Практикум по химии и физике полимеров - Кузнецов Е.В.
Скачать (прямая ссылка):
Определение эпоксидных групп*
Метод основан на способности эпоксидной группы полимера присоединять хлористый водород с образованием хлоргидрина:
— CH-CH- + HCl-> _ CH — CH —
\/ Il
О ОН Cl
По разности между количеством введенной и непрореагировавшей кислоты, определяемой титрованием щелочью, рассчитывают содержание эпоксидных групп.
Для проведения реакции гидрохлорирования используют (различные растворители: ацетон, пиридин, смесь хлороформа с пиридином, диоксан, сложные эфиры.. Растворители перед употреблением необходимо тщательно высушить, так как в присутствии воды могут протекать нежелательные побочные реакции.
Ход определения. Навеску испытуемого полимера (0,2—0,6 г), взвешенную с точностью 0,0002 г, помещают в коническую колбу и добавляют пипеткой 30 мл раствора HCl в ацетоне. Колбу закрывают пробкой, выдерживают 2,5 ч и вводят 10 мл ацетона (для предотвращения помутнения раствора при титровании). После перемешивания избыток HCl оттитровывают 0,1 н. раствором NaOH в присутствии фенолфталеина.
Анализируют две пробы. Из полученных результатов принимают среднее значение. Параллельно ставят контрольный опыт.
* Очень часто определяют не процентное содержание эпоксидных групп, а «эпоксидный эквивалент» или «эпоксидное число».
Эпоксидный эквивалент — это масса одного грамм-эквивалента, выраженная в граммах. Если предположить, что полимер имеет линейное строение и на каждом конце цепи содержится по одной эпоксидной группе, тогда эпоксидный эквивалент будет равен 1J2 средней молекулярной массы диэпоксидной смолы, 7з средней молекулярной массы триэпоксидной смолы и т. д.
Эпоксидное число — это число эпоксидных групп, содержащихся в 100 г полимера. Делением эпоксидного числа на 100 получают значение эпоксидного эквивалента.
<
Содержание эпоксидных групп «х» (в %) рассчитывают по формуле:
(V1-V2) F-0,0043-100
х = -
8
где Vi — объем 0,1 н. раствора NaOH, израсходованного на титрование контрольной пробы, мл; V2 — объем 0,1 н. раствора NaOH, израсходованного на титрование анализируемой пробы, мл; F — поправочный коэффициент 0,1 н. раствора NaOH; 0,0043 — количество эпоксидных групп, соответствующее 1 мл точно 0,1 н. раствора NaOH, г; g — навеска, г.
Примечания: 1. Для !приготовления 0,2 н. раствора HCl в ацетоне к 1 л сухого перегнанного ацетона добавляют 17 мл концентрированной HCI (P = 1,18—1,19 г/см3).
2. Перед анализом следует определить кислотность или основность анализируемого продукта (титрованием 0,1 н. раствором щелочи или кислоты) и внести при расчете соответствующую поправку.
Отверждение эпоксидной смолы фталевым ангидридом. В химическом стакане нагревают 10 г смолы на масляной бане до 120 °С. В нагретую смолу всыпают 5 г тонко измельченного отвердителя — фталевого ангидрида. Содержимое стакана перемешивают до полного растворения отвердителя. Полученную прозрачную подвижную массу выдерживают в бане в течение 5— 10 мин для освобождения от воздушных !включений и выливают ,в металлическую формочку, которую помещают в термошкаф. Смолу отверждают в течение 24 ч при 120 °С.
Работа 30. Получение эпоксидной смолы
Цель работы. Получение эпоксидной смолы из метилтетрагидро-фталевого ангидрида и эпихлоргидрина.
Реактивы
Метилтетрагидрофталевый ан- Этиловый спирт
гидрид Эпихлоргидрин
Едкое кали Тетраэтиламмоний йодистый
Бензол
Оборудование
Трехгорлая колба емк. Воронка Бюхнера ... 1 шт.
250 мл...... 1 шт. Фарфоровая чашка . . 1 шт
Склянка Бунзена ... 1 шт.
Методика работы. В трехгорлую колбу емкостью 250 мл, снабженную мешалкой и термометром, помещают 65 мл этилового спирта и при перемешивании загружают 18 г (0,32 г/моль) едкого кали. При этом температура реакционной смеси не должна превышать 60°С. Затем в колбу загружают 20 г (0,12 г/моль) метил-тетрагидрофталевого ангидрида. Реакцию проводят при температуре 50-—600C в течение 1 ч. Реакционную смесь охлаждают до 200C и фильтруют на воронке Бюхнера. Осадок на фильтре трижды промывают этиловым спиртом. Полученную дикалиевую соль метилтетрагидрофталевой кислоты высушивают в фарфоровых чашках на песчаной бане (в вытяжном шкафу!).
В чисто вымытую и высушенную трехгорлую колбу, снабженную мешалкой и термометром, помещают 26,2 г (0,1 г/моль) полученной соли и 110 мл (1,42 г/моль) эпихлоргидрина. При перемешивании загружаідт_0,26 г катализатора — тетраэтиламмония йодистого (1% от загруженноип^оли).
Реакцию проводят при 35—400C в течение 3,5 ч. Реакционную смесь фильтруют на воронке Бюхнера. Осадок на фильтре (хлорид калия) промывают эпихлоргидрином, для чего (при отключенной воронке) заливают осадок так, чтобы жидкость покрыла всю поверхность соли. Осадок с фильтра выбрасывают. Фильтрат снова помещают в трехгорлую колбу и при остаточном давлении 690— 700 мм рт. ст. отгоняют эпихлоргидрин до тех пор, пока температура в колбе не повысится до 110 °С. Остаток в колбе промывают при перемешивании бензолом и водой. Сначала наливают 390 мл бензола, перемешивают 15 мин, затем наливают 130 мл воды и снова перемешивают 10 мин. После отстаивания в течение 30 мин образуются два слоя. Нижний, водный слой сливается. Верхний органический слой вакуумируют при 640—670 мм рт. ст. до повышения температуры в колбе до 110 °С, затем вакуум увеличивают до 730 мм рт. ст., повышают температуру до 125 °С и выдерживают при работающей мешалке в течение 30 мин. Вакуум сбрасывают, смолу охлаждают.
