Практикум по химии и физике полимеров - Аввакумова Н.И.
ISBN 5—7245—0165—1
Скачать (прямая ссылка):
Задание. Написать схему реакций всех элементарных стадий процесса полимеризации акриламида, инициируемого персульфатом калия, и на основании найденного порядка реакции по инициатору сделать заключение о механизме обрыва цепей.
Работа 1.4. Полимеризация метилметакрилата в массе при различных температурах
Цель работы: определить влияние температуры на скорость полимеризации и оценить суммарную энергию активации процесса.
Ns пробы п/п
Время отбора проб Т, мин
Диффузионный ток акриламида /, мкА
Концентрация акриламида [M], моль/л
Реактивы: метилметакрилат, пероксид бен зоил а, толуол, петролейний эфир или гексан (гептан), инертный газ.
Приборы и посуда: пробирки с пришлифованными пробками емкостью 20—25 см3 (8 шт.), термостаты на 60, 65, 70, 75 °С, стаканы емкостью 100 см3 (8 шт.), пипетки на 10 см3, воронка Бюхнера, шпатель, стеклянные палочки, вакуум-сушильный шкаф.
Порядок работы: 1) проведение радикальной полимеризации метилметакрилата при различных температурах; 2) определение выхода полимера гравиметрическим методом; 3) определение суммарной энергии активации полимеризации.
Методика работы. Гравиметрический метод определения выхода полимера основан на выделении полимера из реакционной среды путем высаждения его в петролейный эфир или гексан (гептан), которые растворяют мономер и не растворяют полимер. Полимер выделяется в виде осадка, который промывают осадителем, а затем высушивают в вакуум-сушильном шкафу при 50—6O0C до постоянной массы и взвешивают на аналитических весах. По степени превращения мономера к данному моменту времени определяют скорость реакции. По значениям полученных скоростей полимеризации при различных температурах определяют константы скоростей и по температурной зависимости констант скоростей полимеризации в арре-ниусовских координатах оценивают суммарную энергию активации полимеризации.
Для приготовления 0,3%-го раствора инициатора в мономере в стеклянный стакан помещают 30 г метилметакрилата и 0,09 г пероксида бензоила. Навеску инициатора взвешивают на часовом стекле с точностью до четвертого знака после запятой. Приготовленный раствор разливают в восемь пробирок с пришлифованными пробками (по 3 см3), добавляют в каждую по 3 см3 толуола и реакционную смесь продувают инертным газом в течение 5 мин. В четыре термостата с температурами 60, 65, 70, 750C помещают по две пробирки с реакционной смесью. Контроль за ходом процесса ведут визуально по изменению вязкости реакционной смеси. Работу проводить в защит-ной маске! По достижении реакционной смесью сиропообразного состояния (10—15% конверсии) пробирки извлекают из термостата, регистрируют время окончания полимеризации и охлаждают проточной водой до комнатной температуры. Содержимое каждой пробирки выливают в стакан с петролейным
Выход полимера х
Загрузка мономе-
Температура поли-
Время полимери-
ра, г
меризации, 0C
зации х, мин
г
о/
•7O
эфиром (40-5( см3) для высаждения полимера. Высажденный полимер промывают 20 см3 осадителя на воронке Бюхнера, количественно переносят на предварительно взвешенное часовое стекло и высушивают в вакуум-сушильном шкафу до постоянной массы. Результаты вносят в табл. 1.6.
Обработка результатов. На основании табл. 1.6 рассчитывают скорость полимеризации [в моль/(л-с)] при различных температурах по значениям выхода полимера:
хрм-1000
V
тМмбО-100
где X — выход полимера за время т, %; рм—плотность мономера, г/см3; Мм—-масса 1 моль мономера, г/моль; т — время полимеризации, мин.
Для полимеризации при каждой температуре находят значения константы скорости по формуле
К = [I]M[M] или lgk=lgv~ [o^gW+teMl
Значения [I] и [M] (в моль/л) рассчитывают по формулам
G11.1 ООО
[li-
ra
и
где G\\—навеска инициатора, г; Ми~ масса 1 моль инициатора, г/моль; V— общий объем реакционной массы, см3.
где Gm-навеска мономера, г; V — общий объем реакционной массы, см1; Мм — масса 1 моль мономера, г.
Затем определяют значения логарифмов констант скоростей In k для трех температур и строят график в координатах In k—
— — 1O3(Kr1). Тангенс угла наклона полученной прямой численно равен EfR9 т. е. ? = tga R, где i? = 8,3 Дж/(моль-К).
Задание. Написать схему реакций всех элементарных стадий процесса полимеризации метилметакрилата, инициируемого пероксидом бензоила, объяснить влияние температуры на скорость полимеризации.
Работа 1.5. Полимеризация стирола в массе в присутствии агента передачи цепи
Цель работы: провести полимеризацию стирола при различных концентрациях дигидроксидифенилдисульфида, определить молекулярную массу полистирола вискозиметрическим методом и рассчитать константу передачи цепи на дигидроксидифенилди-сульфид.
Реактивы: стирол, дигидроксидифенилдисульфид, этиловый спирт, бензол, азот (аргон).
Приборы и посуда: ампулы на 10 см3 или пробирки с пришлифованными пробками (4 шт.), стаканы емкостью 100 см3 (4 шт.), термостат, вискозиметр с d=0,56 мм, рефрактометр, бюксы (4 шт.), шпатель, часовое стекло.
