Практикум по химии и физике полимеров - Аввакумова Н.И.
ISBN 5—7245—0165—1
Скачать (прямая ссылка):
Состав исходной смеси, % (мол.)
Время полимеризации, мин
Выход сополимера
Содержание кислоты в сополимере
[Mi]
[M2]
г
о/
/0
% (масс.)
%¦ (мол.)
Состав сополимеров определяют по содержанию карбоксильных групп путем титрования растворов сополимеров в диметил-формамиде 0,1 н. спиртовым раствором KOH (см. работу 3.1). Полученные данные вносят в табл. 3.2.
По данным таблицы строят графики зависимости выхода и состава сополимера от продолжительности реакции.
Задание. Объяснить влияние степени конверсии на состав сополимера и сделать вывод о сравнительной активности исследованных мономеров при сополимеризации.
Работа 3.3. Сополимеризация акриламида с малеиновой кислотой и оценка неоднородности по составу сополимера
Цель работы: получить интегральную и дифференциальную кривые распределения сополимеров по составу и оценить степень неоднородности по составу.
Реактивы: акриламид, малеиновая кислота, персульфат калия, дистиллированная вода, инертный газ.
Приборы и посуда: полярограф с ртутным капельным и насыщенным каломельным электродами, генератор водорода, термостат типа T-16, баня со льдом, трехгорлая колба емкостью 100 см3, электромеханическая мешалка с гидравлическим затвором, обратный холодильник, зажимная гайка с пробкой из вакуумной резины, шприц стеклянный на 1 см3 с длинной иглой, мерная колба емкостью 50 см3, бюксы на 10 см3 (25 шт.), стакан емкостью 50 см3, секундомер, шпатель, часовое стекло.
Порядок работы: 1) проведение радикальной сополимеризации акриламида с малеиновой кислотой в водном растворе;
2) определение содержания акриламида и малеиновой кислоты в пробах реакционной смеси полярографическим методом;
3) построение кинетических кривых расхода двух мономеров в ходе сополимеризации; 4) построение интегральной и дифференциальной кривых распределения по составу и расчет параметра неоднородности.
Методика работы. В мерную колбу емкостью 50 см3 помещают 1,25 г акриламида и 1,25 г малеиновой кислоты и растворяют на холоду (в бане со льдом) в дистиллированной воде, доливая ее до метки, Приготовленный раствор наливают в трехгорлую колбу емкостью 100 см3, снабженную электромеханической ме-
шалкой, обратным холодильником и иглой для ввода инертного газа (см. рис. 1.1). Реакционный раствор продувают инертным газом в течение 30 мин и нагревают с помощью термостата до 70 °С. Затем в трехгорлую колбу с помощью шприца на 1 см3 вводят 1 см3 свежеприготовленного на холоду (в бане со льдом) 1,25%-го водного раствора персульфата калия. Момент ввода раствора инициатора принимают за начало сополимеризации. Сополимеризацию проводят в токе инертного газа при непрерывном перемешивании раствора. Через 3 мин после начала полимеризации с помощью шприца на 1 см3 отбирают пробу (0,1 см3) для анализа. Дальнейший отбор проб проводят через каждые 5 мин в течение 1 ч и через 10 мин в течение последующих 2 ч. Каждую отобранную пробу анализируют полярографи-чески на остаточное содержание обоих мономеров, не вошедших в сополимер.
Проведение анализа. Пробу реакционной смеси (0,1 см3) помещают в предварительно взвешенный бюкс с 10 см3 цитратно-фосфатного буфера с рН = 2,2. Вследствие разбавления и охлаждения проб реакционной смеси процесс сополимеризации прекращается. Повторным взвешиванием бюксов определяют массу пробы. Полученный исследуемый раствор помещают в электролитическую ячейку, продувают для освобождения от растворенного кислорода электролитическим водородом в течение 10 мин и полярографируют. Интегральную полярограмму малеиновой кислоты записывают с начального потенциала E0 = —0,4 В, а дифференциальную полярограмму акриламида записывают с начального потенциала ?0 =—1,0 В при соответствующих чув-ствительностях полярографа. Потенциал полуволны малеиновой кислоты на указанном фоне составляет —0,74 В, а акриламида —1,34 В (относительно насыщенного каломельного электрода), что позволяет проводить раздельное восстановление сомо-номеров в одной пробе (рис. 3.3). Полярограммы мономеров обрабатывают по методу Хона и определяют величину диффузионного тока / (в мкА). Концентрации малеиновой кислоты и акриламида определяют по калибровочным графикам (рис. 3.4). Переменную концентрацию каждого мономера рассчитывают по формуле
Ci=(ITi0InIi) (IiUo)C0, ф (3.14)
где c0 — концентрация мономера в пробе с массой т0 (вычисляется по калибровочному графику); I0 ~ диффузионный ток мономера в пробе с массой т0> условно принятой за начало отсчета; Ii — диффузионный ток мономера в пробе с массой ті.
Полученные данные вносят в табл. 3.3.
Обработка результатов. На основании экспериментальных данных строят кинетические кривые изменения концентраций акриламида cx(t) и малеиновой кислоты C2(t) в процессе сопо-
Рис. 3.3. Обычные и производные полярограммы для акриламида и малеиновой кислоты на фоне цитратно-фосфатного буфера с рН = 2,2. (Я —высота волны, E — потенциал):
1, 3 — обычные кривые фона и исследуемой смеси (чувствительность 1-Ю-7 А/мм); 2, 4 — производные кривые фона и исследуемой смеси (чувствительность 4• 10—8 А/мм)
