Практикум по химии и физике полимеров - Аввакумова Н.И.
ISBN 5—7245—0165—1
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 10.5. Схема торсионных весов типа ВТ:
/ —- нулевая риска; 2 — риска; 3 — стрелка; 4 — коромысло; 5 — кольцо; 6 - крючок: 7 — образец; 8 — рычаг
Рис. 10.6. Анаморфоза кинетической кривой
твдрителе в течение 5 мин, затем вынимают из бюкса пинцетом, излишки растворителя с поверхности образца удаляют фильтровальной бумагой и взвешивают на торсионных весах ВТ. При этом фиксируется показание прибора а, равное текущему значению массы образца [m'-f-m (т = 5 мин)]. После взвешивания набухший образец снова опускают в бюкс с растворителем и включают секундомер. Время выдержки образца устанавливают 5 мин. В дальнейшем время набухания устанавливается равным 5, 5, 10, 10, 10, 10, 15, 15 мин и далее, если требуется, по 15 мин. Измерения прекращают, когда различия в массах набухшего образца для трех последних измерений не превышают 3 мг.
Затем проводят аналогичные измерения со вторым образцом резины и другим рстворителем.
Результаты опытов вносят в табл. 10.1.
Обработка результатов. Для количественной характеристики набухания рассчитывают степень набухания для каждого фиксированного значения времени т:
т(т) — т0
а(т) =-.
т0
Затем рассчитывают амакС—а(т) и lg[aMaKc—а(т)]. Полученные данные вносят в таблицу. Константа набухания К связана с текущими значениями а(т) соотношением
Ig [амакс — a (T) ] = Ig ССмакс — 0,434/(т,
где амакс — максимальная степень набухания образца, которая соответствует а(т) для последнего измерения или которую находят по зависимости а(т) — -/(т) (рис. 10.6).
Строят на одном графике зависимости lg[aMaKc—а(т)] от времени т (в с) для двух растворителей. По тангенсу угла наклона
Время набухания т, мин
Показания прибора a = m'+m(t). мг
Масса набухше го образца m{r), мг
а(т)
амакс~а<т>
taMaUc-
CtIfT)I
полученной прямой определяют константу набухания в исследованном растворителе.
Задание. Сопоставить кинетические кривые набухания образцов резины в двух растворителях и объяснить наблюдаемые различия.
Работа 10.2. Определение некоторых структурных параметров сетки сшитого полимера методом равновесного набухания
Цель работы: определить содержание золь-фракции в сшитом полимере и рассчитать структурные параметры сетки.
Образцы и реактивы: резина на основе бутадиенового каучука (пластина толщиной 1 мм), ацетон, бензол (или толуол, гексан), фильтровальная бумага.
Приборы и принадлежности: аппарат Сокслета, воздушный термостат, бюксы на 5 (4 шт.) и 100 см3, пинцет, аналитические весы, ножницы, тонкая проволока.
Порядок работы: 1) экстрагирование полимера ацетоном и бензолом; 2) расчет структурных параметров сетки сшитого полимера.
Методика работы. Из резиновой пластины вырезают четыре образца массой около 0,1 г и взвешивают на аналитических весах (m0). Затем образцы нанизывают на тонкую проволоку, разделяя гофрированными прокладками из фильтровальной бумаги (на которых записывают номер образца), и помещают в аппарат Сокслета для экстрагирования ацетоном в течение 18 ч. При прерывании процесса экстрагирования необходимо следить за тем, чтобы образцы были полностью покрыты растворителем. Для исключения окисления образцов на свету экстракторы снаружи обертывают темной бумагой. После экстрагирования проволочку с образцами извлекают из экстрактора, помещают на фильтровальную бумагу, сушат в термостате при 60 0C в течение 2 ч и после 30 'мин выдержки при комнатной температуре взвешивают (ша). Затем аналогичным образом проводят экстрагирование образцов бензолом в другом аппарате Сокслета в течение 16 ч. В начале опыта и через каждые 3 ч экстрактор продувают инертным газом в течение 30 мин. По окончании экстрагирования образцы извлекают, помещают
13—1189
193
п/п
tn0, г
г
а
шн- Г
ГЦ . 1"
S
в бюкс с 50 см3 бензола и оставляют в темноте на 2 ч. После этого образцы по одному извлекают пинцетом из бюкса, осторожно промокают (пока не будет пятен растворителя) и сразу же помещают в заранее взвешенный бюкс. Бюксы с образцами взвешивают и находят массу набухшего образца пгн. Бюксы открывают (защищая от света) и оставляют в вытяжном шкафу на 8—10 ч, затем сушат при 60 °С в течение 2 ч и взвешивают через 30 мин (Шб). Результаты измерений вносят в табл. 10.2.
Обработка результатов. Количество ацетонового экстракта Лэ (в %) находят по формуле
1Щ — ша
Л,- —----100.
Количество бензольного экстракта (в %) соответствует содержанию золь-фракции S:
та — /Яб
S = —-- • 100.
та
Величину S находят как среднее арифметическое значение из четырех измерений.
Затем определяют равновесную степень набухания по формуле a= (mH—ma)/ma и долю сухого полимера в набухшем геле Vr = 1 /а.
Степень сшивания полимера определяют по экспериментально полученному значению золь-фракции по формуле
1
І= S-ь Vs
и долю активных цепей по формуле
Vc-(I ~ S)Ml --2/SHI+/S).
Задание. Объяснить, на чем основано определение структурных параметров сетки сшитого полимера.
Работа 10.3. Изучение реологических свойств растворов полимера
