到0.1000 g K2S2O8/100 mlH2O。

向装有搅拌装置、冷凝装置和温度计的250 ml三口圆底烧瓶中加入50 ml蒸馏水和乳化剂，用吸量管移取1 ml 10%的NaOH溶液。开动搅拌装置并对圆底烧瓶进行水浴加热，待乳化剂溶解后，烧瓶内温度达80 ℃左右，用吸量管准确加入10 ml K2S2O8溶液及10 ml苯乙烯单体于烧瓶内，快速升温至90+1℃，并保持在此温度下反应90 min，然后终止聚合反应。

将反应完的乳液倒入250 ml大烧杯中，加2 g氯化铝，开动搅拌装置，快速搅拌使乳液凝聚。然后采用布氏漏斗吸滤，吸滤后的PS用80 ℃左右热水洗涤至用浓度为1%的AgNO3溶液检查无Cl—为止，滤液备用。洗涤干净的PS再用25 ml乙醇浸泡1 h，再二次抽滤并用20 ml乙醇洗涤PS并回收洗涤的乙醇，然后把抽干的聚合产物置于60 ℃的烘箱中烘干，最后称重、并计算转化率。

准确称取上述吸滤后的滤液5 g（精确到0.0001 g），加入已有30 ml 0.5%十二烷基硫酸钠溶液的碘量瓶中，用移液管加入50 ml溴—溴化钾标准溶液（CBr2=0.1056 mol/L），震荡、摇匀。继续分别加入20 ml 10%碘化钾溶液，20 ml 20%硫酸溶液，盖好瓶盖，轻轻摇匀后进行水封，置于暗处反应10 min，然后用浓度为0.1065 mol/L的Na2S2O3标准溶液滴定，快速滴定至近终点再加入3 ml 0.5%淀粉指示剂，继续滴定至蓝色刚好消失。平行测定三次，并做空白试验。

1.5 计算公式

①最终的转化率=（固含量—不挥发组分量）/单体量

2 结果与讨论

2.1 实验结果

采用传统的直接重量法和间接的碘量法对不同量的乳化剂作用下的苯乙烯聚合反应的程度进行了试验，得到的结果见表1。

从表1可以看出，直接重量法测定的结果与化学分析碘量法的结果非常的接近，说明化学分析在苯乙烯乳液聚合的反应程度计算方面是可行的，为测定苯乙烯的聚合反应提供了另一种方法。

2.2 实验结果的影响因素

①实验中加入0.5%十二烷基硫酸钠溶液是作为一种表面活性剂和分散剂，可促进苯乙烯乳液的分散。

如不加该溶液，在实验过程中试样分散不均匀，会影响终点判断和结果准确性。

②由于单质碘不稳定，所以实验过程中必须暗反应，而且需要快速滴定，这样指示剂的颜色变化会对最后的结果造成一定的影响。

③在反滴定过程中，应在滴定接近终点时加入淀粉溶液，防止较多的单质碘被淀粉包住，影响终点的确定。

参考文献：

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