Практикум по химии и физике полимеров - Аввакумова Н.И.
ISBN 5—7245—0165—1
Скачать (прямая ссылка):
Приборы и посуда: колба круглодонная емкостью 100 см3, холодильник Либиха, термометр на 100 °С, колба Вюрца, фарфоровая чашка, противень, шпатель, часовое стекло.
Порядок работы: 1) получение фенолоформальдегидного олигомера; 2) проведение его отверждения уротропином; 3) определение времени отверждения олигомера; 4) определение растворимости олигомера до и после отверждения.
Методика работы. В круглодонную колбу емкостью 100 см3, снабженную обратным холодильником и термометром, помещают 9,4 г (0,5 моль) фенола, нагревают колбу до 40—500C для расплавления фенола и добавляют 8,5 см3 (0,085 моль) 36%-го формалина. После перемешивания содержимого колбы добавляют 5 см3 (0,0005 моль) 1 н. раствора HCl. Затем смесь в течение 10—15 мин нагревают с обратным холодильником до 80 °С. Через 10—20 мин после начала кипения смесь начинает мутнеть и затем расслаиваться. С момента помутнения ее дополнительно нагревают при слабом кипении еще 30 мин. После этого смесь оставляют на 30 мин, затем сливают верхний слой и отгоняют воду под вакуумом (остаточное давление 13 кПа). При этом температура не должна опускаться ниже 50 °С. По окон-
* Для направленного процесса поликонденсации необходимо строго соблюдать мольное соотношение фенола и формальдегида, поэтому нужно точно знать содержание формальдегида в формалине.
чании отгонки горячий олигомер выливают на жестяной противень или в фарфоровую чашку и определяют растворимость полученного олигомера в воде, спиртах, ацетоне и шелочах.
Далее проводят отверждение олигомера уротропином и определяют время его отверждения.
Для этого навеску 2,0 г олигомера смешивают в ступке с 0,2 г уротропина. На металлическую плитку с отверстием для термометра, нагретую до 150 °С, насыпают 1,0 г смеси и с помощью плоской металлической лопатки распределяют ее как можно более равномерно на площадке 45x45 мм. Период от момента помещения олигомера на плитку до момента, когда он перестает тянуться в виде нитей и приклеивается к лопатке, считают временем отверждения. Затем проверяют растворимость отвержденного олигомера в спиртах, ацетоне и шелочах.
Задание. Написать схему реакций получения и отверждения новолачного фенолоформальдегидного олигомера, оценить растворимость олигомера до и после отверждения.
Работа 4.7. Получение фенолоформальдегидных олигомеров резольного типа поликонденсацией фенола и формальдегида в щелочной среде
Цель работы: получить фенолоформальдегидный олигомер резольного типа, определить вязкость, растворимость и время отверждения.
Реактивы: фенол (техн.), формалин (техн.), аммиак (30%-й раствор). Приборы и посуда: колба круглодонная емкостью 100 см3, холодильник Либиха, пипетка на 1 см3, шпатель, часовое стекло.
Порядок работы: 1) получение фенолоформальдегидного олигомера; 2) определение вязкости (ГОСТ 10759—64) и растворимости олигомера; 3) определение времени отверждения или желатинизации (ГОСТ 10759—64).
Методика работы. В круглодонную колбу емкостью 100 см3 помещают 9,4 г (0,1 моль) фенола, наливают 9,2 см3 (0,11 моль) 36%-го формалина и после тщательного перемешивания массы добавляют пипеткой 0,8 см3 (0,013 моль) 30%-го раствора аммиака. После этого колбу на асбестовой сетке нагревают горелкой до кипения, которое поддерживают в течение 40 мин, т. е. на протяжении всего времени поликонденсации (за начало конденсации принимают момент начала кипения). В процессе поликонденсации реакционная смесь мутнеет и разделяется на два слоя. Сразу же по окончании конденсации отгоняют воду под вакуумом (остаточное давление 13 кПа) на водяной бане так, чтобы температура не опускалась ниже 50 °С. Отгонку прекращают по достижении температуры 80 °С. Продолжительность отгонки составляет около 45 мин. Затем определяют вязкость смолы, растворимость и время отверждения (желатинизации).
Задание. Написать схему реакций получения и отверждении резольного фенолоформальдегидного олигомера и оценить растворимость олигомера до и после отверждения.
ПОЛУЧЕНИЕ КАРБАМИДОФОРМАЛЬДЕГИДНЫХ ОЛИГОМЕРОВ
В зависимости от условий проведения реакции (рИ, температуры, п р о до л ж и т ел ьн о сти реакции, мольного соотношения компонентов) при поликонденсации карбамида с формальдегидом образуются продукты различного строения. В нейтральной или слабощелочной среде (рН = 7—8) образуются кристаллические моно- и дигидроксиметил мочевины:
H2N-CO-NH2 + CH2O —- H2N-CO-NH-CH2OH
и НОСН, - NH -CO-NH-CH2OH
При дальнейшей поликонденсации и при удалении воды они превращаются в легкорастворимые высокомолекулярные соединения, которые при сшивании переходят в нерастворимое состояние.
При нагревании карбамида с формальдегидом в нейтральной или слабокислой среде (рН —5—7) образуются смолообразные гидрофильные продукты, которые после удаления воды переходят в нерастворимое и неплавкое состояние. В кислой среде (рН = 5—7) карбамид реагирует с формальдегидом с образованием моно- и дигидроксиметил мочевины.
Таким образом, при взаимодействии карбамида с формальдегидом получается смесь продуктов полигидроксиметил- и по-лиметиленмочевины линейного, циклолинейного и пространственного строения. В зависимости от условий реакции преобладает тот или другой тип соединений.
