本實驗所用的量熱器是很易破碎的,使用時應(yīng)極其小心.在學(xué)生使用前,量熱器應(yīng)裝好;為保證儀器正常地使用有幾點(diǎn)應(yīng)檢查:在儀器底部的500毫升燒瓶內(nèi)(見圖5-1)應(yīng)放有約300毫升四氯化碳和幾塊沸石以防爆沸;量熱器管中應(yīng)放幾塊沸石,用新蒸餾過的四氯化碳充滿一半,并放在量熱器中;量熱器管應(yīng)放在盡可能接近內(nèi)腔的底部,但仍留有能使天平充分?jǐn)[動的余地.若量熱管放得不正確,應(yīng)告知實驗室教師.
實驗開始時,先使燒瓶中的四氯化碳回流.調(diào)節(jié)變壓器,使回流蒸氣上升到夾套的上部,但低于儀器的頂口(見圖5-1(g)處).在放入單體管前,量熱器至少應(yīng)回流一小時使體系達(dá)到平衡.每5分鐘記錄一次量熱器管的重量以測定在這段時間內(nèi)四氯化碳的減重.若在重量上有微小的漂移,這在實驗中是應(yīng)考慮到的,因為在反應(yīng)停止后也存在相同的漂移.如果發(fā)生不規(guī)則的或迅速的重量減小,則應(yīng)請教實驗室教師.
用瓦斯-氧氣吹玻璃用的噴燈將一根13×100毫米的Pyrex玻璃試管制成反應(yīng)容器.帶上玻璃吹制用的有色目鏡,濾掉對眼有害的鈉光后,轉(zhuǎn)動倒立的試管,在離試管頂1/2英寸處用火焰加熱直到開始可以拉長.從火焰上拿開試管,并用鑷子幫助拉長到原來的兩倍.應(yīng)制得一約1/16英寸直徑的長頸試管(見圖5-1).
當(dāng)試管充分冷卻后,章住它的頂部,直接用一小的、強(qiáng)烈的火焰加熱管的側(cè)面直到開始燒紅為止.從火焰上拿開熱試管,用一尖的碳棒壓燒軟的管壁,使產(chǎn)生圓錐形的槽,深度相當(dāng)于試管的半徑.重復(fù)制作6到8個相似的槽.在管周冷卻前,不要在靠近前一槽處加熱.經(jīng)重新加工的試管增加了反應(yīng)容器的表面積,這樣可進(jìn)行更有效的熱交換.
取7克蒸餾過的甲基丙烯酸甲酯(這由老師供給,原先貯藏在電冰箱里)和3克蒸餾過的四氯化碳(同樣由老師供給)在一個小錐形瓶中稱重.加0.0350克過氧化苯甲酰到這混合物中;搖動混合物至過氧化物溶解,傾斜反應(yīng)容器管,將單體溶液順著管壁緩慢地傾入到管中,裝滿到細(xì)頸下面為止,注意不要漫過頸部.也可用醫(yī)用毛細(xì)滴管或注射器注入溶液.放一毛細(xì)管或注射器針伸到反應(yīng)器的底部,用一緩慢穩(wěn)定的氮?dú)饬魍ㄟ^溶液,大約通2分鐘(除去會導(dǎo)致阻聚的氧).取去毛細(xì)管,將反應(yīng)容器交給實驗室教師.如果沒有在含有揮發(fā)性可燃液體存在下進(jìn)行封管操作的經(jīng)驗,不要自己封反應(yīng)容器.應(yīng)在封閉管的上部做一個鉤,以便放入量熱器內(nèi).
將反應(yīng)容器與封管時拉下的玻璃一起稱量后,移開支持量熱器管的天平盤,把量熱器管降到量熱器內(nèi)腔的底部.同時,用線綁住反應(yīng)容器,沉入量熱器內(nèi),使反應(yīng)容器浸入回流的四氯化碳蒸氣中,但不使冷凝的蒸氣滴入量熱器管.1分鐘后,移回天平盤,恢復(fù)量熱管的正確位置.將熱的反應(yīng)容器沉到量熱器管內(nèi),并解掉線.將懸掛的量熱器管放到量熱器的中間,使它不碰到量熱器壁,適當(dāng)調(diào)節(jié)簡易分析天平,測出懸掛的試管和它所裝東西的重量,用一3英寸見方的聚乙烯板蓋在量熱器的頂部,這板有部分剖開并有一小洞允許懸掛線自由通過;這個蓋可減少空氣對流.
隨著體系的減重,天平應(yīng)經(jīng)常調(diào)整,每隔5分鐘應(yīng)記錄一次失重,這樣對較快速的反應(yīng)也可得到準(zhǔn)確的記錄.聚合明顯停止后,重量的測量至少還應(yīng)繼續(xù)一個半小時以便得到重量漂移的修正.
為了保證所用單體在實驗前沒有聚合,應(yīng)測量所用單體的折光指數(shù),純甲基丙烯酸甲酯的nD25為1.4120.因為聚合物的折光指數(shù)是1.489,可以假定每聚合1%,單體的折光指數(shù)就增加8×10-4.若發(fā)現(xiàn)單體的折光指數(shù)明顯與1.4120有偏差,應(yīng)適當(dāng)調(diào)整樣品重量或用新蒸的單體.
儀器 量熱器是由一外徑2英寸、至少長15英寸的Pyrex玻璃管構(gòu)成(見圖5-1).在主要管靠近頂部接一陰性24/40標(biāo)準(zhǔn)磨口接頭,使其角度為45°.一根1.5英寸外徑玻璃管在一端拉細(xì)并封上;在封端處做一小孔(0.25英寸);這根玻璃管在11英寸處截齊,燒成喇叭口并接到2英寸直徑管的頂部.在連接處再接一根10英寸長1.75英寸外徑的玻璃管.在內(nèi)夾套底部下面幾英寸處將2英寸管收細(xì),并接上一陽性24/40標(biāo)準(zhǔn)磨口接頭.加上冷凝管,500毫升燒瓶,電加熱套與變壓器,以及合適地懸掛起量熱器管,就組成量熱器.
量熱器管是由一圓邊的18×150毫米試管制成的.在它頂部的兩邊分開180°處做兩個玻璃鉤.這管子掛在一簡易分析天平(Ohaus C.G.312型)上,天平放在一小木臺上,使它可以伸出桌子.用帶兩個圈的細(xì)線連接天平與量熱器管:第一個圈通過松動天平盤的中心螺絲接于天平盤的下邊,第二個圈通過第一個圈提供的一環(huán)狀末端和第二個圈鉤在量熱器管上.這樣安排可使管子垂直懸掛.
除量熱器外,還需要一根13×100毫米Pyrex試管,一個瓦斯-氧氣噴燈及附屬件.一臺分析天平與一臺恒溫折光儀.
化學(xué)試劑 新蒸餾的甲基丙烯酸甲酯,蒸餾過的化學(xué)純四氯化碳與過氧化二苯甲酰.