Практикум по химии и физике полимеров - Аввакумова Н.И.
ISBN 5—7245—0165—1
Скачать (прямая ссылка):
VV I
Рис. 11.9 Прибор для фракционирования дробным осаждением:
/ термостатирующая рубашка: 7 трубки; 3 - -термометр; 4— трубка со шлифом для мешалки; .5 — воронка; 6 — мешалка; 8 — кран
медленно охлаждают без перемешивания до первоначальной температуры, при этом фракция полимера осаждается. После пол ного расслоения фаз гелеобразную фазу сливают через кран 8 в приемник-стакан.
Выделенный гель растворяют в небольшом количестве толуола и после перемешивания выливают в 10-кратный избыток метилового спирта. Осадок промывают несколько раз метиловым спиртом, отделяют декантацией, профильтровывают через стеклянный фильтр № 3 и вновь промывают на фильтре метиловым спиртом. Осадок с фильтра переносят во взвешенный бюкс. Остатки полимера на фильтре растворяют в нескольких каплях бензола и раствор присоединяют к осадку в бюксе. Бюкс помещают в вакуум-эксикатор и сушат до постоянной массы при 60 0C
Для выделения следующей фракции заменяют приемник, новый раствор полимера в сосуде для фракционирования тер-мостатируют при перемешивании до достижения 20 0C, добавляют по каплям метиловый спирт до появления мути и продолжают фракционирование. После выделения 10 фракций, оставшийся раствор становится очень разбавленным, что осложняет отделение дальнейших фракций и требует затрат значительного времени, поскольку образование гелеобразного осадка является длительным процессом. Для повышения эффективности фракционирования проводят концентрирование раствора полимера. Для этого часть растворителя испаряют в вакууме, создаваемом водоструйным насосом, до получения примерно 1%-го раствора и продолжают фракционирование. Последнюю фракцию полимера выделяют в результате полного испарения растворителя.
Выделенные первые 3—5 фракций подвергают повторному фракционированию описанным выше методом для разделения их еще на 3—5 фракций.
В результате первичного и повторного фракционирования выделяют 15—20 фракций. Определяют массу каждой фракции pi и с помощью вискозиметрического метода находят молекулярную массу фракций Mt. Данные эксперимента вносят в табл. 11.8.
Первичное фракционирование
Повторное фракционирование
JV? фракции
масса фракции р(. г
молекулярная масса
фракции M1-
№ фракции
масса фракции pt, г
молекулярная масса
фракции mi
Таблица 11.9. Форма записи результатов
№ фракции
Масса фракции pt, г
Массовая доля фракции w1
Интегральная массовая доля фракции
x
W = S w. х 1=1 1
.[T)] і, см3/г
mi
Обработка результатов. На основании полученных данных вычисляют массовую долю каждой фракции по отношению массы фракции к суммарной массе всех фракций:
Pi
wi == -,
1 x
V п.
f= 1
Все фракции располагают в ряд в порядке возрастания Mi и определяют интегральную массовую долю каждой фракции суммированием всех долей фракций, начиная с наименьшей по молекулярной массе фракции.
Расчетные данные вносят в табл. 11.9.
Правильность проведенного фракционирования проверяют по формуле
W = S *>іМі- (11-29)
x
Для всех фракций величина S ш;[т]] должна быть равна
[г]] нефракционированного полимера. По разности между величиной [ті], вычисленной по уравнению (11.29), и значением [ті], найденным опытным путем, определяют потерю фракций полимера. Если вычисленное значение [ц] больше опытного, то потери определяются низкомолекуля,рными фракциями. Если вычисленное значение [г|] меньше опытного, то потери относят к высокомолекулярным фракциям.
На основании результатов табл. 11.9 строят интегральную кривую молекулярно-массового распределения полимера в координатах Wx—Mi.
Работа 11.5. Определение молекулярно-массового распределения полимера при фракционировании дробным растворением
Цель работы: провести фракционирование полимера, определить количество и молекулярную массу полимера для каждой фракции и построить интегральную кривую молекулярно-массового распределения.
Образцы и реактивы: образец~ полистирол, растворитель — бензол («для криоскопии»), осадитель — метиловый спирт (хч).
Приборы и принадлежности: прибор для фракционирования (рис, 11.10), термостат, кристаллизатор (й=\Ъ—20 см), вакуум-эксикатор, водоструйный насос, стеклянная насадка для ректификационной колонки (d = 0,5 мм, число витков 1—2), водяная баня, колбы Эрленмейера, колбы емкостью 200 см3 с широким горлом, цилиндр емкостью 100 см3, чашки Петри, шпатель, часовое стекло.
Фракционирование дробным растворением проводят в приборе (см. рис. 11.10), состоящем из двугорлой колбы 1 емкостью 500 см3 со шлифами. В одно горло колбы впаян стеклянный фильтр № 2. Для отделения экстракта двугорлая колба 1 через раструб 3 соединяется со склянкой Бунзена 4 емкостью 250 см3 и водоструйным насосом.
Методика работы. Фракционирование осуществляют путем последовательного экстрагирования отдельных фракций из пленки полимера. Обрабатывая пленку каждый раз все более обогащенным растворителем (смесью растворителя с осадите-лем), получают фракции полимера с возрастающей молекулярной массой.