- •Физико-химия и технология полимеров, полимерных композитов
- •Введение
- •ГлаВа 1. Основные определения и понятия высокомолекулярных соединений
- •Номенклатура полимеров
- •Классификация вмс
- •Сополимеры
- •Основные отличия вмс от низкомолекулярных соединений
- •Значение вмс в природе, технике, технологии
- •Вопросы для самоподготовки
- •Глава 2. Методы получения полимеров
- •Синтез полимеров реакцией цепной полимеризации
- •Мономеры реакции полимеризации
- •Радикальная полимеризация
- •Кинетические закономерности
- •Регуляторы и ингибиторы
- •Влияние различных факторов на процесс радикальной полимеризации
- •Ионная полимеризация
- •Катионная полимеризация (кп)
- •Катализаторы катионной полимеризации. Сокатализаторы
- •Механизм и кинетика катионной полимеризации
- •Факторы, влияющие на процесс катионной полимеризации
- •Анионная полимеризация
- •Механизм и кинетика анионной полимеризации
- •Анионно-координационная полимеризация
- •Полимеризация полиеновых соединений
- •Полимеризация с раскрытием цикла
- •Ступенчатая полимеризация
- •Поликонденсация
- •Факторы, влияющие на процесс поликонденсации
- •Способы проведения полимеризации и поликонденсации
- •Вопросы для самоподготовки
- •Глава 3. Физико-Механические свойства полимеров
- •Гибкость цепи полимеров
- •Термодинамическая и кинетическая гибкость
- •Параметры, определяющие гибкость цепи
- •Факторы, влияющие на термодинамическую гибкость цепи
- •Факторы, влияющие на кинетическую гибкость цепи
- •Физические состояния полимеров
- •Вопросы для самоподготовки
- •Глава 4. Растворы высокомолекулярных соединений
- •Сравнительные особенности золей и растворов высокомолекулярных соединений
- •Термодинамика растворения вмс
- •Набухание вмс
- •Свойства растворов вмс
- •Вязкость растворов вмс
- •Изоэлектрическая точка полиамфолитов
- •Мембранное равновесие
- •Устойчивость растворов вмс
- •Коллоидная защита
- •Пластификация и применение растворов вмс
- •Вопросы для самоподготовки
- •Глава 5. Химические превращения полимеров
- •Особенности химических реакций полимеров
- •Полимераналогичные превращения
- •Макромолекулярные реакции
- •Реакции концевых групп
- •Реакции деструкции
- •Химическая деструкция полимеров
- •Физическая деструкция полимеров
- •Добавки, снижающие скорость старения полимеров
- •Вопросы для самоподготовки
- •Глава 6. Композиционные материалы
- •Факторы, влияющие на процессы образования и свойства композиционных материалов
- •Совместимость компонентов композита
- •Переработка полимерных материалов
- •Некоторые представители композиционных материалов, применяемых в строительстве
- •Понятие адгезии, работа адгезии
- •Теории адгезии
- •Пленкообразующие и лакокрасочные материалы
- •Вопросы для самоподготовки
- •Лабораторные работы
- •Синтез высокомолекулярных соединений
- •Экспериментальная часть Получение полимеров методом полимеризации
- •Получение полимеров методом поликонденсации
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •Физико-механические свойства полимеров
- •Массы полимеров
- •Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •Экспериментальная часть
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •Химические превращения полимеров
- •Экспериментальная часть Полимераналогичные превращения или реакции звеньев цепи
- •Макрореакции полимеров
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •Научно-исследовательская работа
- •Темы рефератов
- •План и порядок оформления рефератов
- •Темы нир по полимерным композиционным материалам
- •Примерный развернутый план проведения исследований
- •Итоговое тестирование
- •Словарь терминов (глоссарий)
- •Библиографический список рекомендуемой литературы Основная литература
- •Дополнительная литература
- •Оглавление
- •3 94006 Воронеж, ул. 20-лет Октября, 84
Экспериментальная часть Получение полимеров методом полимеризации
Опыт 1.1. Блочная полимеризация стирола или метилметакрилата
В широкую пробирку с обратным воздушным холодильником внесите 3 мл стирола, несколько кристалликов перекиси бензоила (С6Н5СОО)2 и нагревайте в течение часа над плиткой. По окончании процесса образовавшийся полимер представляет собой густую, прозрачную массу, которая при охлаждении затвердевает.
Опыт 1.2. Эмульсионная полимеризация стирола
Этот метод позволяет вести процесс с большой скоростью при умеренной температуре и получать полимер с большой степенью полимеризации.
Основными компонентами реакционной среды при эмульсионной полимеризации являются мономер, дисперсионная среда (вода), эмульгатор (ПАВ) и водорастворимый радикальный инициатор. В результате реакции образуется коллоидный раствор полимера в воде, который называется латексом. Схема установки для получения стирола приведена на рис. 1.
|
Рис. 1. Схема установки для получения стирола: 1 – реакционная колба; 2 – обратный холодильник; 3 – водяная баня; 4 – электроплитка; 5 – термометр; 6 – мешалка
|
А. В круглодонную трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником и быстро работающей мешалкой ( рис. 1), введите 67 мл воды и 1 г стеарата натрия (мыла). После растворения стеарата натрия в колбу налейте 30 г стирола и нагревайте смесь при работающей мешалке на водяной бане до 85 - 90 0С. Через 10 мин по достижении требуемой температуры в колбу через тубус влейте из пипетки по каплям 2 мл 33 – 35%-й раствор перекиси водорода (Н2О2). При этом мешалку ни в коем случае нельзя останавливать! Изменение цвета жидкости до молочно-белого, а также выпадение хлопьев при приливании капли кислоты к пробе показывает, что идет полимеризация.
Процесс полимеризации ведется в течение 2-х часов. По окончании реакции колбу охладите, разберите установку и затем разрушьте эмульсию добавкой разбавленного раствора соляной кислоты или хлорида натрия (NaCl). Выпавший полистирол отделите от жидкости декантацией или на фильтровальной воронке под вакуумом, промойте теплой водой, а затем высушите на воздухе.
Б. Процесс полимеризации можно провести по упрощенной методике. Для этого в коническую колбу на 100 мл внесите 20 мл дистиллированной воды и 0,5 г стеарата натрия, нагрейте до 60 °С и интенсивным перемешиванием добейтесь полного растворения мыла и образования устойчивой пены. Добавьте к мыльному раствору 3 мл стирола и при постоянном энергичном перемешивании внесите в колбу по каплям заранее приготовленный раствор инициатора (5 мл дистиллированной воды и 0,1 г персульфата аммония ((NH4)2S2O8).
Всю массу в колбе ~ 30 минут осторожно нагревайте ~ при 80 °С на водяной бане, при этом интенсивно перемешивая ее до образования густого, однородного на вид белого продукта – латекса. После охлаждения массы влейте в нее раствор алюмокалиевых квасцов (КAl(SO4)2 • 12 Н2О) и наблюдайте при этом разрушение эмульсии и выделение хлопьев полимера.
Напишите уравнение реакции образования полистирола, выделите три стадии процесса, учитывая его радикально-цепной (гомолитический) механизм.
Укажите основные направления использования блочного полистирола и латекса.