22

Лабораторная работа № 5

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ НАБУХАНИЯ ПОЛИМЕРОВ

Цель работы:

1.Ознакомиться с теорией набухания полимеров.

2.Определить степень набухания полимера, используя объемный метод.

Теоретическая часть

Растворы полимеров отличаются повышенной вязкостью и проявляют ряд термодинамических аномалий. Кроме того, полимеры способны значительно набухать в жидкостях и образуют ряд систем, промежуточных между твердым телом и жидкостью.

Растворение высокомолекулярных соединений принято рассматривать как процесс смешения двух жидкостей. Основная особенность растворов полимеров – их неидеальное поведение даже при незначительных разбавлениях.

Растворение полимеров с линейными и гибкими молекулами сопровождается набуханием – процессом, в котором происходит не только диффузия молекул растворяемого вещества в растворитель, (как у НМС), но главным образом диффузия молекул растворителя в высокомолекулярное соединение. Это связано с тем, что макромолекулы в обычных аморфных полимерах упакованы сравнительно неплотно и в результате теплового движения гибких цепей между ними образуются весьма малые пространства, в которые могут проникать молекулы растворителя, обладающие малыми размерами и большой подвижностью.

Набухание не всегда заканчивается растворением. Очень часто после достижения некоторой степени набухания процесс прекращается. Одна из причин такого явления – ограниченное смешение полимера и растворителя, другая – в том, что между молекулами полимера существуют поперечные химические связи. Чем больше последних, тем меньше степень набухания.

Экспериментальная часть

Определение набухания проводится в приборе (рис. 6), состоящем из двух стеклянных шариков, соединенных градуированной трубкой (объемом

2 мл).

Через отверстие верхнего шарика заливается растворитель до верхней метки трубки (V1).

23

Взвешенный с точностью до 0,01 г на воздухе образец полимера (а) накалывают на проволоку и подвешивают к пробке, которой закрывают верхний шарик. Прибор переворачивают так, чтобы растворитель покрыл полимер, выдерживают 1 час и возвращают в исходное положение.

Рис. 6. Прибор для определения степени набухания полимеров

По шкале отмечают объем растворителя после поглощения (V2). Находят V = V1 – V2, т. е. количество поглощенного растворителя. Из полученных данных рассчитывают степень набухания, %:

где ρp – плотность растворителя; а – навеска полимера, г.

При выполнении лабораторной работы студентам следует ответить на следующие вопросы:

1.Приведите примеры растворителей для различных полимеров.

2.От чего зависит растворимость полимеров?

3.Какое применение находят растворы полимеров?

4.Каковы стадии растворения?

5.Как зависит растворимость полимеров от их структуры?

6.Чем отличается истинный раствор от коллоидной системы?