Практикум по химии и физике полимеров - Кузнецов Е.В.
Скачать (прямая ссылка):
На основании полученных данных строят график зависимости выхода полимера (в %) от времени полимеризации (в мин).
Расчет скорости полимеризации и определение порядка реакции по инициатору проводят по методике, описанной в работе 1 (см. с. 16).
Задание. 1. Рассчитать скорости полимеризации метилметакрилата.
2. Рассчитать порядок реакции по инициатору.
Работа 3. Определение суммарной энергии активации полимеризации метилметакрилата
Цель работы. 1. Определение влияния температуры на скорость полимеризации.
2, Определение суммарной энергии активации полимеризации.
Реактивы
Метилметакрилат перегнанный Петролейный эфир
Перекись бензоила
Обврудование
Ампулы....... . 6 шт. Термостат на 8O0C . . . . 1 шт.
Термостат на 600C . . . . 1 шт. Стаканы........6 шт.
Термостат на 700C . . . . 1 шт.
Методика работы. В стеклянный стакан помещают 20 г перекиси бензоила и добавляют 10 г метилметакрилата.
Приготовленный раствор наливают в шесть ампул (по 3 мл в каждую), продувают азотом и запаивают. Работы с ампулами проводить в защитных масках. Ампулы (по две) помещают в три термостата с температурой 60, 70 и 80 °С. По достижении степени полимеризации, равной 10—15% (сиропообразное состояние), ампулы вынимают и охлаждают проточной водой. Регистрируют время окончания полимеризации. Содержимое ампул выливают в стаканы с петролейным эфиром для высаждения полимера. Полимер высушивают и взвешивают. Результаты вносят в табл. 1.5.
По данным табл. 1.5 рассчитывают скорость полимеризации V [в моль/(л-с)] по формуле
я.р.1000
М-т-60.100
где я —выход полимера за время т, %; р — плотность мономера, г/см3; M —масса 1 моля мономера, г/моль; т—время полимеризации, мин.
T а і л и и а 1.5
Выход полимера
Загрузка мономера, г
Время полимеризации, мин
Температура, °С
г
%
Для установления влияния температуры на константу ск@рости k, а также для определения энергии активации константу k находят при трех температурах по формуле
* = [Щп\щт или 1S* = 1^-InIg[H] +mlg[M])
где [И]—концентрация инициатора, моль/л; [И] = ^ моль/л (здесь g-—навеска инициатора, г; V—объем загрузки (3 мл); Мш — масса 1 моля инициатора, г/моль); [M] —концентрация мономера, моль/л.
[М]=-1000-р
M
где р — плотность мономера, г/см3; M — масса 1 моля мономера, г/моль.
Для метилметакрилата порядок реакции по инициатору я = 0,5, по мономеру т=1.
Количественная зависимость скорости химической реащии от температуры выражается уравнением Аррениуса:
E
к = Ae
RT
где к — константа скорости реакции; A=pz— предэкспоненциальный множитель, практически не зависящий от температуры (р — стерический фактор; z — число соударений); E—суммарная энергия активации; R— универсальная газовая постоянная; T—абсолютная температура.
Стерический фактор р указывает на то, что необходимым условием для протекания реакции является не только наличие определенного запаса кинетической энергии у реагирующих молекул, но и соответствующая их ориентация при соударении.
Суммарная энергия активации E может быть найдена графическим или расчетным путем по температурной зависимости константы скорости k.
Согласно уравнению Аррениуса
E
In к = const — —-—-
RT
о*
На основании полученных данных строят график зависимости Ink от-у--103. Тангенс угла наклона полученной прямой численно
равен E/R, т. е. ? = tga-/?.
Сравните полученные значения k и сделайте вывод о влиянии температуры на скорость полимеризации. ,
Задание. 1. Рассчитать скорость полимеризации метилметакрилата при трех температурах.
2. Рассчитать энергию активации процесса.
Работа 4. Изучение реакции передачи цепи при полимеризации стирола
Цель работы. 1. Определение молекулярной массы полученных полимеров.
2. Определение константы передачи цепи дисульфидом.
Реактивы
Стирол, высушенный и перегнанный Очищенный азот Дисульфид (дифенилдисульфид) Бензол
Этиловый спирт
Оборудование
Ампулы на 10 мл . . . . 4 шт.
Термостат....... 1 шт.
Стаканы........ 4 шт.
Вискозиметр Оствальда (d=0,56 мм)......1 шт.
Методика работы. Точные навески дисульфида 0,09; 0,07; 0,05; 0,03 г растворяют в 5 г стирола (каждую) и полученные растворы наливают в ампулы. Ампулы продувают очищенным азотом в течение 3 мин, запаивают и помещают в термостат при 99±0,5°С. При работе с ампулами надеть защитную маску! В термостате ампулы выдерживают 2 ч, после чего быстро охлаждают водой и вскрывают.
Для определения выхода полимера из раствора отбирают пробу для нахождения коэффициента рефракции. Содержание полимера (в растворе) вычисляют по формуле
X= l,73-103.AnD
где Апв — разность между коэффициентами рефракции раствора до и после полимеризации.
Содержимое ампул высаждают пятикратным количеством этилового спирта. Полученные полимеры сушат до постоянной массы и определяют при 200C удельную вязкость их бензольных растворов при трех разных концентрациях полимера (0,1; 0,6; 0,3 г/100 см3). Работы проводить под тягой. Методику вискозимет-рических измерений см. на с. 174.
