- •С.Г. Стёпин
- •Введение
- •Организация учебного процесса по дисциплине «Растворы высокомолекулярных соединений»
- •Историческая справка
- •Основные понятия химии высокомолекулярных соединений
- •1.1. Классификация высокомолекулярных соединений
- •2. Cинтез полимеров
- •2.1. Полимеризация мономеров
- •2.1.1. Радикально-цепная полимеризация
- •2.1.2. Ионная полимеризация
- •2.1.3. Катионная полимеризация
- •2.1.4. Анионная полимеризация
- •2.1.5. Ионно-координационная полимеризация
- •2.1.6.Сополимеризация
- •2.1.7.Привитая и блоксополимеризация
- •2.1.8. Примеры полимеров синтезируемых по реакциям полимеризации
- •2.2. Поликонденсация
- •2.2.1. Сложные полиэфиры
- •2.2.2. Полиамиды
- •3. Растворы высокомолекулярных соединений
- •3.1. Природа растворов высокомолекулярных соединений
- •3.2. Особенности растворения высокомолекулярных соединений
- •3.3. Факторы, определяющие растворение и набухание полимеров
- •3.3.1. Влияние активности и летучести растворителей
- •3.3.2. Влияние гибкости цепи
- •3.3.3. Влияние молекулярной массы
- •3.3.4. Влияние поперечных химических связей
- •3.3.5. Влияние кристаллической структуры
- •3.3.6. Влияние температуры
- •3.4. Разбавленные растворы полимеров
- •3.5. Молекулярные массы полимеров и методы их определения
- •4. Концентрированные растворы полимеров . Гели и студни
- •4.1. Особенности концентрированных растворов высокомолекулярных соединений
- •4.2. Полимерные электролиты
- •4.3. Коллоидные системы полимеров
- •4.4. Пластификация полимеров
- •4.4.1. Химические методы пластификация полимеров
- •4.4.2. Физико- химические методы пластификация полимеров
- •4.4.3. Механизм действия пластифицирующих средств
- •4.4.4. Влияние пластификаторов на температуру стеклования и текучести полимеров
- •4.4.5. Требования предъявляемые к пластификаторам
- •4.4.6 Способы проведения пластификации
- •4.5. Периодические реакции в гелях и студнях
- •5. Лабораторные работы
- •5.1.Синтез полимеров
- •5.1.1. Полимеризация акриламида в водном растворе
- •5.1.2.Поликонденсация глицерина и фталевого ангидрида
- •5.2. Коллоидно-химические свойства высокомолекулярных соединений и их растворов.
- •5.2.1. Определение зависимости вязкости от концентрации раствора и определение молекулярной массы полимера
- •Вискозиметр капиллярный стеклянный
- •Приборы и реактивы:
- •Ход работы
- •Приборы и реактивы:
- •Ход работы
- •5.3. Исследование кинетики набухания полимеров Введение
- •Техника безопасности
- •Теоретические основы метода
- •Ход работы
- •Выходной контроль .Ситуационная задача
- •Знания. Умения. Навыки
- •Нейтрализация отходов
- •5.4.Кондуктометрическое исследование мицеллообразования в коллоидных системах
- •Ход работы.
- •5.5. Студни и гели.
- •5.5.1.Химические реакции в студнях. Периодические реакции (кольца Лизеганга).
- •Ход работы
- •5.5.2. Получение геля поливинилового спирта
- •Ход работы.
- •Ход работы.
- •8. Список использованной литературы
Ход работы
Берем навеску полимера (тип полимера и его массу указывает преподаватель).
В прибор для измерения кинетики набухания наливаем растворитель (растворитель и его объем указывает преподаватель).
Опускаем полимер в растворитель и включаем секундомер.
Через определенные промежутки времени извлекаем полимер из растворителя и измеряем объем растворителя. Затем погружаем полимер в растворитель и проводим измерения через следующий промежуток времени.
По разнице начального объема и объема растворителя после набухания определяем массу растворителя по формуле:
где V0– начальный объем растворителя,Vt– объем растворителя после набухания,- плотность растворителя.
После завершения набухания (момент завершения определяют по неизменяемости уровня растворителя в приборе) заносят результаты в таблицу 4 и рассчитывают Qпо формуле (3).
Таблица 4.
t мин |
VH |
Vt |
V |
m |
Q,% |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
15 |
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
45 |
|
|
|
|
|
60 |
|
|
|
|
|
90 |
|
|
|
|
|
120 |
|
|
|
|
Qmax |
Для определения К графическим методом заносим данные в таблицу 2. и строим график зависимости -t
Таблица 5
t, мин |
Q,% |
Qmax-Q | ||
|
|
|
|
|
Результаты работы представляют на графике 1. (зависимость Q-t), графике 2. (зависимость-t) и расчет значения константы скорости набухания.
Выходной контроль .Ситуационная задача
Определите степень набухания резины в амилацетате, используя следующие данные:
Таблица 6
t |
0 |
1 |
2 |
3 |
5 |
7 |
10 |
14 |
20 |
30 |
Q,% |
0 |
30 |
69 |
120 |
158 |
184 |
203 |
214 |
219 |
220 |
Знания. Умения. Навыки
В результате выполненной работы студент должен получить знания о механизме набухания и влиянии структуры полимера на скорость набухания.
Приобрести умения в определении степени набухания полимеров.
Приобрести навыки в построении графиков и обработке экспериментальных данных.
Нейтрализация отходов
При применении воды и спиртовых растворов необходимость в нейтрализации отсутствует.
5.4.Кондуктометрическое исследование мицеллообразования в коллоидных системах
Существует ряд полимеров, обладающих поверхностно-активными свойствами. К таким полимерам относятся: акриловые и полиакриловые кислоты и их соли, а так же полиэтиленгликоли и некоторые другие полимеры.
В зависимости от концентрации растворов ПАВ они могут находиться либо в молекулярном или ионном виде, либо в мицеллярном состоянии, т.е. они могут образовывать полуколлоидные системы, в которых вещество дисперсной фазы находится в динамическом равновесии
молекулярный раствор коллоидная системагель
В разбавленных растворах ионогенные ПАВ диссоциируют на ионы металлов и ионы RCOO-. При увеличении концентрации ионовRCOO-они сближаются своими неполярными группами образуя сферические или пластинчатые образования, вблизи которых распределяются ионы металлов, создающие противоионный слой. В результате образуется мицеллярная система, по своим основным свойствам идентичная с коллоидными. При разбавлении эти мицеллы. При разбавлении эти мицеллы разрушаются до первоначальных молекул или ионов, образуя истинный раствор.
Концентрация, при которой полуколлоиды молекулярной системы переходят в мицеллярную, носит название критической концентрации мицеллообразования (ККМ).
ККМ можно определить при помощи кондуктометрического метода. Эквивалентная электропроводность при степени диссоциации равной единице зависит только от подвижностей ионов электролита.
= U+
где Uи- подвижности катиона и аниона.
Наблюдая изменение эквивалентной электропроводности по концентрации раствора ионогенных полуколлоидов, можно проследить переход истинного раствора в мицеллярный.
По мере формирования мицеллы и увеличения ее размеров подвижность () частицы падает, в силу чего уменьшается эквивалентная электропроводность. Это падение продолжается до тех пор, пока мицелла окончательно не сформируется и не установится постоянная величина подвижности
Момент перехода кривой от падения к постоянству будет соответствовать завершению образования мицеллярной системы. Кривая зависимости от С для ионогенного полуколлоида сначала резко снижается, в этой области (отрезок АВ) преобладают ионы, на участке ВС преобладают мицеллы, а отрезок СDсоответствует практически полному переходу системы в мицеллярное состояние. Определение ККМ производят графическим методом. Рис. 1
ом -1см-2
Эквивалентную электропроводность можно выразить через удельную - 0.
где С – концентрация.
Определив постоянную К по 0,02 Н раствору KClи заменивна обратную величинуполучим формулу для расчета
Цель работы. Определить критическую концентрацию мицеллообразования полиэлектролитов в растворе.