
- •Тема 1. Синтез полимеров
- •Тема 2. Растворы полимеров
- •Тема 3. Молекулярно-массовые характеристики полимеров
- •Тема 1. Синтез полимеров
- •1.1. Полимеризация
- •Ионная полимеризация
- •Катионная полимеризация
- •Анионная полимеризация
- •Ионно-координационная полимеризация
- •Сополимеризация
- •Технологические приемы проведения полимеризации
- •1.2. Поликонденсация
- •Поликонденсация фенолов с альдегидами
- •Методические указания
- •Вопросы для самостоятельной подготовки
- •Экспериментальная часть
- •1.Получение фенолформальдегидных олигомеров новолачного типа.
- •2.Получение фенолформальдегидных олигомеров резольного типа
- •Тема 2. Растворы полимеров Теоретическая часть
- •Методические указания
- •Вопросы для самостоятельной подготовки
- •Теоретическая часть
- •1.Определение изоэлектрической точки полиамфолита
- •2. Определение изоионной точки полиамфолита
- •Тема 3. Молекулярно-массовые характеристики полимеров Теоретическая часть
- •Методические указания
- •Вопросы для самостоятельной подготовки
- •Теоретическая часть
- •Экспериментальная часть
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОУ ВПО
УФИМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ЭКОНОМИКИ И СЕРВИСА
ИНСТИТУТ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ СЕРВИСА
ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Методические указания по выполнению лабораторных занятий для студентов специальности 260204.65 Технология бродильных производств и виноделие
Уфа 2011
Составители: И.Т.Фархиева, И.Г.Савельева, Х.К.Гаделева
УДК 663.1
Высокомолекулярные соединения: Методические указания по выполнению лабораторных занятий для студентов специальности 260204.65 Технология бродильных производств и виноделие./Уфимск. гос. акад. экономики и сервиса;
Сост.: И.Т. Фархиева, И.Г.Савельева, Х.К.Гаделева, Уфа, 2011, 40 с.
Приведены теоретические и практические сведения о химическом строении полимеров, методах синтеза, определения структуры, строения полимеров; методах исследования химических и физико-механических свойств высокомолекулярных соединений.
Предназначены в качестве рекомендаций для студентов 3 курса Института техники и технологии сервиса УГАЭС при выполнении лабораторных работ.
Библиогр.: 7 назв.
Рецензент: Г.В.Маннанова
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Тема 1. Синтез полимеров
РАБОТА № 1. Полимеризация метилметакрилата в массе. Определение энергии активации
РАБОТА № 2. Получение фенолформальдегидных олигомеров новолачного и резольного типов
Тема 2. Растворы полимеров
РАБОТА № 3. Изучение кинетики набухания сшитых полимеров. Определение степени сшивания резин.
РАБОТА № 4. Определение изоэлектрической и изоионной точек полиамфолита
Тема 3. Молекулярно-массовые характеристики полимеров
РАБОТА № 5.Определение полидисперсности макромолекул полимера методом турбидиметрического титрования
РАБОТА № 6. Определение молекулярной массы полимера методом вискозиметрии
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Методические указания составлены в соответствии с учебным планом, рабочей программой и Государственным образовательным стандартом по специальности 260204 Технология бродильных производств и виноделие.
Цель практикума - углубить и закрепить теоретические знания студентов о химическом строении полимеров; методах синтеза, определения структуры, строения полимеров; методах исследования химических и физико-химических свойств высокомолекулярных соединений.
Лабораторные работы знакомят студентов с современными методами исследования и переработки полимеров; с полимерными материалами, используемыми в пищевой промышленности и контактирующими с пищевыми продуктами, что поможет развить у студентов навыки научно-исследовательской деятельности, умение методически правильно ставить эксперимент, анализировать и обобщать полученные данные, делать соответствующие выводы.
Отчет о выполненной работе должен содержать:
наименование работы;
краткое описание исследуемого объекта;
краткое описание применяемых методов исследования;
методику проведения эксперимента;
схемы химических реакций, происходящих в процессе исследования;
подробную запись экспериментальных данных;
выводы.
Тема 1. Синтез полимеров
Теоретическая часть
1.1. Полимеризация
Полимеры представляют собой высокомолекулярные соединения, молекулы которых (макромолекулы) построены из большого числа соединенных друг с другом химическими связями одинаковых или разных молекулярных группировок. Наличие двух типов связей - химических (прочные связи вдоль основной цепи) и физических придают полимерам специфические физико-механические свойства: высокую упругость, эластичность, способность к пленко- и волокно-образованию.
Полимеры получают по реакциям полимеризации и полконденсации. Полимеризацией называется процесс образования полимеров путем последовательного соединения мономеров, содержащих реакционноспособные кратные связи или циклы. Процесс полимеризации может осуществляться по радикальному и ионному механизмам.
Радикальная полимеризация
Радикальная полимеризация протекает по цепному механизму, при этом в результате каждого элементарного акта происходит образование нового радикала, к которому присоединяется новая нейтральная молекула, т.е. кинетическая цепь превращается в материальную. Основными стадиями радикальной полимеризации являются: инициирование, рост цепи, обрыв цепи и передача цепи.
Инициирование заключается в образовании в реакционной системе свободных радикалов в результате воздействия тепла (термическое инициирование), света (фотоинициирование), ионизирующих излучений, а также химическими инициаторами (химическое инициирование). Чаще всего применяется химическое инициирование - образование свободных радикалов в результате термического и фотохимического распада различных соединений, содержащих лабильные связи, а также в результате окислительно-восстановительных реакций. Наиболее распространенными инициаторами являются пероксиды, гидропероксиды, азо- и диазосоединения, перэфиры, ацилпероксиды. Так, пероксид бензоила при нагревании распадается по схеме:
Выбор инициатора обычно обусловлен его растворимостью в мономере или растворителе и температурой распада. Энергия активации инициирования велика и составляет 110-165 кДж/моль.
Образующийся радикал присоединяется к двойной связи мономера и начинает реакционную цепь:
Рост цепи заключается в последовательном присоединении молекул мономера к образующемуся активному центру с передачей его на конец цепи. При этом развитие кинетической цепи сопровождается образованием материальной цепи:
Стадия роста цепи характеризуется малой энергией активации (20-40 кДж/моль) и большой скоростью реакции (кр=102-104 л/моль*с).
Обрыв цепи происходит в результате гибели активных центров. Обычно это приводит в обрыву кинетической и материальной цепи. Обрыв цепи может наступить при любой длине растущего макрорадикала, что приводит к получению макромолекул различной длины. Обрыв цепи может происходить в результате взаимодействия двух растущих макрорадикалов путем их рекомбинации (I) или диспропорционирования (II):
Возможен также обрыв при взаимодействии растущих макрорадикалов с низкомолекулярными веществами, присутствующими в системе (инициаторами, ингибиторами и др.). Время жизни радикалов мало и составляет обычно доли секунды, но при снижении температуры или при увеличении вязкости системы оно возрастает в результате уменьшения подвижности макрорадикалов и снижения скорости обрыва цепи. Увеличение времени жизни радикала приводит к ускорению полимеризации по достижении определенной степени конверсии (гель-эффект).
Передача цепи происходит путем отрыва растущим макрорадикалом атома или группы атомов от какой-либо молекулы (передатчика цепи). При этом растущий радикал превращается в валентно-насыщенную молекулу, а возникающий новый радикал развивает кинетическую цепь. Передатчиком цепи может служить молекула мономера:
молекула растворителя
специально вводимое вещество (регулятор):
При взаимодействии растущего макрорадикала с молекулой передатчика цепи прекращается рост материальной цепи, т.е. понижается молекулярная мас- са образующегося полимера, но кинетическая цепь при этом сохраняется. Суммарная энергия активации радикальной полимеризации обычно составляет 80-90 кДж/моль.