Практикум по химии и физике полимеров - Кузнецов Е.В.
Скачать (прямая ссылка):
вискозиметра
Методика работы. Для определения времени истечения растворителя в сухой вискозиметр (см. рис. 11.6) через трубку 2 наливают 5 мл растворителя, устанавливают вискозиметр вертикально в термостате и термостатируют 10—15 мин, поддерживая температуру с точностью до ±0,01 0C Закрывают трубку 6 колпачком и посредством резиновой груши, присоединенной к трубке 3, засасывают растворитель через капилляр 5 в измерительный шарик 4. Затем передавливают растворитель из измерительного шарика 4 в резервуар /. Операцию повторяют 2—3 раза и вновь заполняют капилляр 5 и измерительный шарик 4. Снимают колпачок с трубки б и по секундомеру фиксируют время истечения растворителя от верхней а до нижней Б метки измерительного шарика. Время истечения определяют не менее 5 раз и берут среднее значение. Отсчеты не должны различаться более чем на 0,2 с. Время истечения растворителя должно составлять —100 с.
^После определения времени истечения растворителя вискозиметр извлекают из термостата, выливают растворитель, ополаскивают чистым бензолом, втягивая его через капилляр посредством груши, и сушат, просасывая воздух водоструйным насосом. Пары бензола ядовиты и легко воспламеняются. Работу следует проводить в вытяжном шкафу в отсутствие огня!
В сухой вискозиметр через трубку 2 вносят градуированной пипеткой (цена деления 0,2 мл) 5 мл раствора полимера (при приготовлении раствора используют переосажденный и высушенный до постоянной массы полимер), помещают вискозиметр в термостат и после термостатирования в течение 10—15 мин определяют время истечения раствора (также не менее 5 раз). Предварительно капилляр 5 и измерительный шарик 4 несколько раз промывают раствором. Исходный раствор должен иметь г\/цо~ «1,5. Если исходный раствор имеет т)/т)о>-1,5, то раствор разбавляют в вискозиметре, добавляя определенное количество растворителя. Бели т)/тіо<1,б, то приготавливают более концентрированный раствор.
Затем в вискозиметр последовательно добавляют 0,75; 1,00; 1,25; 2,00 и 4,00 мл растворителя и после каждого разбавления измеряют время истечения раствора.
По окончании измерений раствор из вискозиметра выливают, промывают несколько раз растворителем и вновь проверяют время истечения растворителя. Среднее значение времени истечениям
растворителя должно воспроизводиться с точностью до 0,2—0,3 с. Результаты измерений вносят в табл. 11.5.
Таблица 11.5
Время истечения, с
растюритель
растворы полимера
растворитель
to, нач.
h
h
h
U
h
*0, кон.
Для растворителя и каждого раствора полимера определяют среднее значение времени истечения из пяти измерений.
Вычисление результатов измерений. Концентрации растворов определяют по формуле
И 1 (11.25)
V(V1 +V2)
где р — навеска полимера, г; Vt Vu V2 — соответственно объемы растворителя, израсходованного для приготовления раствора, исходного раствора, помещенного в вискозиметр, и растворителя, добавленного в вискозиметр при разбавлении, мл.
На основании полученных данных вычисляют г)/т]о==^/^ Луд = ^(U-U)Ik, пуд/си ln/
Результаты вычислений вносят в табл. 11.6.
Таблица 11.6
V1-VV2
•07%
t)
УД
Пуд/'
In
ті/тю
концентрация с
Рис. 11.7. Зависимость числа вязкости (/) и логарифмического числа
вязкости (2) от концентрации.
На основании данных табл. 11.6 строят графическую зависимость т]уд/с [или 1п(г)/г)о/с)] от с (рис. 11.7). Экстраполяцией прямых к нулевой концентрации отсекают на оси ординат отрезок,
равный [tj]. Обе прямые должны пересекаться на оси ординат в точке, соответствующей нулевой концентрации. Если прямые не пересекаются в этой точке, то за предельное число вязкости берется значение, соответствующее средней точке между пересечениями оси ординат каждой прямой. Определив значение [т|], при известных величинах К и а (см. табл. 11.4) по уравнению Марка—Хувинка определяют средневязкостную молекулярную массу полимера.
11.2. Полидисперсность полимеров
Полидисперсность полимеров характеризуется кривыми моле-кулярно-массового распределения. Интегральная функция молеку-лярно-массового распределения определяется выражением
х
Wx = ^w1 (11.26)
где Wi — массовая доля молекул с длиной цепи *.
Дифференциальная функция молекулярно-массового распределения определяется выражением
Wx = (MxIdMx (11.27)
Числовое распределение определяется соотношением
Hx = (MMx) (UWxIdMx) (11.28)
где пх — мольная доля фракций с длиной цепи х.
Для получения кривой этого типа необходимо определить
среднечисловую молекулярную массу Mn фракций. В практических целях при построении графика распределения вместо шкалы молекулярных масс можно использовать шкалу предельных чисел вязкости. Данные для построения кривых молекулярно-массового распределения можно получить в результате разделения полимера на фракции, достаточно однородные по молекулярной массе.
Фракционирование осуществляют различными методами. Существующие методы фракционирования основаны на различии в растворимости фракций полимера с разной молекулярной массой. Растворимость уменьшается с увеличением молекулярной массы. Так, например, по мере прибавления осадителя к раствору гетерогенного полимера будут осаждаться фракции все более низкой молекулярной массы (фракционирование осаждением), а экстрагирование полимера постепенно улучшающимся растворителем дает возможность получить ряд фракций с возрастающей молекулярной массой (фракционирование растворением). В результате фракционирования полимера для каждой фракции определяют массовую долю фракций и молекулярную массу. Молекулярную
