Практикум по химии и физике полимеров - Аввакумова Н.И.
ISBN 5—7245—0165—1
Скачать (прямая ссылка):
Методика работы. В три пробирки с пришлифованными пробками помещают по 15 г стирола и добавляют соответствен-
Таблица 1.1. Зависимость по20 от выхода полимера
Выход поли-\ мера х, %
V0
Выход полимера х, %
Выход полимера х, %
\
0
1,5420
11
1,5475
21
1,5518
2
1,5429
12
1,5482
22
1,5520
3
1,5435
13
1,5488
23
1,5523
4
1,5441
14
1,5492
24
1,5525
5
1,5446
15
1,5495
25
1,5528
6
1.5451
16
1,5500
26
1,5531
7
1,5455
17
1,5504
27
1,5534
8
1,5461
18
1,5508
28
1,5537
9
і,5465
19
1,5511
29
1,5540
10
1,5468
20
1,5515
30
1,5543
Таблица 1.2. Форма записи результатов
Загрузка, г
Концентрация инициатора [I], % (масс.)
Время полимеризации х, мин
"20D
Выход полимера х
мономер
инициатор
г
%
но 0,2, 0,5 и 1% (от массы мономера) инициатора. Навески инициатора взвешивают на часовом стекле с точностью до четвертого знака после запятой. Приготовленные растворы продувают инертным газом в течение 10 мин и термостатируют при 70 °С. Через 10 мин после начала термостатирования из каждой пробирки с помощью шприца с длинной иглой отбирают в бюксы пробы реакционной смеси (по 0,5 см3) для определения выхода полимера рефрактометрическим методом. Последующие пять проб отбирают из пробирок через каждые 10 мин. Рефрактометрический метод определения выхода полимера основан на измерении показателя преломления реакционной смеси Hd20 в ходе полимеризации, различающегося для мономера и полимера. Перед началом измерений показателя преломления рефрактометр термостатируют при 2O0C в течение 10—15 мин. Измеряя показатель преломления в пробах реакционной смеси, определяют с помощью табл. 1.1 выход полимера (а:) к моменту отбора проб. Полученные значения вносят в табл. 1.2.
Обработка результатов. На основании полученных данных табл. 1.2 строят кинетические кривые зависимости выхода полимера х от времени полимеризации при трех концентрациях инициатора. По тангенсу угла наклона касательной, проведенной к начальному участку кинетической кривой, находят изме-
2*
19
№ опыта
[I], моль/л
Ig [И
V, моль/(л-с)
п/п
нение выхода полимера за единицу времени и определяют скорость полимеризации [в моль/(л-с)] по формуле
лгрм-1000 V ~~ тЛ/м-60-100 '
где рм — плотность мономера при начальной температуре полимеризации, г/см3; т - время реакции, соответствующее выходу полимера х, мин; Мм -молекулярная масса мономера.
Концентрацию инициатора (в моль/л) рассчитывают по формуле
m би-1000
где G\\ —навеска инициатора, г; V — объем стирола в реакционном сосуде, см3; Myi — молекулярная масса инициатора.
Рассчитанные значения скорости полимеризации при различных концентрациях инициатора вносят в табл. 1.3.
По полученным данным строят график в координатах Ig и— Ig[Ij и по тангенсу угла наклона полученной прямой к оси абсцисс определяют порядок реакции полимеризации по инициатору.
Задание. Написать схемы реакций всех элементарных стадий процесса полимеризации стирола, инициируемого азобис-изобутиронитрилом, и на основании найденного порядка реакции по инициатору сделать заключение о механизме обрыва цепей.
Работа 1.2. Полимеризация метилметакрилата в массе при различных концентрациях инициатора
Цель работы: определить скорость радикальной полимеризации метилметакрилата при различных концентрациях инициатора и оценить порядок реакции по инициатору.
Реактивы: метилметакрилат, и ер оксид бензоила, инертный газ, бидис-тиллят.
Приборы и посуда: дилатометры на 10 см3, шприц с длинной иглой на 10 ем:\ термостат, колбы с пришлифованными пробками емкостью 50 сма, катетометр КМ-6, секундомер, шпатель, часовое стекло.
Порядок работы: 1) калибровка дилатометров; 2) заполнение дилатометров и проведение радикальной полимеризации метилметакрилата при разных концентрациях инициатора;
Концентрация инициатора, моль/л
Время полимеризации Tj-, МИН
Уровень мениска h.,
Ir
CM
Ah.
Изменение объема реакционной смеси AV1, см3
Выход полимера X1, %
3) построение кинетических кривых полимеризации, определение скорости процесса и оценка порядка реакции по инициатору.
Методика работы. В чистый сухой дилатометр с помощью шприца с длинной иглой наливают дистиллированную воду так, чтобы мениск жидкости находился на 1 см выше шарика дилатометра. После этого отмечают уровень воды и взвешивают дилатометр на аналитических весах. Затем в дилатометр добавляют воду так, чтобы ее уровень находился в верхней части капилляра, и дилатометр снова взвешивают. Измеряют расстояние между первым и вторым уровнем воды и рассчитывают радиус капилляра дилатометра. Далее из дилатометров выливают воду, сушат в термошкафу и взвешивают на аналитических весах.
В три колбы с пробками из вакуумной резины помещают по 15 см3 раствора пероксида бензоила в метилметакрилате с концентрацией соответственно 0,2, 0,5 и 0,7% (от массы мономера) и в течение 15 мин через растворы с помощью тонкой иглы продувают инертный газ. Дилатометр продувают инертным газом в течение 5 мин и заполняют с помощью шприца с длинной иглой приготовленным раствором мономера так, чтобы уровень раствора находился в нижней части капилляра. Дилатометр с реакционной массой снова взвешивают на аналитических весах и измеряют массу реакционной смеси. Затем дилатометр помещают в термостат, нагретый до 70 °С. Через 5 мин 4 после термостатирования фиксируют начальный уровень мениска ( ho) с помощью катетометра. С этого момента (т = 0) включают секундомер и через определенные промежутки времени (2—3 мин) фиксируют изменение уровня мениска (hi) в течение 30 мин по катетометру. Аналогичные измерения проводят при двух других концентрациях инициатора. Результаты измерений вносят в табл. 1.4.
