Материал: 3795

16

Экспериментальная часть

Опыт 1. Определение относительной вязкости

Скорость истечения раствора определяют в вискозиметре ОствальдаПинкевича (рис. 3), с капилляром 0,7…1,0 мм.

Сначала измеряют время истечения чистого растворителя. Для этого 5 мл растворителя заливают в широкое колено вискозиметра, который погружают в термостат (20 оС) и выдерживают в нем 10…15 мин. Засасывают растворитель выше верхней метки над шариком, и жидкость начинает переливаться в широкое колено вискозиметра. Как только уровень жидкости опустится до верхней метки, включают секундомер и отмечают время, в течение которого объем растворителя от верхней до нижней метки вытекает через капилляр. Когда жидкость опустится до нижней метки 2, выключают секундомер и записывают результаты. Отчет повторяют 3…4 раза, после чего вычисляют среднее время истечения растворителя (τрастворителя). Вискозиметр вынимают, выливают растворитель. После этого описанным способом определяют скорость истечения раствора полимера (r раствора).

Рассчитайте относительную, удельную, приведенную вязкость и молекулярную массу, используя вискозиметр ВЗ- 4, по формулам (2) – (5).

Km = 2,6 104 (для растворов поливинилацетата в ацетоне и поливинилового спирта в воде).

Все результаты записывают в табл. 1.

Рис. 3. Вискозиметр Оствальда-Пинкевича

17

Опыт 2. Определение молекулярной массы по характеристической вязкости

Для характеристики молекулярной массы используют условный показатель – относительный прирост вязкости растворителя при введении в него полимера. Этот показатель называют характеристической вязкостью и обозначают через [η]. Характеристическая вязкость связана с величиной молекулярной массы следующим уравнением:

где К и α – постоянные, определяемые экспериментально и зависящие от формы макромолекул (αПВС = 0,78; αМВС = 0,5).

Определение характеристической вязкости производят следующим образом. Приготавливают растворы полимера концентрацией 2 %; 1 %; 0,5 %; 0,25 %. Определяют скорость истечения каждого раствора (после определения вязкости вискозиметр нужно сразу же вымыть растворителем и высу-

шить).

Результаты испытаний сводят в табл. 2, выражая концентрацию растворов в основных молях:

На основании полученных данных строят прямую зависимости ηуд/C от С (рис. 4), продолжают её до пересечения с осью ординат и по полученному в точке пересечения значению ηуд/C рассчитывают молекулярную массу полимера по формуле

18

Рис 4. Зависимость приведенной вязкости от концентрации раствора

Опыт 3. Определение показателя условной вязкости

Показателем условной вязкости называют время истечения определенного объема смолы через калиброванное сопло стандартной воронки прибора. Для этой цели используют вискозиметры В3-1 и В3-4, выпускаемые по ГОСТу 9070-75. Диаметр сопла вискозиметра В3-1 равен 5,4 мм, вискозиметра В3-4 – 4 мм. Форма воронки приведена на рис.5.

Рис.5. Форма воронки вискозиметра В3-4: 1 – резервуар; 2 – желобок кольцевой; 3 – сопло

Работа на вискозиметре В3-4

Устанавливают вискозиметр В3-4 в горизонтальном положении. Под сопло ставят мерный сосуд (цилиндр, мензурку) емкостью 100 мл. Отверстие сопла снизу закрывают пальцем. В вискозиметр с избытком наливают смолу так, чтобы образовался выпуклый мениск над верхним его краем. Избыток смолы и образовавшиеся пузырьки воздуха удаляют стеклянной палочкой, сдвигая их по верхнему краю вискозиметра в горизонтальном направлении.

19

Затем открывают отверстие сопла и одновременно с появлением смолы из сопла включают секундомер. Когда смола в мензурке достигнет точно уровня метки 100 мл, секундомер останавливают и отсчитывают время истечения с погрешностью не более 0,2 с. Определение повторяют три раза.

За величину условной вязкости ηусл. (с), определенной по В3-1 или ВЗ-4, принимают среднее арифметическое трех параллельных определений и вычисляют по формуле:

где t – среднее арифметическое значение времени истечения раствора полимера, с; К – поправочный коэффициент вискозиметра, указанный в паспорте прибора.

Тема: РАСТВОРЫ ПОЛИМЕРОВ

Лабораторная работа № 4

КАЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИ ПОЛИМЕРОВ

Цель работы:

1.Ознакомиться с факторами, влияющими на растворимость полимеров.

2.Научиться качественному определению растворимости основных полимеров в различных растворителях.

Теоретическая часть

Одной из важных характеристик полимеров является их растворимость. Растворимость полимеров зависит от таких факторов, как химическое строение, пространственная структура, величина средней молекулярной массы, степень кристалличности полимера и др. Растворимость полимеров зависит от температуры и в большинстве случаев возрастает с ее повышением.

Растворимость веществ определяется химическим и структурным подобием. Растворители, имеющие большое сродство с полимерами, называются хорошими, имеющие малое сродство – плохими. Для получения растворов полимеров следует выбирать хорошие растворители. С увеличением молекулярной массы полимера его растворимость уменьшается.

Способность полимеров растворяться зависит, кроме того, от соотношения полярностей ВМС и растворителя, гибкости макромолекул, плотности их упаковки и фазового состояния. Неполярные полимеры, макромолекулы

20

которых отличаются гибкостью, неограниченно растворяются в неполярных растворителях. Сильно полярные ВМС с жесткими цепями (целлюлоза и др.)

снеполярными растворителями не взаимодействуют, а в жидкостях, близких

кним по полярности, только ограниченно набухают. Сильнополярные полимеры растворяются только в очень активных растворителях. Аморфные полимеры растворяются значительно легче кристаллических.

Вбольшинстве случаев растворимостью в тех или иных растворителях обладают полимеры линейного или малоразветвленного строений. Полимеры пространственного строения, как правило, не способны растворяться, и лишь некоторые из них (например, вулканизированный каучук) могут ограниченно набухать в органических растворителях.

Реактивы и оборудование

1.Набор образцов полимеров.

2.Набор растворителей: вода, этиловый спирт, ацетон, этилацетат или бутилацетат, уксусная кислота, дихлорэтан, толуол.

3.Штатив с маркированными пробирками.

4.Водяная баня.

Экспериментальная часть

В пробирки помещают приблизительно по 0,2 г измельченного полимера и наливают по 2 мл растворителей. Пробирки маркируют бумажными этикетками с указанием полимера и растворителя, после чего оставляют в штативе при комнатной температуре, периодически осторожно встряхивая. По истечении часа отмечают характер изменений полимера в пробирках.

Если полимер набухает, но не растворяется, пробирку помещают в водяную баню, предварительно нагретую до 50 oC (источник нагрева должен быть отключен), и выдерживают 10…15 мин, наблюдая за изменениями полимера в этих условиях.

По окончании опыта делают выводы из наблюдений, руководствуясь данными табл. 3,4.

1.Полимер растворяется полностью, образуя прозрачный бесцветный или окрашенный раствор. Вывод: полимер имеет линейное строение.

2.Образец растворяется неполностью, и на дне пробирки остается твердый осадок. Вывод: материал образца состоит из полимера линейного строения и наполнителя.