Практикум по химии и физике полимеров - Аввакумова Н.И.
ISBN 5—7245—0165—1
Скачать (прямая ссылка):
Работа 3.7. Сополимеризация метилметакрилата со стиролом и оценка констант сополимеризации
Цель работы: определить константы сополимеризации метилметакрилата со стиролом интегральным методом Майо — Льюиса по результатам опыта для одного соотношения мономеров.
Реактивы: метилметакрилат, стирол, этилбензол, азобисизобутироннтрил, диэтиловый эфир.
Приборы и посуда: реакционный сосуд с прижимной резиновой пробкой на 10 см3, пипетка на 5 см3 (3 шт.), микрошприц на 2 мкл, бюксы для взвешивания (3 шт.), терм(;стат, газовый хроматограф, шпатель, часовое стекло.
Порядок работы: 1) проведение радикальной сополимеризации метилметакрилата со стиролом в этилбензоле при одном соотношении мономеров; 2) определение содержания остаточных мономеров в пробах реакционной смеси хроматографиче-ским методом; 3) расчет констант сополимеризации.
Методика работы. В чистый реакционный сосуд емкостью 10 смл с прижимной резиновой пробкой (которым может служить флакончик из-под пенициллина) помещают 1,04 г стирола и 1 г метилметакрилата (взятых в соотношении 1:1), добавляют 4,76 см* этилбензола и тщательно перемешивают. Затем из смеси отбирают микрошприцем 5—6 проб по 2 мкл и последовательно хроматографируют. После каждого ввода пробы шприц несколько раз промывают сухим диэтиловым эфиром.
После отбора проб калибровочной серии в реакционную смесь вводят 0,02 г инициатора азобисизобутиронитрила, сосуд герметично закрывают самоуплотняющейся пробкой, на пробку накладывают прижимное кольцо и затягивают его проволочной оплеткой. Реакционный сосуд помещают в термостат при 70 °С.
По истечении 15 мин от начала сополимеризации, не извлекая сосуд из термостата, отбирают первую пробу (2 мкл), прокалывая шприцем эластичную пробку. Хроматографический анализ остаточных мономеров в реакционной смеси проводят через каждые 15 мин в течение 3 ч.
«
Площадь пика S,
MM2
*»(ср)
1—1
с
стирол
MMA
этил-бензол
стирол
MMA
s а;
стирол
MMA
этил-бензол
стирол
VWW
этил-бензол
Хроматографичсская колонка из нержавеющей стали длиной 0,8 м и внутренним диаметром 6 мм заполнена сорбентом. Рабочая температура колонки 98 °С. Газ-носитель гелий, давление гелия на входе в колонку 0,04 МПа, объемная скорость сжатого воздуха 600 см3/мин, объемная скорость водорода 60 см3/мин, объем отбираемой пробы 2 мкл. Чувствительность прибора определяется экспериментально. Прибор подготавливается к работе по инструкции, прилагаемой к хроматографу.
Полученные на хроматографе пики характеризуют состав реакционной смеси и концентрацию ее компонентов в данный момент времени. Пики идентифицируют, сравнивая с хромато-граммами индивидуальных веществ, и вычисляют их площади. Если пики имеют симметричную форму, то вычисляют площадь треугольника, описанного вокруг хроматографической кривой.
Относительные калибровочные коэффициенты для каждого мономера ki рассчитывают по формуле
Ia=(CiICr)I(SiISp), (3.17)
где а — исходная концентрация каждого из мономеров, моль/л; ср — концентрация растворителя, моль/л; Si — площадь пика каждого из сомономе-ров, мм2; Sp — площадь пика растворителя, мм2.
Данные расчета для проб калибровочной серии вносят в табл. 3.11.
Концентрацию, мономеров рассчитывают по уравнению
¦Ci = IiHCvCp(SiIS»), (3.18)
где d — концентрация мономера в любой момент времени реакции, моль/л; Cp — концентрация растворителя, моль/л; А?*<ср» — относительный калибровочный коэффициент /-го компонента; 5,•/Sp — отношение площади пика і-го компонента к площади растворителя.
Данные расчета вносят в табл. 3.12.
Обработка результатов. На основании полученных данных строят график зависимости мольной концентрации мономеров Mi и M2 от времени. По графику определяют концентрации мономеров, соответствующие нескольким выбранным моментам времени, подставляют в интегральное уравнение состава сополимеров (3.10) и рассчитывают константы сополимеризации г\ и г2, произвольно выбирая параметр р (в данной работе р ——4,
Таблица 3 J 2. Форма записи результатов
с "с"
Время отбо ра пробы, мин
Площадь пика S1,
MM2
•V5P
Концентрация мономера C1, моль
стирол
VWW
этил-бензол
стирол
MMA
этил-бепзол
стирол
MMA
этил-бензол
1
0
2
15
3
е • •
30
Таблица 3.13. Форма записи результатов
№ п/п
Время, мин
[MO1]
[MO2J
LMiJ
[M2J
LMO1J
[MO1J
[M2OJ
P
Г і
г\г 2
[M2]
1^[M1J
lg[M2j
—2, —1, —0,5, +1). Расчетные данные для нескольких значений времени вносят в табл. 3.13.
На основании полученных данных строят график Г\=\{г2) и по области или по точке пересечения прямых графически определяют константы сополимеризации и сравнивают их значения с литературными данными. По произведению Г\г2 оценивают характер чередования звеньев в сополимере.
Задание. На основании рассчитанных констант сополимеризации метилметакрилата со стиролом сделать вывод о сравнительной активности мономеров при сополимеризации и характере распределения звеньев в цепи сополимера.
