Практикум по химии и физике полимеров - Кузнецов Е.В.
Скачать (прямая ссылка):
Таблица 1.1. Зависимость пв от степени превращения стирола в полистирол
Степень превращения стирола, %
Показатель преломления
Степень превращения стирола, %
Показатель преломления
Степень мревраще-ния стирола, %
Показатель преломления
Степень превращения стирола, %
Показатель преломления
о
2 3 4 5 6 7 8 9 10
1,5420 1,5429 1,5435 1,5441 1,5446 1,5451 1,5455 1,5461 1,5465 1,5468
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
1,5475.
1,5482
1,5488
1,5492
1,5495
1,5500
1,5504
1,5508
1,5511
1,5515
21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
1,5518 1,5520 1,5523 1,5525 1,5528 1,5531 1,5534 1,5537 1,5540 1,5543
31
32 33 34 35 36 37 38 39 40
1,5548 1,5552 1,5556 1,5563 1,5568 1,5574 1,5577 1,5581 1,5584 1.5589
Метод определения скорости полимеризации стирола по изменению показателя преломления основан на том, что чистый мономер и раствор полимера в мономере имеют разные Пю. Следовательно, измеряя пв во времени, можно судить о степени превращения мономера в полимер, т. е. о глубине реакции на той или иной стадии процесса.
Для каждой концентрации инициатора при данной температуре отбирают не менее пяти проб. Время, через которое определяют выход полимера, зависит от скорости полимеризации мономера; оно выбирается с таким расчетом, чтобы степень превращения мономера в последней пробе не превышала 15%.
Полученные данные вносят в табл. 1.2
Таблица 1.2
Загрузка, г
мономер
инициатор
Концентрация инициатора, % от массы мономера
ВреМЯ поли"
меризации,
мин
nD смеси
Выход полимера
о/ /о
По результатам табл. 1.2 для каждой концентрации инициатора строят график в координатах время полимеризации (в мин)—выход полимера (в %). Затем по конверсии мономера за определенный отрезок времени рассчитывают скорость полимеризации V [в моль/(л-с)] по формуле
др.1000
V
Mt.60-100
где X—выход полимера за время т, %; р — плотность мономера, г/см8; M — масса Il моля мономера, г/моль; т — время полимеризации, мин; хр-1000 — выход полимера при полимеризации 1 л мономера.
Концентрацию инициатора (в моль/л) находят по формуле
g.1000
[И]
V-M»
где g — навеска инициатора, г; Ми — молекулярная масса инициатора; V—объем загрузки (15 мл).
Затем находят логарифмы скоростей полимеризации и концентрации инициатора. Результаты расчетов вносят в табл. 1.3.
Таблица 1.3
Концентрация инициатора
Скорость по-
Время поли-
Выход
меризации,
полимера,
лимеризации,
%
моль/л
мин
о/
/0
моль/(лс)
По полученным данным строят график в координатах Ig [И] — Ig v. Вычисляют тангенс угла наклона tga полученной прямой, который численно равен порядку реакции по инициатору.
Как следует из уравнения (1.11) (см. с. 13), скорость реакции:
Igv = \gk + 0,5 Ig [И]
где [И]—концентрация инициатора.
Если тангенс угла наклона прямой Ig v = f (Ig[H]) равен или близок к 0,5, то, значит, что закон соблюдается.
Задание. 1. Высадить и высушить полимеры из всех трех пробирок.
2. Провести вискозиметрические измерения.
Работа 2. Изучение кинетики полимеризации метилметакрилата в массе
Цель работы. 1. Определение скорости полимеризации метилметакрилата дилатометрическим методом.
2. Определение порядка реакции полимеризации по инициа тору.
Реактивы
Метилметакрилат
Оборудование
Дилатометры на 10 мл Шприц с длинной иглой Сосуд Дьюара . . .
Перекись бензоила
3 шт. Термостат на 7O0C . . . . 1 1 шт. Колбы с пришлифованными 1 шт. пробками емк. 50 мл . . 3
шт.
шт.
Методика работы. В три колбы помещают по 15 мл раствора перекиси бензоила в метилметакрилате концентрацией 0,2; 0,5 и 0,7% от массы мономера. Колбы продувают азотом в течение 10 мин.
Дилатометр, предварительно продутый азотом, заполняют с помощью шприца с длинной иглой хак, чтобы мениск жидкости находился на 1 см выше шарика дилатометра. Заполненный дилатометр подсоединяют к вакуумной установке и охлаждают в сосуде Дьюара. После замораживания систему вакуумируют до остаточного давления 13—0,13 Па (Ю-1—10~3 мм рт. ст.). После запаивания дилатометр размораживают, помещают в термостат и через 5 мин фиксируют уровень мениска с помощью катетометра или градуировочной шкалы. Уменьшение объема смеси фиксируют через определенные промежутки времени (2—3 мин) в течение 20—• 25 мин. Измерения проводят последовательно для трех растворов.
Результаты измерений вносят в табл. 1.4.
Таблица 1.4
Выход
о/
/0
Время полимеризации, мин
Изменение объема реакционной смеси за время т, Д V
раствор № 1
раствор № 2
раствор № 3
2—1643
17
Степень превращения мономера в полимер х (в %) рассчитывают по формуле
AV
, = -..00
где V — начальный объем реакционной смеси при 70 °С; AV — изменение объема реакционной смеси за данное время; к' — коэффициент контракции, определяющий степень изменения объема мономерной смеси при данной температуре в результате превращения мономера в полимер &'=(рп—рм)/рп (здесь рм=0,935 г/см8 плотность мономера; рп =1,19 г/см3 — плотность полимера).
