Практикум по химии и физике полимеров - Аввакумова Н.И.
ISBN 5—7245—0165—1
Скачать (прямая ссылка):
Задание. Сравнить структурно-морфологическую организацию полимера с его физико-механическими свойствами и объяснить почему повышается прочность вдоль направления деформации и снижается в поперечном направлении.
Работа 7.6. Определение размера надмолекулярных образований полимера в растворе
Цель работы: определить размер и концентрацию надмолекулярных образований полимера в растворе.
Образцы и реактивы: 5%-й водный раствор поливинилового спирта, 5%-й раствор суспензионного поливинилхлорида в диметилформамиде, 10%-й раствор полиамида 6,6 в 80%-м этиловом спирте, дистиллированная вода, ди-метилформамид, 80%-й этиловый спирт.
Приборы и принадлежности: калориметр-нефелометр ФЭКН-57, набор светофильтров, фильтр Шотта № 2, колба плоскодонная емкостью 100 см3.
Порядок работы: 1) снятие спектров мутности растворов полимеров; 2) расчет параметров надмолекулярных структур полимера в растворе.
Методика работы. Полученный для работы раствор полимера фильтруют через фильтр Шотта № 2 и измеряют спектр мутности т (К) на калориметре-нефелометре ФЭКН-57 при комнатной температуре при соответствующих диапазонах длин волн: для раствора поливинилового спирта — 0,4—0,6 мкм, для раствора поливинилхлорида — 0,7—1,1 мкм, для раствора полиамида 6,6 — 0,3—0,6 мкм (при подборе соответствующих светофильтров). Работа на калориметре проводится согласно инструкции. В кювету сравнения наливают соответствующий растворитель. Рабочую длину кюветы варьируют от 0,5 до 5,0 см в зависимости от уровня мутности раствора.
Обработка результатов. Мутность т, или оптическая плотность D1 находится в степенной зависимости от длины волны света X: т~Х~п.
Для расчета параметров надмолекулярных структур используют зависимость оптической плотности раствора от длины вол-
Таблица 7.3. Показатели преломления полимера \х и растворителя \10
Полимер
Растворитель
Но
m
Поливиниловый спирт Поливинилхлорид
Полиамид 6.6
1,5 1,53
Вода
Диметилформа-
МИД
Этиловый спирт, 80%-й
1,42 1,35
1J2 1,05
1,13
ны. Эта зависимость IgD — IgA в используемом диапазоне длин волн должна представлять собой прямую линию. Искривление прямой IgD — IgX указывает на границу K1 за которой нельзя использовать эту зависимость для расчета размеров надмолекулярных образований. Наклон прямой IgD — IgX является функцией размеров частиц, диспергированных в жидкости:
n^-MgD/Mgk.
После построения IgD-IgX находят п и далее по графику n = n(a\tn) (см. Приложение к инструкции по работе с прибором) определяют относительный диаметр а при относительном показателе преломления m (табл. 7.3).
Среднемассовый радиус частицы fw вычисляют по формуле
Tw — ссА(ср/2зт,
ГДЄ ХСр
на (I0-
среднее значение из используемого диапазона длин волн, деленное
Число надмолекулярных образований в 1 см3 раствора рассчитывают по формуле
**де N — число частиц, см~3; т — мутность раствора, см~'; R — оптическое сечение частиц, см2, которое находят по таблице (см. инструкцию по работе с калориметром).
Значение R корректируют на отличие показателя преломления растворителя \і0 от показателя преломления воды с помощью соотношения = 5,9672« 1O-8^(Wm-O)» гДе — стандартная длина волны, равная 0,546 мкм.
Мутность раствора т рассчитывают из соотношения
т=2,3/(Ш,),
где / — длина кюветы; D — оптическая плотность раствора, определяемая интерполяцией при X0=0,546.
Общая объемная концентрация Ф частиц в 1 см3 раствора равна
4
Ф = — л rw-*N. 3
п/п
Раствор полимера
гю, мкм
ЛМ0-7, см-
смЗ/(нм -ч) Ф-106, "" „ -........
смЗ раствора
Полученные данные вносят в табл. 7.4.
Задание. Охарактеризовать надмолекулярную структуру полимера в растворе.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что понимают под надмолекулярной структурой полимеров?
2. Охарактеризуйте основные типы кристаллических структур полимеров.
3. Каковы современные представления о надмолекулярной структуре аморфных полимеров?
4. Назовите основные методы исследования структуры полимеров.
5. Назовите физические состояния аморфных линейных полимеров.
6. Дайте характеристику стеклообразного состояния полимеров.
7. Дайте определение температуре стеклования полимера и объясните ее зависимость от полярности и гибкости макромолекул.
8. Охарактеризуйте особенности высокоэластического состояния полимеров.
9. Поясните механизм высокоэластичности полимеров.
10. Охарактеризуйте особенности вязкотекучего состояния полимеров.
11. Дайте определение температуре текучести полимера и объясните ее зависимость от полярности, молекулярной массы и полидисперсности макромолекул.
12. Дайте определение температурам кристаллизации и плавления кристаллического полимера.
13. Охарактеризуйте особенности кристаллического состояния полимеров.
14. В чем сущность термомеханического метода исследования полимеров?
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Тагер А. Л. Физикохимия полимеров. 3-е изд., перераб. и доп. M.: Химия, 1978. С. 74—127.
Кулезнев В. И., Шершней В. А. Химия и физика полимеров. M.: Высшая школа. 1988. С. 91 — 105.