- •Лабораторная работа №1 получение эпоксидного олигомера
- •Методика работы
- •Задание
- •Лабораторная работа №2 получение новолачного олигомера
- •Методика работы
- •Техника безопасности
- •Задание
- •Лабораторная работа №3 приготовление эпоксидного композиционного материала
- •50 Весовых частей отвердителя этал-45
- •48 Весовых частей отвердителя этал-45
- •Лабораторная работа №4 Получение полистирола эмульсионным методом
- •Методика работы
- •Композиция на основе хспэ;
- •Компонент отвердитель.
- •Определение жизнеспособности композиции.
50 Весовых частей отвердителя этал-45
50-100 весовых частей наполнителя (в зависимости от необходимой вязкости состава).
Композиция 2:
на 100 весовых частей смолы ЭД-16 –
48 Весовых частей отвердителя этал-45
50-100 весовых частей наполнителя (в зависимости от необходимой вязкости состава).
Для работы целесообразно расчёт вести на 55-60 г ЭД-20
Перед приготовлением составов необходимо подготовить заранее заливочные формы!
Техника безопасности
Токсические свойства эпоксидных олигомеров определяются наличием в них остаточных количеств исходных веществ. Соприкосновение с эпоксидными олигомерами в течение длительного времени вызывает дерматиты и экземы. Отвердитель умеренно токсичен, не летуч.
Необходимый минимум для защиты работы:
Задание
1.Написать реакции получения эпоксидного олигомера
2.Написатьреакцию отверждения эпоксидного олигомера.
3.Указать факторы, влияющие на плотность сшивки и индукционый период отверждения.
Лабораторная работа №4 Получение полистирола эмульсионным методом
Радикальная полимеризация всегда протекает по цепному механизму. Активным центром при радикальной полимеризации является свободный радикал-атом или группа атомов, обладающих неспаренным электроном.
Цепной механизм процесса полимеризации включает три первичные элементарные химические стадии:
Инициирование, которое включает образование первичных радикалов и, собственно, инициирование.
Рост цепи.
Обрыв цепи.
Инициирование заключается в создании в реакционной системе свободных радикалов, способных образовывать реакционные цепи. Чаще всего для инициирования используют термически нестойкие соединения – инициаторы, такие как различные пероксиды, гидропероксиды, азосоединения и др.
Энергия активации определяется энергией, необходимой для распада инициатора, зависит от его строения и составляет от 105 до 175 кДж/моль.
Скорость инициирования складывается из скорости распада инициаторов с образованием активных радикалов:
Kин
I 2R* ; Vин = 2Kин [ I ],
где [ I ] – концентрация радикала,
например:
( C6H5COO)2 2C6H5COO* 2C6H5* + 2CO2 ;
и скорости собственно инициирования:
K/
R*+ M RM* ; V/ = K/ [R*] [M],
где [R*] – концентрация свободных радикалов;
[M] – концентрация мономеров.
Доля радикалов инициатора, фактически участвующих в инициировании и определяемых скоростью V/, называется эффективностью инициирования f и равна f = V/ / Vин .
Так как Kин<< K/, то скорость инициирования определяется скоростью распада инициатора, и, следовательно, Vин =2 Kин f [ I ].
Эффективность инициирования определяется природой инициатора. Высокая скорость инициирования наблюдается при использовании окислительно-восстановительных систем в среде мономера. Например: пероксид водорода – сульфат двухвалентного железа; персульфат натрия – тиосульфат натрия и др.
Fe+2 + H2O2 = Fe+3 + OH -- + HO*
Радикал HO*, присоединяясь к молекуле мономера, инициирует полимеризацию.
Эффективность инициирования, равная I, определена при полимеризации стирола в присутствии персульфата калия в водной среде:
O O O O
40-50C
K O___S _ O _ O _ S _ OK 2K+ + *O _ S _ O _ O _ S _ O*
O O O O O
2*O _ S _ O* + 2H2O 2 HSO4 + 2 HO*
O
Рост цепи происходит путём последовательного присоединения молекул мономера к радикалам, образующимся в результате инициирования, например:
KP
R M* + M RMM*
KP
R MM*+M RMMM* и тд.
KP
R Mn+1* + M RMn*
C 6H5CH2_CH* + CH2 = CH C6H5CH2_CH_CH2_CH*
C6H5 C6H5 C6H5 C6H5
C6H5CH2_CH_CH2_CH* + CH2 = CH C6H5(CH2_CH)2_CH2_CH* и тд.
C6H5 C6H5 C6H5 C6H5 C6H5
Скорость превращения мономера есть, практически, скорость роста.
Vр= Кр [ M* ] [ M ],
где [ M* ] – концентрация макрорадикалов; [ M ] – концентрация мономера; Кр – константа скорости роста цепи. Энергия активации реакции роста цепи невелика и составляет обычно 12-40 кДж/моль.
При обрыве цепи в системе активные радикалы исчезают или заменяются малоактивными радикалами, неспособными присоединять молекулы мономера. Обрыв цепи при радикальной полимеризации, в основном, происходит в результате бимолекулярных реакций растущих макрорадикалов по схеме диспропорционирования или рекомбинации.
Диспропорционирование:
K1обр
2 Mn* Mn+н + Mn-н ,
где K1обр – константа скоости обрыва цепи.
C 6H5(CH2_CH) n-1_CH2_CH* + CH*_CH2_(CH_ CH2)n-1C6H5
C6H5 C6H5 C6H5 C6H5
C6H5(CH2_CH) n-1_CH2_CH2 + CH = CH_(CH_ CH2)n-1C6H5
C6H5 C6H5 C6H5 C6H5
Рекомбинация:
Kобр
2 Mn* Mn - Mн
C 6H5(CH2_CH) n-1_CH2_CH* + CH*_CH2_(CH_ CH2)n-1C6H5
C6H5 C6H5 C6H5 C6H5
C6H5(CH2_CH) n_(CH_ CH2)n_C6H5
C6H5 C6H5
Скорость обрыва цепи: Vобр= Кобр [ M* ]2 .
Энергия активации обрыва цепи низка и не превышает 6 кДж/моль.
Доля каждой из указанных реакций обрыва цепи определяется строением мономера и температурой реакции.
Обрыв цепи может происходить при любой длине макрорадикала, что приводит к образованию макромолекул различной длины (разной степени полимеризации). Этим можно объяснить строение полимера, которое характеризуется соответствующим молекулярно-массовым распределением.
Обрыв цепи также может происходить при взаимодействии радикалов с ингибиторами, в качестве которых могут использоваться малоактивные стабильные свободные радикалы, которые сами не инициируют полимеризацию, но рекомбинируют или диспропорционируют с растущими макрорадикалами. Ингибиторами также являются вещества, молекулы которых при взаимодействии с активными радикалами насыщают их свободные валентности, а сами превращаются в малоактивные радикалы. Поэтому каждый мономер перед полимеризацией необходимо очищать от примеси и введённого ингибитора.
ИСХОДНЫЕ ПРОДУКТЫ: стирол (свежеперегнанный): 7,5 г; вода (дистиллированная): 50 мл; олеиновая кислота: 0,3 г; щёлочь: 0,1 г; персульфат аммония: 0,2 г.
ПРИБОРЫ И ПОСУДА: тёхгорлая колба вместимостью 0,5 л, снабжённая обратным холодильником, мешалкой, герметическим затвором и термометром; капельная воронка; водяная баня.
ХАРАКТЕРИСТИКА ИСХОДНЫХ ПРОДУКТОВ
Стирол CH=CH2 ; C8H8
C6H5
Молекулярная масса: 104,14
Плотность, г/см3 : 0,906
Показатель преломления: 1,5469
Температура кипения, 0С: 145,2
Бесцветная прозрачная жидкость со сладковатым запахом. Смешивается со спиртом, кетонами, простыми и сложными эфирами, алифатическими, ароматическими и хлорированными углеводородами, сероуглеродом. В воде при 20 0С растворяется 0,026 %. Легко воспламеняется; пределы взрываемости в воздухе: 1,1 – 6,1 об. %, обладает общим токсическим действием. Пары стирола действуют на слизистые оболочки глаз и носа, жидкий стирол раздражает кожу.
Персульфат аммония N2H8S2O8
O O
O = S __ O __ O __ S = O
NH4O NH4O
Молекулярная масса: 228,21
Плотность, г/см3: 1,9820
Температура разложения, 0С: 120
Бесцветные кристаллы, в присутствии влаги разлагаются с постепенным выделением озона. Персульфат аммония отличается сильным окислительным действием. При 120 0С сухой продукт распадается с выделением кислорода и образованием (NH4)2S2O7; водный раствор разлагается даже при комнатной температуре, при более высокой температуре разложение идёт быстрее:
( NH4)2S2O7 + 2Н2О 2 NH4НSO4 + Н2O2