Практикум по химии и физике полимеров - Кузнецов Е.В.
Скачать (прямая ссылка):
; = 2фл0У71/2(х — х-2) (ю. 14)
где / — нагрузка, при которой образец растягивается до относительного удлинения Х\ A0 — площадь поперечного сечения исходного ненабухшего образца; Vr — объемная доля каучука в набухшем вулканизате.
Далее находят объем каучука Vc, заключенный между соседними узлами сетки
Мс
V0= —- (10.15)
pk
где
0,5ркяг
Mc= -~- (10.16)
здесь Мс — молекулярная масса отрезка цепи между соседними узлами сетки; рк — плотность каучука; R— газовая постоянная; T — температура образца.
Из уравнений (10.15) и (10.16) находим, что
RT
V0= "Г— (10.17)
2ф v
После этого вулканизаты подвергают равновесному набуханию в различных растворителях (бензоле^ толуоле, ксилоле, хлорформе и др.) и определяют по уравнению Флори константу взаимодействия полимера с растворителем
ІП (l+ (1+q)-I-^(I +q)-i-
Q
V9
V,
1+q) 1/3-0,5^1+q) 1J = o (10.18)
где Vp — мольный объем растворителя; Q — равновесная степень набухания.
q= -2*- -і) (10.19)
pd \ / cvx /
где рк —плотность каучука; рр —плотность растворителя; РНаб и РСух — массы набухшего и сухого вулканизата.
Работа 51. Изучение структуры сшитых полимеров методом равновесного набухания
Цель работы. I. Определение содержания золь-фракции в сшитом полимере.
2. Расчет структурных параметров сетки.
Образцы и реактивы
Полимер Ацетон, бензол
Оборудование
Баллон с инертным газом Бюксы
Аппарат Сокслета Аналитические весы
Воздушный термостат
Методика работы. Четыре образца ненаполненного вулканизата толщиной не более 1 мм и массой около 0,1 г взвешивают на аналитических весах (Ри) и экстрагируют ацетоном в течение 18 ч в аппаратах Сокслета. Образцы для экстракции нанизывают на проволочку, разделяя гофрированными прокладками из фильтровальной бумаги, на которых записывают номер образца.
Во избежание окисления образцов на свету экстракторы снаружи обертывают темной бумагой. При прерывании экстракции на ночь необходимо следить за тем, чтобы образцы были полностью покрыты растворителем. После экстракции ацетоном образцы извлекают из экстрактора, кладут на фильтровальную бумагу, высушивают в термостате при 600C в течение 2 ч и после 30-минутной выдержки взвешивают (P3). Затем образцы экстрагируют бензолом в течение 16 ч. В начале опыта и через каждые 3 ч экстрактор продувают азотом в течение 30 мин. По окончании экстракции образцы извлекают, помещают в 50 мл бензола и оставляют в темноте на 2 ч. После этого образцы по одному вынимают из экстрактора, осторожно промокают (пока не будет пятна растворителя) и сразу же помещают в заранее взвешенный бюкс. Бюксы с образцами взвешивают и находят массу набухшего образца Pn. Бюксы открывают (защищая от света) и оставляют стоять на 8—10 ч, затем сушат при 60 °С в течение 2 ч и взвешивают через 30 мин (Рб).
Количество ацетонового экстракта Лэ находят по формуле
A3 = Рн~Рэ .100% (10.20)
Ph
Количество бензольного экстракта соответствует содержанию золь-фракции S
5= Рэ~Рб -Ю0% (10.21)
P э
Величину S находят как среднее из четырех измерений.
Затем определяют равновесную степень набухания Q по уравнению (10.19) и долю сухого полимера в набухшем геле VT:
Vr= (10.22)
Рассчитывают структурные параметры сеток.
Работа 52. Изучение реологических свойств раствора полимера
Цель работы. 1. Построение кривой течения раствора полимера.
2. Определение эффективной вязкости раствора полимера.
Образцы и реактивы
Полимер Глицерин
Оборудование
Ротационный вискози- Мерный цилиндр метр Секундомер
Ротационный вискозиметр состоит из двух коаксиальных цилиндров, в пространство между которыми заливается исследуемая жидкость. Наружный цилиндр — неподвижный и закрепляется на крышке прибора. Внутренний цилиндр связан со шкивом,, приводящимся во вращение под действием груза. Работу на приборе проводят в соответствии с инструкцией.
Методика работы. Приготавливают 1—5%-ный раствор полимера в воде. Измерения начинают с глицерина (стандартной ньютоновской жидкости), а затем исследуют раствор полимера. Глицерин заливают в зазор между цилиндрами. Снимают наружный цилиндр и по градуированным делениям внутреннего цилиндра измеряют величину погружения цилиндра в жидкость h. Собирают прибор и устанавливают стрелку на нулевое деление. Устанавливают минимальный груз и, опустив фиксатор шкива, приводят внутренний цилиндр во вращение. Если под действием данного груза равномерного вращения не происходит, нагружение увеличивают. По секундомеру замеряют время трех оборотов цилиндра. При работе с глицерином измерение можно начинать сразу после пуска. При работе с раствором полимера для установления стационарного движения измерение начинают после трех-четырех оборотов цилиндра. По окончании измерений закрепляют фиксатор. Измерения при одном грузе проводят не менее трех раз. Затем опыт повторяют, увеличивая нагружение (не менее трех раз). Измерения продолжают до тех пор, пока удается достаточно точно фиксировать время трех оборотов. Результаты измерений вносят в табл. 10.1.
