Практикум по химии и физике полимеров - Кузнецов Е.В.
Скачать (прямая ссылка):
Эти катализаторы способны полимеризовать этилен при небольших давлениях. При полимеризации замещенных виниловых мономеров (пропилена, стирола и др.) на этих катализаторах образуются полимеры стереорегулярной структуры. Отсюда название этого типа катализаторов — стерео специфические.
За последние годы открыто множество других етереоспецифи-ческих катализаторов анионного, катионного и даже свободноради-кального типа. Однако ценность для промышленности сохраняют катализаторы Циглера—Натта.
H I
— с-
I
X
Работа 9. Катионная полимеризация стирола
Цель работы. Проведение полимеризации стирола в присутствии четыреххлористого титана.
Реактивы
Стирол Метиловый спирт
Четыреххлористый титам Охлаждающая смесь
Дихлорэтан, тщательно ©сушенный
Оборудование
Трехгорлая колба емк. Термометр......І шт.
350 мл ...... 1 шт. Пипетка на 2 мл . . . 1 шт.
Мешалка с затвором . . 1 шт. Баня для охлаждающей
Капельная воронка . . 1 шт. смеси.......1 шт.
Методика работы. Тщательно высушенную трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром и капельной воронкой, продувают инертным газом (азотом) в течение 3—5 >мин. Все операции проводить в условиях, исключающих попадание влаги. Затем в колбу наливают 140 мл дихлорэтана и охлаждают до 00C в бане с охлаждающей смесью. Сухой пипеткой вводят 2 мл четыреххлористого титана и из капельной воронки по каплям добавляют стирол (7 мл). Мономер вводят в течение 30—40 мин, при этом следят, чтобы температура не превышала 0°С. После введения мономера смесь перемешивают еще 30 мин и затем наливают 150— 180 мл метилового спирта (для разложения реакционной смеси). Выделившийся полимер отделяют, промывают метиловым спиртом и высушивают.
Задание. 1. Рассчитать выход полимера и степень конверсии.
2. Определить расход катализатора (в г/г полимера).
Работа 10. Анионная полимеризация бутадиена
Цель работы. Проведение полимеризации бутадиена в присутствии металлического натрия*.
Реактивы
Бутадиен свежеперегнанный Этиловый спирт
Металлический натрий (прово- Охлаждающая смесь
лока)
Оборудование
Ампула емк. 50 мл . . 1 шт. Фарфоровая чашка . . 1 шт.
Металлический патрон Стакан....... 1 шт.
для ампулы .... 1 шт. Водяной термостат . . 1 шт.
Тщательно вымытую и высушенную ампулу взвешивают и помещают в смесь льда с солью (температура около —2O0C). Затем
* Работу с металлическим натрием обязательно вести в защитных очках! Все операции необходимо проводить в условиях, исключающих попадание влаги в реакционный сосуд.
с помощью сифона в ампулу наливают 15 мл сухого бутадиена, протирают горло ампулы фильтровальной бумагой и вводят в ампулу отрезок тонкой (свежеотпрессованной) проволоки металлического натрия (0,5% от массы бутадиена). После этого ампулу запаивают, взвешивают (вместе с отпаянным концом) и помещают в металлическом патроне в термостат. Ампулу выдерживают в термостате в течение 10—15 ч при 50 °С. По окончании полимеризации ампулу охлаждают в смеси льда с солью, вскрывают и соединяют через счетчик пузырьков с газометром. Осторожно отгоняют неза-полимеризовавшуюся часть бутадиена сначала при комнатной температуре, затем на бане при 60—7O0C Измеряют объем выделившегося газа и анализируют его на содержание бутадиена. Разбив ампулу, полимер разрезают в сухой фарфоровой чашке на мелкие кусочки и погружают в стакан со спиртом. Полимер очищают переосаждением из фильтрованного 2% -ного раствора в бензоле этиловым спиртом и высушивают при 400C в вакуум-сушильном шкафу.
Задание. 1. Рассчитать выход полимера (по мономеру). 2. Определить молекулярную массу полимера (см. с. 174).
Работа 11. Стереоспецифическая полимеризация этилена
Цель работы. Проведение полимеризации на катализаторах Циглера—Натта*.
Реактивы
Этилен Спирт (метиловый, этиловый или
Триэтилалюминий изопропиловый)
Четыреххлористый титан
Оборудование
Установка для полимеризации Секундомер
Емкость для приготовления рас- Баллон с инертным газом твора компонентов катализатора
Методика работы. Подготовка установки (рис. 2.1) для полимеризации. Реактор емкостью 0,5 л изготовлен из нержавеющей стали, снабжен рубашкой для циркуляции теплоносителя. Внутрь реактора введены винтовая мешалка и карман для термопары, которая для снижения инерционности ©паяна в дно кармана. Мешалка выполнена вместе с ротором экранированного двигателя. Ротор помещен внутри гильзы, изолирующей рабочую зону и рассчитанной на высокое давление. Статор двигателя вместе с экранирующей гильзой помещен для охлаждения в масляную баню с рубаш-
* При работе с алюминийорганическими соединениями необходимо проявлять особую осторожность, поскольку они легко воспламеняются при контакте с воздухом й водой. Все операции следует выполнять так, чтобы исключить попадание влаги и воздуха. Работу с этими соединениями надо проводить в защитных очках.
кой. Автоклав 9 нагревают с помощью термостата до 7O0C и ва-куумируют в течение 20 мин. Затем продувают инертным газом (можно этиленом из баллона 4) и снова вакуумируют 20 мин.
