Практикум по химии и физике полимеров - Аввакумова Н.И.
ISBN 5—7245—0165—1
Скачать (прямая ссылка):
Ввиду большой экзотермичности реакции синтез полиуретанов целесообразно проводить в растворе инертных растворителей, таких, как толуол или хлорбензол (растворитель должен быть абсолютно сухим, так как вода разлагает изоцианаты). Хотя природа растворителя не играет существенной роли, концентрация г исходных веществ в растворе довольно сильно влияет на молекулярную массу полиуретанов.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Работа 5.1. Получение линейного полиуретана из 2,4-толуилендиизоцианата и триэтиленгликоля
Цель работы: получить линейный полиуретан из 2,4-толуилендиизоцианата и триэтиленгликоля.
Реактивы: свежеперегнанный 2,4-толуидендиизоцианат, триэтиленгликоль, хлорбензол.
Приборы и посуда: круглодонная трехгорлая колба емкостью 500 см\ фарфоровая чашка, обратный холодильник, электромеханическая мешалка, термометр, установка для перегонки с водяным паром, кодбонагреватель, вакуум-сушильный шкаф.
Порядок работы: 1) синтез полиуретана из 2,4-толуилендиизоцианата и триэтиленгликоля; 2) определение содержания в полиуретане изоцианатных групп.
Методика работы. В трех горл у ю круглодонную колбу (рис. 5.1) помещают последовательно 240 г хлорбензола, 15 г 2,4-толуилендиизоцианата и 15 г триэтиленгликоля. Колбу соединяют с обратным холодильником, нагревают с помощью кол-бонагревателя и кипятят ее содержимое в течение 6 ч при перемешивании. Затем реакционную смесь охлаждают, переносят в
колбу для перегонки е водяным паром и отгоняют хлорбензол. Поеме отгонки хлорбензола остаток из колбы выливают в фарфоровую чашку, отделяют конденсат декантацией, а полимер сушат в вакуум-сушильном шкафу при 80 °С до постоянной массы. Далее определяют остаточное содержание в полиуретане изоцианатных групп.
Определение изоцианатных групп
Метод основан на взаимодействии изоцианатных и аминогрупп с образованием карбамида:
R-N = C = O + NH2R'2 —>¦ R-N С NR'2
I Il H О-
В две колбы емкостью 100 см3 помещают по 0,3—0,4 г анализируемого полимера, взвешенного с точностью до 0,0002 г, добавляют пипеткой по 10 см3 ацетонового раствора диэтиламина и плотно закрывают пробками. Смесь выдерживают 1 ч в термошкафу при 40 °С, после чего оттитровывают 0,5 н. раствором HCl в присутствии индикатора бромфе-нолового синего до перехода окраски в соломенно-желтый цвет. Параллельно проводят контрольный опыт. Содержание изоцианатных групп х (в %) рассчитывают по формуле
X=(V1 V2) К-0,02 MOO/g,
где Vi — объем 0,5 н. раствора HCi, израсходованного на титрование контрольной пробы, смн; V2 объем 0,5 н. раствора HCl, израсходованного на титрование навески полимера, см'; 0,021 масса изоцианатных групи, соответствующая 1 см* точно 0,5 н, раствора HCl, г; g— навеска, г; К — поправочный коэффициент 0,1 н. раствора HCl.
Задание. Написать схему реакции образования линейного полиуретана и объяснить, почему в заданных условиях получается только линейный полиуретан; оценить растворимость полиуретана при комнатной температуре.
Работа 5.2. Получение эпоксидного олигомера из дигидроксидифенилпропана и эпихлоргидрина
Цель работы: получить эпоксидный олигомер и отвердить его фталевым ангидридом.
Реактивы: эпихлоргидрин (ЭПГ), дигидроксидифенилпропан (ДФП), 30%-й водный раствор гидроксида натрия, 0,1 н. водный раствор гидроксида натрия, толуол, ацетон, 20%-й водный раствор уксусной кислоты, 0,2 н. раствор HCl в ацетоне, спиртовой раствор фенолфталеина, фталевый ангидрид.
Приборы и посуда: трехгорлая колба емкостью 100 см\ конические колбы емкостью 250 см3, термометр на 150 С, холодильник Либиха, делительная зоронка, химический стакан емкостью 100 см\ пипетка на 50 см'\ стеклянная палочка, металлическая форма, водяная баня, масляная баня, вакуум-сушильный шкаф.
Порядок работы: 1) синтез эпоксидного олигомера, промывка его водой и отгонка азеотропа; 2) определение содержания
в олигомере эпоксидных групп; 3) отверждение эпоксидного олигомера фталевым ангидридом.
Методика работы. В круглодоиную трехгорлую колбу емкостью 100 см:\ снабженную мешалкой, термометром, обратным холодильником и капельной воронкой, помешают 11,4 г (0,05 моль) ДФП и 12,0 г (0,13 моль) ЭХГ. Колбу нагревают на водяной бане при перемешивании до 70 °С. Мосле растворения ДФП по каплям добавляют 30%-й раствор гидроксида натрия. Реакция экзотермична, поэтому для поддержания температуры конденсации (75±2°С) содержимое колбы охлаждают, добавляя в баню холодную воду. При 75 °С перемешивание продолжают в течение 2—3 ч. Полученную смесь нейтрализуют 20%-м раствором уксусной кислоты до рН=6—7 (по индикаторной бумаге), после чего, не прерывая перемешивания, через обратный холодильник приливают 30,0 г толуола. Содержимое колбы перемешивают в течение 20 мин при 60—70 0C и затем выдерживают при этой же температуре до расслаивания. После расслаивания реакционную смесь переносят в делительную воронку и отделяют раствор смолы в толуоле от нижнего щелочного слоя. Раствор смолы в воронке очищают от солей многократной промывкой горячей водой, нагретой до 70 0C (количество каждой порции воды 20—30 см3). После интенсивного встряхивания смесь оставляют на 15—30 мин при 60—700C для расслаивания и сливают нижний слой. Операцию промывки повторяют до нейтральной реакции (по индикаторной бумаге) в промывных водах. После промывки раствор олигомера помещают в колбу и отгоняют азеотропную смесь при атмосферном давлении и температуре 100 °С, постепенно повышая температуру до 120 °С. Остатки толуола и воды удаляют из олигомера под вакуумом (остаточное давление около 4 кПа при 135 °С). Олигомер представляет собой очень вязкую жидкость от желтого до темно-коричневого цвета. Затем определяют выход олигомера и содержание в нем эпоксидных групп.
