【光引發(fā)聚合溫度控制系統(tǒng)】
功能作用介紹：
作品作用：光引發(fā)聚合溫度控制系統(tǒng)可用于一般化學(xué)及物理過程的溫度控制和調(diào)節(jié)，特別適用于光引發(fā)聚合反應(yīng)過程。光引發(fā)聚合溫度控制系統(tǒng)，不僅可以實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)和可控，而且對(duì)光路無阻擋，不吸收任何光能，是光引發(fā)聚合反應(yīng)溫度控制的最佳選擇。
功能簡介：
光化學(xué)反應(yīng)又稱光化作用，泛指在紫外、可見等光的作用下由物質(zhì)的分子吸收光子后所引發(fā)的反應(yīng)。這是一類非常重要的化學(xué)反應(yīng)，不僅廣泛存在于自然界中，如光合作用，而且在有機(jī)合成、高分子聚合中得到廣泛應(yīng)用，是一種常用的合成方法。例如紫外光固化過程等。光化學(xué)反應(yīng)中，溫度和光照往往是兩個(gè)非常重要的因素，需要準(zhǔn)確地加以控制?，F(xiàn)有的光化學(xué)溫控裝置或系統(tǒng)，主要包括水浴、油浴、加熱臺(tái)、高壓汞燈等。使用這些加熱裝置時(shí)，反應(yīng)器皿必須浸沒在水浴或油浴中，這對(duì)于光引發(fā)的一些反應(yīng)，具有一定的局限性。如用高壓汞燈會(huì)出現(xiàn)加熱不均勻現(xiàn)象，導(dǎo)致局部過熱，反應(yīng)不均勻。如將反應(yīng)器用水浴調(diào)控溫度，則由于水對(duì)紫外光線又有較強(qiáng)的吸收，導(dǎo)致大部分有效光被水吸收，使反應(yīng)效率大大降低。因此，裝置的局限性在一定程度上限制了光化學(xué)反應(yīng)的有效開展。
針對(duì)這一現(xiàn)狀，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套既對(duì)光路沒有阻擋，又能均勻加熱的光引發(fā)聚合溫度控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)和可控，而且對(duì)光路無阻擋，不吸收任何光能，是一套具有良好性能光引發(fā)聚合反應(yīng)溫度控制的實(shí)驗(yàn)裝置。
設(shè)備經(jīng)過兩年左右的使用和改進(jìn)，一開始通過在反應(yīng)器熱浴外外置熱交換裝置的方式進(jìn)行溫度調(diào)控，雖然可以成功進(jìn)行溫控，但由于熱交換器與反應(yīng)器熱浴間存在溫度梯度，因而熱浴的溫度均勻性和可調(diào)控性不太理想。通過進(jìn)一步調(diào)整，在反應(yīng)器熱浴內(nèi)部直接加工載熱流體通道，大大降低了載熱流體與熱浴的傳熱阻力，基本消除了熱浴的溫度梯度。通過外接水浴或油浴循環(huán)，溫度的調(diào)節(jié)范圍大大提高，同時(shí)溫度控制的穩(wěn)定性明顯改善。目前基于這一設(shè)計(jì)，制作完成了光引發(fā)聚合溫度控制系統(tǒng)。該裝置可控溫度范圍廣(-20℃-350℃)，并可適用于1mL、5mL、10mL、20mL、50mL等多種反應(yīng)裝置。在材料與化學(xué)化工學(xué)部本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)中得到應(yīng)用，簡化和改進(jìn)了《功能性醋酸乙烯酯的可控聚合》的實(shí)驗(yàn)操作，取得了優(yōu)異的實(shí)驗(yàn)效果和教學(xué)效果。該裝置符合實(shí)驗(yàn)室規(guī)范，實(shí)驗(yàn)過程安全可控。學(xué)生用該裝置進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)，安全便捷，大大提高了實(shí)驗(yàn)效率，實(shí)驗(yàn)時(shí)間由原來的8小時(shí)左右縮短為4小時(shí)。
從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，在不使用本裝置進(jìn)行光引發(fā)聚合時(shí)，由于高壓汞燈的溫度較高，引起部分單體揮發(fā)，并在聚合反應(yīng)器上部產(chǎn)生聚合物，所得聚合物GPC曲線顯示其為兩個(gè)不同分子量聚合物的混合物，一個(gè)為普通自由基聚合產(chǎn)物，一個(gè)為可控自由基聚合產(chǎn)物。在使用本裝置，將溫度控制在25度時(shí)，所得聚合物GPC曲線顯示所得聚合物為可控自由基聚合所得產(chǎn)物的單一組分。
作品名稱：光引發(fā)聚合溫度控制系統(tǒng)
完成單位：蘇州大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)部
