Mалый практикум по химии и физике полимеров (стр. 4 )

3.2 Вискозиметр ВПЖ-2

Измерение вязкости с помощью вискозиметра ВПЖ-2 аналогично измерениям на вискозиметре Уббе­лоде, однако объем заливаемого в вискозиметр раствора (рас­творителя) должен быть во всех измерениях постоянным.

Готовят серию растворов полимера с различной концен­трацией и определяют время истечения, начиная с раствора меньшей концентрации. В вискозиметр, установленный в тер­мостате, через трубку 2 наливают 5 - 15 см3 раствора. После термостатирования в течение 10—15 мин на отводную трубку 3 вискозиметра надевают резиновую трубку с грушей и, зажав пальцем трубку 2, передавливают раствор в измерительный ша­рик 4 выше отметки А. Затем при открытой трубке 2 опреде­ляют время истечения раствора. После измерений вискозиметр промывают 2—3 раза следующим по порядку раствором. После окончания измерений вискозиметр вынимают из термостата и через трубку 2 выливают раствор полимера.

Вискозиметр несколько раз промывают растворителем и вновь проверяют время истечения растворителя. Среднее значение времени ис­течения растворителя должно воспроизводиться с точностью до 0,2—0,3 с.

Для растворителя и каждого раствора полимера определя­ют среднее значение времени истечения из пяти измерений.

4. Обработка результатов.

На основании полученных данных вычисляют:

/c и

t0 , ti – время истечения чистого растворителя и раствора, с

Результаты расчетов вносят в табл. 2

Таблица 1. Форма записи результатов

ci , г/100мл	ti, c			/c

На основании полученных данных строят графическую зави­симость /c или от с.

Рис.6 Зависимость числа вязкости (1) и логарифма числа вязкости (/c) и логарифма числа вязкости (2) от концентрации полимера с.

Экстраполяцией прямых к нулевой концентрации отсекают на оси ординат от­резок, равный []. Обе прямые должны пересекаться на оси ординат в точке, соответствующей нулевой концентрации. Если прямые не пересекаются в этой точке, то за предельное число вязкости принимают значение, соответствующее средней точке между пересечениями каждой прямой оси ординат. Определив значение [], по известным величинам K и а (см. табл. 3) по уравнению Марка – Куна - Хувинка определяют средневязкостную молекулярную массу полимера.

Таблица 1. Значения констант К и а в уравнении []=КМа

Полимер	Растворитель	т, °с		а
Полистирол	Бензол	20	1,23	0,72	1,2—540
		25	2,7	0,66	1,0—2000
	Толуол	25	1,7	0,69	3,0—1700
Полиэтилен	Декалин	70	6,8	0,68	До 200
		135	4,6	0,73	25,0—640
	Ксилол	105	1,76	0,83	11,2—180
Полипропилен	Декалин	135	1,58	0,77	20,0—400
Поливинилхлорид	Циклогексанон	20	0,14	1	30,0—125
		25	0,11	1	16,6—138
Полиметилакрилат	Бензол	30	0,45	0,78	70,0—1600
	Толуол	30	3,11	0,58	51,5—473
	Хлороформ	30	3,22	0,68	51,5—473
	Этилацетат	30	3,68	0,62	38,1—455
Полиметилметакрилат	Бензол	25	0,47	0,77	70,0—6300
	Хлороформ	20	0,6	0,79	20,0—8000
Полибутилакрилат	Ацетон	25	0,72	0,75	50,0—300
Полибутилметакрилат	Метилэтилкетон	23	0,16	0,81	300—2600
Полиакриламид	Вода	25	0,63	0,8	10,0—5000
Полиакрилонитрил	Диметилформамид	25	3,92	0,75	28,0—1000
Поливинилацетат	Ацетон	20	0,99	0,75	45,0—420
	Бензол	30	5,63	0,62	26,0—860
Поливиниловый спирт	Вода	25	3	0,5	8,5—1700
Полиформальдегид	Диметилформамид	150	4,4	0,66	89,0—285
Полиэтиленоксид	Вода	30	1,25	0,78	100—1000
Поликапроамид	Крезол	25	32	0,62	0,5—5,0
Ацетат целлюлозы	Ацетон	25	0,19	1,03	11—130

NB! Для полистирола навеска 0.0340 г на 10 мл толуола, для поливинилового спирта 0,1 г на 10 мл воды.

3. Химические методы исследования полимеров. Количественный анализ.

3.1 Определение кислотного числа полимеров.

Количество карбоксильных групп, имеющихся в полимере, характеризуется кислотным числом и может быть определено титрованием раствором гидроксида натрия или калия растворенной навески испытуемого вещества.

Карбоксильные группы в молекуле полимера могут быть концевыми (в полиэфирах, полиамидах) или боковыми ответвлениями цепи ( в полиакриловой, в полиметакриловой кислотах и др.).

Реакция нейтрализации протекает по следующим схемам:

в первом случае

НО - [-ОС – R – СОО - R' – О -]n – H + КОН → КО - [-ОС – R – СОО - R' – О -]n – H + Н2О

во втором случае

-[ - СН2 – СН -]n -- + n КОН → -[- СН2 – СН -]n - + n Н2О

| |

СООН COOK

Две точные навески (0,5 – 1,0г) полимера, помещенные в конические колбы вместимостью 250 мл, растворяют в подходящем растворителе, проверив предварительно его нейтральность. Раствор оттитровывают 0,5 M спиртовым раствором КОН в присутствии фенолфталеина и рассчитывают кислотное число, т. е. число миллиграммов КОН, необходимое для нейтрализации свободных карбоксильных групп, содержащихся в одном грамме испытуемого вещества.

Кислотное число (К. Ч.) рассчитывают по формуле:

а · Т· 1000

К. Ч. = ---------------------

m

а – объем 0.5 M раствора КОН, израсходованного на титрование навески, мл;

Т – титр 0,5 M раствора КОН, г/мл;

m – навеска вещества, г.

Из двух определений берут среднее значение.

3.2 Определение числа омыления и эфирного числа.

Число омыления характеризуется числом миллиграммов гидроксида калия, необходимым для связывания свободных карбоксильных групп и омыления сложноэфирных групп, содержащихся в 1 г исследуемого вещества.

Эфирное число – это количество мг КОН, необходимое для омыления 1 г сложного эфира. В сложных эфирах, не содержащих свободных карбоксильных групп, число омыления совпадает с эфирным числом.

Сложноэфирная группа может находиться как в основной цепи полимера (гетероцепные полиэфиры), так и в боковой цепи. Теоретически в обоих случаях величина эфирного числа зависит от молекулярной массы основной структурной единицы.

При определении эфирного числа гетероцепных полиэфиров происходит деструкция основной цепи: