Практикум по химии и физике полимеров - Аввакумова Н.И.
ISBN 5—7245—0165—1
Скачать (прямая ссылка):
Работа 4.8. Получение карбамидоформальдегидных олигомеров поликонденсацией карбамида и формальдегида
Цель работы: получить карбамидоформальдегидный олигомер и определить его «жизнеспособность» и время отверждения.
Реактивы: карбамид, формалин, 2 н. раствор гидроксида натрия, 3%-й раствор пероксида водорода, универсальный индикатор, 20%-й раствор хлорида аммония.
Приборы и посуда: трехгорлая колба емкостью 100 см3, холодильник Либиха, термометр на 100 °С, рН-метр ЛПУ-01, секундомер, водяная баня, шпатель, часовое стекло.
Порядок работы: 1) проведение конденсации карбамида с формальдегидом; 2) определение «жизнеспособности» олигомера; 3) определение времени отверждения олигомера.
Методика работы. В круглодонную трехгорлую колбу емкостью 100 см3, снабженную холодильником и термометром, нали-
вают 16,6 см3 36%-го формалина, который нейтрализуют 2 н. раствором гидроксида натрия до рН = 7,0, и добавляют 6,0 г карбамида. После полного растворения карбамида проверяют рН раствора и содержимое колбы нагревают на асбестовой сетке так, чтобы довести его до кипения в течение 10—15 мин. Момент достижения 70 0C принимают за начало первой стадии конденсации, которая при спокойном кипении раствора продолжается 30 мин. Перед окончанием этой стадии проверяют рН раствора, который должен равняться 6,2—6,4.
Полученный олигомер представляет собой 36%-й водный раствор, который концентрируют под вакуумом [для получения 40%-го раствора (клея) отгоняют 20 г воды, 60%-го — 85 г]. Отгонку следует проводить при температуре не выше 60 °С.
Затем определяют «жизнеспособность» олигомера.
Для этого в фарфоровый стакан или чашку помещают 5,0 г олигомера, добавляют 0,05 г (1%) тонкоизмельченного хлорида аммония и тщательно перемешивают. Полученный раствор выдерживают при периодическом перемешивании и температуре 20±1°С до начала желатинизации раствора, определяют его жизнеспособность (ГОСТ 14231—69).
Далее определяют время отверждения олигомера. Для этого в стакан помещают 5,0 г олигомера при 20± 1 0C, добавляют 0,05 г (1%) тонкоизмельченного хлорида аммония и тщательно перемешивают стеклянной палочкой в течение 5 мин. В пробирку диаметром 16 мм переносят 2 г раствора и опускают ее в кипящую водяную баню так, чтобы уровень раствора в пробирке был на 10—20 мм ниже уровня воды в водяной бане, и включают секундомер. Раствор непрерывно перемешивают стеклянной палочкой до начала его желатинизации. Время от момента погружения пробирки в кипящую воду до момента желатинизации раствора принимают за время отверждения олигомера (ГОСТ 14231—69).
Задание. Написать схему реакций получения и отверждения олигомера и оценить его растворимость до и после отверждения.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Чем отличается реакция поликонденсации от реакции полимеризации?
2. Как зависит структура образующихся продуктов от природы исходных мономеров?
3. Охарактеризуйте равновесную и неравновесную поликонденсацию.
4. Как влияют концентрация мономера и температура на процесс поликонденсации?
5. Какие факторы влияют на молекулярную массу поликонденсационных полимеров?
6. Почему молекулярная масса поликонденсационных полимеров значительно меньше, чем полимеризационных?
7. Какие побочные реакции протекают в процессе поликонденсации?
8. Охарактеризуйте основные способы проведения поликонденсации.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Шур А. М. Высокомолекулярные соединения. 3-е изд., перераб. и доп. M.: Химия, 1981. С. 43—81.
Оудиан Дж. Основы химии полимеров: Пер. с англ./Под ред. В. В. Коршака. M.: Мир, 1974. С. 45—150.
Кулезнев В. H., Шершнев В. А. Химия и физика полимеров. M.: Высшая школа, 1988. С. 67—80.
Морган П. У. Поликонденсационные процессы синтеза полимеров: Пер. с англ. Л.: Химия, 1970. 448 с.
Г Л AB А 5
ПОЛИПРИСОЕДИНЕНИЕ
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Полиприсоединение (ступенчатая, или миграционная, полимеризация) представляет собой процесс образования макромолекул в результате взаимодействия би- или полифункциональных соединений, протекающий без выделения низкомолекулярных побочных веществ. Элементарные звенья макромолекул, образующихся при полиприсоединении, соответствуют составу исходных мономеров, и поэтому полиприсоединение аналогично полимеризации. В то же время полиприсоединение, подобно поликонденсации, является ступенчатым процессом, состоящим из отдельных независимых стадий, и подчиняется основным закономерностям процесса равновесной поликонденсации. Связывание мономерных звеньев при полиприсоединении происходит за счет передачи атома водорода на каждой стадии реакции. Обычно в реакции участвуют два би- или полифункциональных мономера, один из которых содержит подвижный атом водорода, а второй — группы, способные присоединять его. При необходимости процесс полиприсоединения можно катализировать основаниями.
Примерами реакции полиприсоединения являются реакции диэпоксидов с дикарбоновыми кислотами, полиаминами, бифе-нолами, полиспиртами, а также реакции диизоцианатов с диолами.
При взаимодействии этих соединений в зависимости от соотношения исходных компонентов получаются полимеры раз-
