В.А. Кабанов - Практикум по высокомолекулярным соединениям (1113701), страница 10
Текст из файла (страница 10)
После этого мешалку снова включают и продолжают реакцию. Выход полимера и поверхностное натяжение проб определя1от согласно методикам, описанным ниже. Определение выхода полимера. Для осаждения полистирола к 5 мл пробы добавляют при перемешивании 0,5 мл насыщенного раствора алюмоаммопийных квасцов. Вьшавший осадок полимера отфи.тьтровывают и высушивают до постоянной массы.
Прн расчете выхода полимера необходимо учитывать массу алюминиевого мыла, соосаждающегося вместе с полимером. Определение поверхностного натяжения. Для определения числа частиц латекса отобранные пробы оттитровыва1от 8,1%-ным водным раствором эмульгатора. Титровапие проводят, параллельно измеряя поверхностное натяжение раствора по методу отрыва кольца с помощью торзионных весов. Для этого определяют силу, необходимую для отрыва стандартного металлического кольца от поверхности исследуемой жидкости. Отобранную пробу в стакане помещают на подвижный столик, укрепленный под рычагом весов, Кольцо погружа!от в эмульсию; медленно опускают столик со стаканом на несколько делений (число делений должно быть постоян1ым при повторных измерениях!), добиваясь такого положения кольца, при котором оно покоилось бы па поверхности жидкости, но не отрывалось от нее.
Дальнейший подъем кольца осуществляют плавно с помощью моторчика весов. Момент отрыва кольца фиксируют визуально, при этом снимаюг отсчет по внешней круговой шкале торзнонпых весов. Измерение поверхностного натяжения необходимо повторять до полной сходимости результатов. В стакан прн перемешивании на магнитной мешалке добавляют по 0,3 мл раствора эмульгатора и через 2 — 3 мин измеряют поверхностное натяжение. Титрование продолжают до тех пор, пока поверхностное натяжение не перестает изменяться.
Полученные данные вносят в таблицу. Катяпестэа энульгатора. ~эрлсхохопаяяпго нп тптровлппе, иь ыл Ппверхноетяое натяжепяе о мг Проба, Ая п(п Время отбора пробы, мяп Методики расчета аморфного полистирола (р и — — 1,071 г/смз): ар =6/3 лрп (!.!6) Это отношение можно получить, зная, что площадь и объем одной сферической частицы соответственно равны во=ли, Уо-л4/6 (!.17) Изучение кинетики эмульсионной полимернзации стирола основано на определении изменения числа и размера частиц латекса па промежуточной и конечной стадиях процесса. Прн этом исходят нз того, что поверхность частиц латекса заполнена молекулами эмульгатора не полностью, а частично.
При полимеризацин объем латексных частиц значительно увеличивается по сравнению с объемом исходных мицелл. Поверхностное натяжение таких частиц существенно превышает поверхностное натяжение частиц латекса, полностью насыщенных эмульгатором. Титруя латекс раствором эмульгатора, можно определить момент, когда латекс окажется насыщен эмульгатором. Это состояние называют точкой критической концентрации мицеллообразования (ККМ).
При дальнеишем увеличении концентрации эмульгатора в системе эмульгатор расходуется уже на образование собственных мицелл. Типичная кривая титрования латекса эмульгатором па основании измерений поверхностного натяжения приведена на рнс. !.6. Точка перегиба па этом графике соответствует ККМ. По исходной концентрации эмульгатора в реакционной среде и количеству эмульгатора, израсходованному на титрование до достижения ККМ, можно рассчитать количество эмульгатора (в моль), необходимое для насыщения поверхности латексных частиц. Если предположить, что площадь, которую занимает ! молекула эмульгатора в насыщенном адсорбированном слое латексных частиц, составляет 5 нмэ, то удельная поверхность частиц 1 г латекса 5тл бУдет Равна (в нмэ/г): ААи ул 3 А где Аэ — плошадь, занимаемая ! молекулой эмульгатора (б нм'); Мл — число Авогадро (6,02 !пээ); п — число молей эмульгатора, особтоднмое для насыщения новерхностн ! г частиц латекса.
При определении 5„по данным титровання необходимо учи. тывать содержание эмульгатора в исходной реакционной смеси. Полученное значение 5гх однозначно определяет средний диаметр частиц латекса ар, поскольку плотность их равна плотности Рнс.!.6. Завнснмость поверхностного натяжепня у от объема добавленного эмульгатора У.
Величина, обратная плотности 1/рп — — Уул равна объему 1 г сферических частиц латекса диаметром ар, общая площадь которых равна 5„,. Определив ар и поверхность одной частицы 5„рассчитывают общую поверхность 5х, занимаемую молекулами эмульгатора в 100 мл водной фазы (в нм'/100 мл НэО): 5 = Азй(ли' (!.18) где и' — число молей эвульгатора, необходнмое для насыщенна новерхьостн частиц латекса в !00 мл водной фазы.
При расчете и' следует учесть количества эмульгатора т! и воды, содержащиеся в пробе, а также количества эмульгатора иэ и воды, добавленные при титровании. Число частиц латекса в 100 мл водной фазы к моменту отбора пробы определяют по формуле В !0) йг = ох/эо Обработка результатов На основании полученных данных строят график зависимости и = = п(т), точка перегиба на котором соответствует ККМ. Зная общее количество эмульгатора, адсорбированпого 1 г полимера при достижении ККМ, можно определить зависимость размера н числа частиц латекса от степени превращения.
Для этого необходимо рассчитать следующие величины: 1) и, — исходное количество эмульгатора в пробе (в г); 2) тх — количество эмульгатора, израсходованное на титрование пробы до достижения ККМ (в г); 3) д — степень превращения стирала в пробах (с учетом соосаждения эмульгагора) (в %); 4) и — число молей эмульгатора, адсорбированного 1 г полиме а: Р " = (ш ~ + шэ)/А(э где М э — молекулярная масса эмульгатора. 5) йр — диаметр частиц латекса по формуле (1. 16); 6) 5„л — удельную поверхность 1 г частиц по формуле (1.15); 7) 5о — поверхность одной частицы латекса по формуле (1. 17); 8) 5в — общую поверхность частиц в !00 мл водной фазы по формуле (1. 18); 9) Ф вЂ” число частиц, содержащихся в !00 мл водной фазы, по формуле (1.!9).
Полученные данные вносят в таблицу. 41 АИВН. 9 снсь, м.з СС1м ММА, мл Состав смеси, обьемн. доли Амвула. ке в(о Форма записи результатов: Ст, ма Днамстр частиц аатексв. нм чнсао еасенц латезса в 100 мл водной фазы зуд, нмз(!00 г воавмера Ях, нмз(100 мл водной фазы Време оебора в робы.
мнн Выход волнмера. н Отношеане мономероз в исходной смеси Содержание Ст в соволнлыре, 'А овецчеснаа азотншть растворов соволнмероз Ампула, йс н/в обьемное мольнос Алевуна, Х9 в(а гз (ме)1)мз) (тз11(же! 42 Задание. Написать уравнение реакции всех элементарных стадий полимеризации стирала в присутствии персульфата калия, рассчитать количество и размер частиц латекса в ходе эмульсионной полимеризации стирала.
Р а бота 1.3. Радикальная сополимеризация Цель работы. Определение констант радикальной сополимеризацяи в системе стирал — метилметакрилат. Реактивы: стирол (Ст), метилметакрилат (ММА), 2,2сазо-бис-изобуеиронитрил (АИБН), хлороформ, осаднтель (смесь этанола с изопропаполом в соотношении 1: 3), тстрахлорид углерода, Приборы и посуда: спектрофотомстр типа СФ.26, термостат тина Т-16, шкаф сушильный вакуумный, ампула с пробкой на 20 мл (3 шт.), цилиндр мерный ца 26 мл (3 шт.), пипетка па 10 мл (4 шт.), плоскодонпан колба на 60 мл (6 шт.), стакан иа 100 мл (3 шт.), стеклянная палочка (3 шт.), часовое стекло (3 шт.), шпатель.
Методика работы Для определения констант сополнмеризации проводят радпкальну1о сополимеризацяю смесей Ст с ММА различного состава в присутствии инициатора АИБН. Реакцию проводят при небольших степенях преврашения для того, чтобы прн расчете состава сополимера можно было использовать уравнение состава сополнмера (1. 7), предполагающее неизменность состава мономерной смеси в ходе реакции.
После завершения реакции выделяют и анализируют по УФ-спектрам полученные сополимеры. Зная составы исходных мономерпых смесей и полученных из пих сополинеров, определяют константы сополимеризацин. В тщательно вымытые, высушенные и пронумерованные три ампулы наливают по 6 мл хлороформа, 0,15 мл тетрахлорида углерода (для снижения молекулярной массы образуюшегося сополимера), затем добавляют по 6,5 мл смеси Ст — ММА в объемном соотношении 1: 1; 4: 1; 1:4. Предварительно рассчитывают количество каждого сомономера (в мл), необходимое для приготовления 6,5 мл реакционных смесей заданных составов, В каждую ампулу вносят по 0,01 г АИБН.
Смесь перемешивают до полного растворения инициатора. Ампулы закрывают стеклянными пробками и помешают в термостат на 1 ч. Температуру в термостате поддерживают равной 65'С. После этого заполняют следующую таблицу. По истечении указанного времени ампулы охлаждают до комнатной температуры, вскрывают и содержимое медленно выливают при перемешиванин в стакан с осадителем (50 мл). Осадок полимера декантируют, образцы полимера помещают на пронумерованные часовые стекла н сушат до постоянной массы в вакуумном сушильном шкафу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
