Методика проведения работы
Реакция бромирования бутилкаучука проводится в трехгорлой колбе на шлифах емкостью 100 мл, снабженной мешалкой, термометром и капельной воронкой.
В колбе емкостью 0,5 л готовят 8%-ный раствор бутилкаучука в тетрахлорметане в количестве 300 мл (этот раствор приготовлен заранее). В 4 колбы заливается по 25 мл раствора бутилкаучука.
Рассчитывают необходимые количества 0,5%-ного раствора бромирующего агента в тетрахлорметане пяти концентраций из условий молярного соотношения бром:изопрен = 1:1, 1:2, 1:3, 1:4 и 1:5 (задание на конкретное соотношение реагентов получить у преподавателя).
В делительную воронку заливают рассчитанный объем раствора брома 0,5%-ной концентрации. Включают мешалку и приливают в течение 1-2 минут раствор брома.
Перемешивание осуществляют в течение 20 минут, после чего останавливают реакцию добавлением нейтрализующего агента, в качестве которого используют 10%-ный водный раствор соды (Nа2СО3). Содержимое колбы перемешивают и выливают в делительную воронку. После отстаивания сливают нижний слой (раствор ББК в тетрахлорметане) в химический стакан, выливают из воронки промывные воды в специальный слив, переливают содержимое стакана обратно в делительную воронку и отмывают раствор ББК до нейтральной реакции.
Из отмытого раствора выделяют ББК высаживанием в этиловом спирте, промывают каучук этанолом и сушат в вакууме до постоянного веса. В полученном каучуке определяют содержание брома и характеристическую вязкость [η] на вискозиметре Убеллоде, используя в качестве растворителя тетрахлорэтан (методику определения характеристической вязкости см. в работе 2).
На основании полученных данных строят зависимости ММ бромбутилкаучука и полимере от молярного соотношения бром: изопрен.
Анализируя полученные данные, определяют условия, обеспечивающие получение ББК с заданным содержанием брома (1,8-2,4 % мас).
Пример расчета
На бромирование берется бутилкаучук марки БК-675, содержащий 1,6 % мол. изопреновых звеньев. При концентрации брома, не превышающей "критическую" величину, замещается один атом водорода в изопреновом звене макромолекулы БК, т.к. на 1 моль изопрена необходимо ввести в реакционную зону 1 моль брома (хлора).
Рассчитывается содержание изопреновых звеньев (г) в навеске бутилкаучука (например, в 7,5 г БК):
7,5 — 100
X —1,7
г
Рассчитывается количество брома (хлора), необходимого для реакции, из условия: 1 моль брома на 1 моль изопрена:
68 – 2∙79,91
0,1282 – Y
г
(Br).
Определение брома (хлора) по методу Шонигера
Реактивы:
1) баллон с кислородом;
2) 0,01 N раствор азотнокислой ртути;
3) 0,5 N раствор азотной кислоты;
4) 2,0 N раствор КОН;
5) 1%-ный спиртовой раствор дифенилкарбозона (индикатор);
6) фенолфталеин;
7) пероксид водорода;
8) дистиллированная вода.
Посуда и оборудование колбы Эрленмейера на 250 мл с притертыми пробками для подвешивания платиновой сетки; пипетка на 1 мл для пероксида водорода; пипетка на 1 мл для 2,0 N КОН; пипетка на 5 мл для 0,5 N раствора азотной кислоты; промывалка; резиновая груша.