2 Визначення констант співполімеризації і будови співполімерів

Мета роботи – провести співполімеризацію запропонованих пар мономерів, визначити константи співполімеризації різними методами, визначити склад співполімерів і ймовірність чергування складових ланок у ланцюгах співполімерів.

Устаткування і реактиви – пробірки із скляними пробками, термостат, сушильна шафа, конусні колби для титрування на 50 мл, бюретка для титрування на 5-10 мл, очищені перегонкою мономери (стирол, метилметакрилат, акрилова та метакрилова кислота), 0,1 N спиртовий розчин КОН, розчинники (бензол, гексан, спирт та їх суміші, диметилацетамід).

2.1 Порядок виконання роботи та обчислень

1. Одержати зразки співполімерів з різним співвідношенням вихідних мономерів.

2. Визначити склад співполімерів титруванням активних груп співполімерів.

3. Визначити константи співполімеризації двома методами.

4. Побудувати графік залежності складу співполімеру від складу вихідної суміші мономерів.

5. Визначити внутрішньомолекулярний розподіл складових ланок у чотирьох зразках співполімерів і проаналізувати одержані результати.

2.2 Методика роботи

У чотири старанно вимиті сухі пробірки вносить по 0,015 г пероксиду бензілу і наливають по 5 мл суміші мономерів у таких співвідношеннях – 4:1, 3:2, 2:3 і 1:4. Розчинюють при кімнатній температурі ініціатор і ставлять пробірки в термостат, нагрітий до 50С. Співполімеризацію проводять до конверсії 5-10 %, що відповідає сироподібному стану реакційної маси, або утворення білого осаду.

Після цього пробірки відкривають і вміст повільно виливають при перемішуванні в стакан з гексаном. Пробірку промивають гексаном, який із залишками полімеру виливають у той же стакан. Висаджений полімер ще раз промивають і сушать при температурі 60С до постійної маси. Одержані зразки співполімерів аналізують на вміст карбоксильних груп.

2.3 Визначення вмісту карбоксильних груп у співполімері

Дві наважки полімеру по 0,2-0,3 г зважують з точністю до 0,0002 г на аналітичних вагах, змішують з 15-20 мл розчинника і після повного розчинення титрують 0,1 N спиртовим розчином лугу у присутності фенолфталеїну до слабо-рожевого кольору. За результатами двох титрувань приймають середнє значення.

Співполімер може бути розчинений у спиртобензольній суміші, диметилацетаміді, диметилформаміді. Із збільшенням кількості стиролу в співполімері спиртобензольна суміш повинна вміщувати більшу кількість бензолу. Паралельно з титруванням наважок полімерів виконують контрольне титрування розчинника.

Вміст карбоксильних груп у співполімері визначають за формулою:

де – об’єм 0,1 N розчину лугу, що був використаний на титрування проби полімеру, мл;

– об’єм 0,1 N розчину лугу, що був використаний на титрування розчинника у контрольній пробі, мл;

К – поправочний коефіцієнт нормальності розчину лугу;

0,0045 – маса СООН-груп, що відповідає одному мл точно 0,1 N розчину лугу;

m – наважка полімеру, г.

2.4 Визначення складу вихідної суміші мономерів і співполімерів

Склад співполімеру визначають за вмістом карбоксильних груп, вважаючи, що кожна карбоксильна група належить складовій мономерній ланці акрилової або метакрилової кислоти. Так, якщо ми маємо % (мас.) карбоксильних груп у 100 г співполімеру, або молей карбоксильних груп, то перемноживши цю величину на молекулярну масу мономера ми одержимо його вміст у тих же 100 г співполімеру ( ).

де – вміст першого мономеру у співполімері, % (мас.) ;

– вміст карбоксильних груп у співполімері, визначений титруванням або іншим способом, % (мас.);

– молекулярна маса першого мономеру;

45 – молекулярна маса карбоксильної групи.

Вміст мономерних ланок другого мономеру у співполімері (% мас.) визначають за формулою:

За знайденим аналітичним методом масовим вмістом мономерних ланок у співполімері розраховують мольний склад співполімеру.

У 100 г такого співполімеру вміщується молей мономерних ланок і молей мономерних ланок , де M₁ і M₂  молекулярні маси відповідних мономерів.

У подальших розрахунках більш широко використовують мольні частки мономерних ланок у співполімері, котрі визначають за формулами:

Мольні частки першого і другого мономерів у реакційній суміші (f₁ і f₂) визначають за формулами:

де m₁ і m₂ – наважки першого і другого мономерів, г;

M₁ і M₂ – їх молекулярні маси.

Очевидно, що в усіх розрахунках, де користуються співвідношеннями концентрацій, як у рівнянні Майо-Люіса, можна використовувати числові показники у вигляді мольних концентрацій, мольних відсотків або мольних часток.

Одержані результати заносять у таблицю 2.1.

Таблиця 2.1 – Результати розрахунків

Показники	Номери дослідів
	1	2	3	4
Задані співвідношення
М1 (акр. к-та), мл
М1, г
f1
М2 ( ), мл
М2, г
f2
% СООН груп, х
Х1
[m1]
F1
Х2
[m2]
F2