Материал: 3795

2

УДК 630*81

Дмитренков, А. И. Химия древесины [Текст] : методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов I курса специальности 250201 – Лесное хозяйство (с элементами УИРС) / А. И. Дмитренков, А. Д. Колешня, С. С. Никулин ; Фед. агентство по образованию, ГОУ ВПО

«ВГЛТА». – Воронеж, 2009. – 48 с.

Печатается по решению учебно-методического совета ГОУ ВПО «ВГЛТА» (протокол № 7 от 10 апреля 2009 г.)

Рецензент заведующий кафедрой ВМС и коллоидов ВГУ д-р хим. наук, проф. Г.В. Шаталов

Научный редактор канд. техн.наук, доц. А. И. Дмитренков

3

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания предназначены для студентов лесохозяйственного факультета специальности 250201 – Лесное хозяйство при изучении дисциплины по выбору «Химия древесины» и содержат лабораторные работы по данному курсу. При освоении данной дисциплины студент должен приобрести знания о строении и свойствах ВМС, методах синтеза полимеров, о строении, составе и свойствах древесины как важнейшего природного полимерного материала, об основных направлениях химической переработки древесины, освоить основные методы химического анализа древесины и её компонентов.

Методические указания включают лабораторные работы, содержащие методы анализа полимеров, химической идентификации некоторых природных полимеров, а так же методики оценки физических и химических свойств отдельных компонентов древесины.

При самостоятельной подготовке к лабораторной работе студент должен составить конспект лабораторной работы и изучить теоретический материал по соответствующему разделу химии древесины и основам химии ВМС. Для получения допуска к лабораторной работе студент представляет конспект и отвечает на вопросы преподавателя по теории и порядку выполнения опытов. Студент, получивший допуск к лабораторной работе, выполняет опыты по теме и оформляет работу в рабочей тетради по следующей форме: тема работы, название опыта, уравнение реакций и выводы.

4

Тема: МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРОВ

Лабораторная работа № 1

ПОЛУЧЕНИЕ МОЧЕВИНО-ФОРМАЛЬДЕГИДНЫХ СМОЛ

Цель работы:

1.Ознакомиться с методами получения полимеров.

2.Изучить особенности синтеза мочевино-формальдегидных смол.

3.Изучить факторы, влияющие на процесс поликонденсации.

Теоретическая часть

Высокомолекулярными соединениями (ВМС), или полимерами, называют сложные вещества с большими молекулярными массами (порядка сотен, тысяч или миллионов), молекулы которых построены из повторяющихся элементарных звеньев в результате соединения друг с другом простых молекул – мономеров. Упрощенно считают, что полимеры – это высокомолекулярные соединения с массой более 5000 у. е., олигомеры – от 500 до 5000 у. е., низкомолекулярные вещества до 500 у. е.

К полимерам относятся целлюлоза, гемицеллюлозы, лигнин, белки, крахмал, природные смолы, каучуки, большое число синтетических и искусственных полимеров.

Синтетические полимеры получают двумя основными способами: полимеризацией и поликонденсацией из мономеров.

Полимеризацией называют реакцию соединения молекул мономера, протекающую за счет разрыва кратных связей и не сопровождающуюся выделением побочных низкомолекулярных продуктов (H2O, HCl, NH3 и др.).

В реакцию полимеризации вступают мономеры, имеющие кратную связь, или неустойчивые циклы, например:

[– CH2 – O –]n .

формальдегид полиформальдегид

5

Таким образом, реакция полимеризации не приводит к изменению элементарного состава мономера.

Поликонденсация – это процесс образования полимеров путем химического взаимодействия молекул мономеров, сопровождающийся выделением низкомолекулярных веществ (Н2О, НCl, NH3, спирта и др.). В реакцию поликонденсации вступают мономеры, содержащие в молекулах функциональные группы (–ОН, –СООН, –NH2, галогены и др.). Таких групп в молекуле мономера должно быть не менее двух. Основное отличие реакции поликонденсации от реакции полимеризации состоит в том, что состав элементарных звеньев полимера отличается от исходных мономеров.

Одной из важнейших реакций поликонденсации является реакция мочевины с формальдегидом. Характер и скорость взаимодействия мочевины с формальдегидом в водном растворе зависит от условий реакции: катализатора, рН среды, температуры, соотношения исходных веществ, а также их концентрации в реагирующей среде. При этом влияние рН среды на молекулярную массу и структуру мочевиноформальдегидных смол (МФС) является определяющим. Рассмотрим влияние отдельных факторов на эту реакцию.

Влияние pH среды. В нейтральной или слабощелочной среде при температуре, не превышающей 40 оС, в зависимости от соотношения мочевины и формальдегида образуется преимущественно моноили диметилолмочевина. При молярном соотношении мочевины и формальдегида 1:1 образуется преимущественно метилолмочевина:

Метилолмочевины растворяются в воде и образуют вязкие растворы. При нагревании таких растворов до 100 оС в слабощелочной среде, например в присутствии NH4OH, происходит поликонденсация монометилолмочевины (с отщеплением воды) с образованием макромолекул линейного строения.