Katowice, 19.03.2015 r.
Sprawozdanie z zajęć laboratoryjnych  ćwiczenie 1
Część 1: Polimeryzacja rodnikowa metakrylanu metylu w masie, w różnych temperaturach.
1. Wstęp teoretyczny:
Polimeryzacja metakrylanu metylu przebiega według mechanizmu wolnorodnikowego, który składa
się z 3 etapów:
1. Inicjacja  do mieszaniny reakcyjnej dodaje się inicjator, w celu aktywacji monomeru (M).
Inicjator, którym jest AIBN (2,2'  azoizobutyronitryl), rozpada się pod wpływem
temperatury na rodniki izobutylonitroksylowe (R). Powstały rodnik przyłącza się do
monomeru tworząc rodnik inicjujący:
R + M RM
Szybkość inicjacji zależy od reaktywności monomeru.
2. Propagacja (wzrost łańcucha)  jest to etap polegający na powtarzalnym przyłączaniu się
(addycji) kolejnych cząsteczek monomeru do rosnącego makrorodnika:
RM + M RM (makrorodnik)
2
RM + M RM
2 3
RM + M RM
3 4
Na wzrost łańcucha mają wpływ: reaktywność monomeru, reaktywność rodnika i lepkość
mieszaniny polimeryzującej (im większa lepkość tym trudniej zachodzi polimeryzacja).
3. Zakończenie łańcucha  może przebiegać na drodze rekombinacji (połączenie się 2
makrorodników lub makrorodnika i rodnika), dysproporcjonowania makrorodnika
(przeniesienie atomu wodoru między 2 makrorodnikami, tworzy się 1 związek nasycony i 1
związek nienasycony) lub przeniesienia aktywności łańcucha (jest to międzycząsteczkowa
reakcja, propagujący makrorodnik odczepia atom H od innej cząsteczki np. monomeru lub
rozpuszczalnika). Proces zakończenia łańcucha zależy od: temperatury, ciśnienia, lepkości
środowiska, rodzaju rozpuszczalnika.
2. Opis przeprowadzonego doświadczenia i obserwacje:
Polimeryzację metakrylanu metylu przeprowadzono w 2 temperaturach  70 i 90 �C. Mieszanina
reakcyjna za każdym razem została przygotowana tak samo. Do każdej z 2 probówek dodano po
0,01g AIBN i 1 ml metakrylanu metylu, a następnie umieszczono je w osobnych łaz
niach wodnych
o różnych temperaturach. Reakcję prowadziło się przez 2 h od czasu, gdy temperatura wewnątrz
probówki osiągnęła zadaną wartość. W miarę upływu czasu lepkość obu mieszanin reakcyjnych
wzrastała. Po 2 h wyłączono grzanie i rozpuszczono każdy z polimerów w 5 ml THF, następnie
wytrącono je metanolem (bezbarwny roztwór przybrał białe zabarwienie), odsączono i kilka razy
przemyto na sączku ponownie metanolem. Przemywa się na sączku po to, aby oczyścić polimer
oraz usunąć nieprzereagowany monomer i inicjator. Otrzymany polimer pozostawiono do
wysuszenia.
Część 2: Określenie lepkości zredukowanej polimetakrylanu metylu metodą wiskozymetryczną.
Pomiaru lepkości polegał na porównaniu czasów przepływu przez kapilarę czystego
rozpuszczalnika (cykloheksanonu) i roztworu polimetakrylanu metylu o określonym stężeniu.
Pomiarów dokonywano na wiskozymetrze Ostwalda, który był zanurzony w wodzie o temperaturze
25 �C.
Przygotowywanie roztworu polimetakrylanu metylu:
m = 33,3 mg = 0,0333 g H" 0,03 g
PMMA
V = 25 ml
cykloheksanonu
C (w g/100 ml) = 0,12 g/ml
PMMA
0,03 g  25 ml
x g  100 ml
x = 0,12 g /ml
Lp. Cykloheksanon: Roztwór PMMA w 70 �C: Roztwór PMMA w 90 �C:
1. 1,15 min = 69 s 1,19 min = 71,4 s 1,14 min = 68,4 s
2. 1,10 min = 66 s 1,18 min = 70,8 s 1,14 min = 68,4 s
3. 1,11 min = 66,6 s 1,18 min = 70,8 s 1,14 min = 68,4 s
Średnia: 1,12 min = 67,2 s 1,183 min = 70,98 s 1,14 min = 68,4 s
Roztwór/rozpuszczalnik tśr lub t śr �wzgl. �wł. �zred.
o
cykloheksanon 67,2 s - - -
PMMA 70 �C 70,98 s 1,06 0,06 0,5 cm3/g
PMMA 90 �C 68,4 s 1,02 0,02 0,17 cm3/g
�wzgl. = tśr / t śr
o
tśr  średni czas przepływu roztworu PMMA
t śr  średni czas przepływu rozpuszczalnika
o
�zred. = �wł. / C
�wł. = �wzgl. - 1
Wnioski:
Mniejszą wartość lepkości zredukowanej oraz mniejszy czas przepływu roztworu przez kapilarę
wiskozymetru Ostwalda wykazuje PMMA uzyskany w wyższej temperaturze  90 �C. Im mniejsza
lepkość mieszaniny reakcyjnej tym łatwiej zachodzi polimeryzacja i przez to jej szybkość jest
większa.
Im wyższa jest temperatura, w której prowadzi się polimeryzację, tym szybkość prowadzonego
procesu jest większa, ale masa molowa uzyskanego polimeru staje się coraz mniejsza. Tym samym
polimeryzacja metakrylanu metylu w temperaturze 90 �C zachodzi szybciej z większą wydajnością,
ale masa molowa uzyskanego polimeru PMMA jest mniejsza w porównaniu do PMMA
otrzymanego w temperaturze 70 �C.