Практикум по химии и физике полимеров - Аввакумова Н.И.
ISBN 5—7245—0165—1
Скачать (прямая ссылка):
Задание. Написать в общем виде схему реакции ионно-коор-динационной полимеризации этилена и объяснить влияние концентрации мономера на скорость полимеризации.
Работа 2.4. Ионно-координационная полимеризация пропилена, инициированная системой трихлоридтитан — диэтилалюминийхлорид
Цель работы: определить константу скорости ионно-координа-ционной полимеризации газообразного пропилена в растворителе термометрическим методом и определить энергию активации процесса.
Реактивы: пропилен, трихлорид титана — катализатор, диэтилалюминийхлорид— сокатализатор, инертный газ, гептан, этиловый спирт, дистиллированная вода.
Приборы и посуда: установка для полимеризации газообразных мономеров (рис. 2.3), магнитная мешалка, стаканы мерные емкостью 500 см3
і, мин
р,
МИЛ
v. MПа/мин
і1', МПаДмоль-мин)
Рср, МПа
1^CP
IgV '
(2 шт.), сосуд Шленка на 250 см3, двурогая ампула на 50 см3, гидравлический затвор, обратный холодильник, воронка Бюхнера, вакуум-сушильный шкаф, шпатель, часовое стекло.
Порядок работы: 1) проведение ионно-координационной полимеризации пропилена при различных температурах: 2) дезактивация и отмывка катализатора; 3) определение скорости полимеризации при различных температурах и определение энергии активации процесса.
Методика работы. Установка для полимеризации (см. рис. 2.3) состоит из стеклянного реактора / емкостью 250 см3, снабженного рубашкой для охлаждения и нагревателем, электромеханической мешалкой 2, контактного манометра 3 с электронным реле 4, балластных сосудов емкостью 100 см3 5, 6, клапана подачи 7 и емкости для хранения инертного газа 8, загрузочного крана 9, клапана сброса давления 10, клапанов для подачи мономера 11, 14, 19, промежуточных емкостей 12, 13, манометрического реле 15, манометра сопротивления 16, записывающего моста 17, тарированной емкости 18 и баллона с мономером 20.
Герметично закрытый и термостатированный при 7O0C реактор включением клапана 10 вакуумируют в течение 1 ч. Закрывают клапан 10 и с помощью клапана 7 вводят в реактор 1 инертный, газ до 9,84 Па. Вновь вакуумируют по 10 мин и продувают инертным газом. Эту операцию повторяют 3 раза. Затем включением клапана 7 создают в реакторе избыточное давление, превышающее на 0,15 Па атмосферное, отключают клапан 7 и, осторожно открывая кран дозирующего отвода 9, создают слабый ток инертного газа. К дозирующему отводу присоединяют через шланг один из отводов двурогой ампулы, содержащей навеску катализатора. Открывают второй отвод ампулы и подсоединяют к гидравлическому затвору. Осторожно постукивая по стенкам ампулы, ссыпают навеску трихлорида титана в дозирующий отвод 9. Отсоединяют гидравлический затвор и к свободному отводу ампулы подсоединяют сосуд Шленка, содержащий 100 см3 раствора диэтилалюминийхлори-да в гептане. Ток инертного газа через боковой отвод сосуда Шленка поступает в гидравлический затвор. Продувку инертным газом ведут до тех пор, пока давление в реакторе не срав-
Рис. 2.3. Установка для полимеризации газообразных мономеров
няется с атмосферным. Переводят трехходовой кран сосуда Шленка в положение «слив» и полностью открывают кран дозирующего отвода 9. Слив раствора дизтилалюминийхлорида в реактор производят, поддерживая в реакторе давление на 0,05—0,10 Па ниже атмосферного, кратковременными включениями клапана 10. Закрывают кран дозирующего отвода 9. С помощью клапана 10 снижают давление в реакторе до 9,3 Па. Включают мешалку 2 и проводят активацию катализатора при 700C в течение 30 мин. Затем отключают обогрев и снижают температуру до 40 °С.
С помощью клапана 10 уменьшают давление в реакторе до 9,10 Па и отключают клапан. Устанавливают контактный манометр 3 на давление срабатывания 9,84 Па и включением клапана 11 и реле 4 подают в реактор пропилен. Полимеризацию проводят в режиме автоматической подпитки пропилена при постоянном давлении, равном 9,94 Па и непрерывной регистрации расхода пропилена в течение 40 мин.
Выключают обогрев, снижают температуру в реакторе до постоянной 36 °С и в течение 40 мин ведут процесс при данной температуре. Аналогично проводят процесс при 33 и 30 °С.
Для дезактивации катализатора после полимеризации закрывают клапан //, выключают обогрев и с помощью клапана 7 доводят давление в реакторе до атмосферного. Открывают кран дозатора 9, вводят в реактор 100 см3 этилового спирта и перемешивают реакционную смесь в течение 30 мин. Выключают мешалку и содержимое реактора — смесь выпавшего в осадок полимера и раствор остатков катализатора — фильтруют на воронке Бюхнера с последующей промывкой дистиллирован-
Рис. 2.4. Диаграмма массового расхода пропилена при полимеризации в «-гептане:
OA — стадия начальной подачи пропилена в реактор; AB —¦ стадия начальной сорбции пропилена растворителем; CD, EF, KL стадии сорбции пропилена при понижении температуры; ВС, DE. FK, LM — стадии изотермической стационарной полимеризации
ной водой. Полимер пометают в вакуум-сушильный шкаф и сушат при 60 °С до постоянной массы.
