Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Теоретические основы производства и переработки полимеров. Высокомолекулярные соединения. Практикум

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

15.08.2026

Размер:

875 Кб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 92 3 4 5 6 7 8 9 > Следующая >>>

Рис. 1.1. Кривые числового (1)

и массового (2) молекулярно-массовых распределений одного образца полимера

Рис. 1.2. Кривые дифференциального (1)

и интегрального (2) молекулярно-массового распределения одного образца полимера

1.2. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «ПОСТРОЕНИЕ КРИВЫХ МОЛЕКУЛЯРНО-МАССОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛИМЕРОВ»

Цель работы

Провести анализ молекулярно-массового распределения полимеров.

Материалы и оборудование

Калькулятор, линейка, карандаш.

Ход работы

При проведении дробного осаждения макромолекул из растворов полимеров получены следующие данные

(табл. 1.1).

Необходимо рассчитать числовую (qn) и массовую (qw) доли каждой фракции по уравнениям (1.1) и (1.2), затем найти среднечисловую (Mn) и среднемассовую (Mw) ММ по уравнениям (1.3) и (1.4) и проверить выполнение неравенства (1.5).

После определения соответствующих ММ необходимо построить интегральные кривые числового и массового ММР. На оси абсцисс откладывается ММ, начиная с самой «легкой» фракции (с наименьшей ММ), на оси ординат — нарастающая числовая (Σqn) или массовая (Σqw) доля всех фракций от самой «легкой» до данной включительно. В результате для последней фракции доля будет равна 1 или 100 %.

Таблица 1.1

Данные дробного осаждения

Варианты	№ фракции	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Варианты	№ фракции

1	Mi	30 000	32 000	35 000	38 000	39 000	41 000	43 000	45 000	48 000	50 000

	ni	98	101	112	316	136	180	103	65	92	38
	ni	98	101	112	316	136	180	103	65	92	38

2	Mi	600	1 200	2 500	3 300	3 900	4 600	5 000	5 400	6 200	7 500

	ni	171	568	511	681	397	1 021	624	454	681	568
	ni	171	568	511	681	397	1 021	624	454	681	568

3	Mi	720	1 440	3 000	3 960	4 680	5 520	6 000	6 480	7 440	9 000

	ni	6 040	10 067	4 349	4 393	2 168	4 727	2 658	1 790	2 338	1 611
	ni	6 040	10 067	4 349	4 393	2 168	4 727	2 658	1 790	2 338	1 611

4	Mi	4 380	8 200	10 700	18 430	25 900	44 100	62 800	92 600	–	–

	ni	501	352	540	1 283	1 666	1 126	2 112	242	–	–
	ni	501	352	540	1 283	1 666	1 126	2 112	242	–	–

5	Mi	18 000	30 000	52 000	75 000	160 000	220 000	–	–	–	–

	ni	44	177	172	399	143	49	–	–	–	–
	ni	44	177	172	399	143	49	–	–	–	–

6	Mi	8 000	16 200	24 000	42 500	60 200	95 700	–	–	–	–

	ni	343	103	487	199	172	69	–	–	–	–
	ni	343	103	487	199	172	69	–	–	–	–

Варианты	№ фракции	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Варианты	№ фракции

7	Mi	1 500	10 000	14 600	27 400	35 000	40 500	–	–	–	–

	ni	150	235	289	524	535	406	–	–	–	–
	ni	150	235	289	524	535	406	–	–	–	–

8	Mi	1 800	12 000	17 520	32 880	42 000	48 600	–	–	–	–

	ni	1 685	397	334	323	258	169	–	–	–	–
	ni	1 685	397	334	323	258	169	–	–	–	–

9	Mi	7 000	24 200	37 000	45 200	75 000	89 000	–	–	–	–

	ni	393	903	2 946	1 061	1 807	746	–	–	–	–
	ni	393	903	2 946	1 061	1 807	746	–	–	–	–

10	Mi	8 400	29 040	44 400	54 240	90 000	106 800	–	–	–	–

	ni	1 142	760	1 620	477	490	171	–	–	–	–
	ni	1 142	760	1 620	477	490	171	–	–	–	–

11	Mi	22 000	33 400	52 700	89 000	115 000	150 000	–	–	–	–

	ni	420	1 014	874	2 412	524	1 748	–	–	–	–
	ni	420	1 014	874	2 412	524	1 748	–	–	–	–

12	Mi	6 200	9 800	16 400	25 300	38 900	47 600	51 900	77 400	–	–
12	ni	1 155	689	970	134	619	1 748	587	479	–	–
	ni	1 155	689	970	134	619	1 748	587	479	–	–

13	Mi	7 300	20 800	40 300	61 200	71 600	85 000	97 100	–	–	–

	ni	1 185	987	193	63	1 096	747	950	–	–	–
	ni	1 185	987	193	63	1 096	747	950	–	–	–

14	Mi	8 000	13 000	18 000	24 000	30 000	42 000	56 000	72 000	80 000	100 000

	ni	1	8	20	180	99595	140	40	10	5	1
	ni	1	8	20	180	99595	140	40	10	5	1

Построить дифференциальные кривые числового и массового ММР. Для этого обрабатывают интегральную кривую следующим образом (рис. 1.3, 1.4): через равные интервалы M, которые выбираются произвольно, от оси абсцисс строят перпендикуляры до пересечения с интегральной кривой, сносят эти точки на ось ординат и находят значение q — разности между двумя соседними ординатами. Число отрезков M, на которые разбивают абсциссу, должно быть не менее 10.

Рис. 1.3. Интегральная кривая распределения

Рис. 1.4. Обработка интегральной кривой для построения дифференциальной кривой распределения

Затем, откладывая на оси абсцисс значения MM, а на оси ординат — q/ΔM, строят прямоугольники, беря за основания равные интервалы M, а за высоту q/ΔM (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Дифференциальная кривая распределения

Соединив плавной кривой середины верхних оснований прямоугольников, получают дифференциальную кривую распределения, по которой можно определить Mн.в. — наиболее вероятную ММ макромолекул в данной дисперсной системе.

Оформление отчета

Кратко изложите теорию к лабораторной работе. Для варианта (см. табл. 1.1), выбранного преподава-

телем, определите среднечисловую и среднемассовую ММ полимера.

Постройте интегральные и дифференциальные кривые среднечислового и среднемассового ММР.

Сделайте вывод о ММР выбранного полимера.

1.3.ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1.Что такое нормальное распределение?

2.Отличие молекулярной массы от молярной.

3.Способы перехода от интегрального ММР к дифференциальному и обратно.

4.Охарактеризуйте термин «модальность» применительно к ММР полимеров.

1.4.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Киреев, В.В. Высокомолекулярные соединения : учебник для бакалавров / В.В. Киреев. — Москва : Юрайт,

2013. — 602 с.

2.Семчиков, Ю.Д. Высокомолекулярные соединения : учебник для вузов / Ю.Д. Семчиков. — Москва : Акаде-

мия, 2010. — 367 с.

3.Шур, А.М. Высокомолекулярные соединения / А.М. Шур. — Москва : Высшая школа, 1981. — 656 с.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССЫ

2.1. КРАТКАЯ ТЕОРИЯ

Состав и строение макромолекул зависят не только от химического состава и строения молекул мономера, но

иот способа синтеза полимеров. При этом как в цепных, так и в ступенчатых процессах синтеза невозможно представить себе случай, когда все образующиеся макромолекулы имели бы одинаковую степень полимеризации, т.е. одинаковую молекулярную массу.

Полимеры обычно состоят из молекул различной величины, поэтому значение молекулярной массы полимера, определенное с помощью того или иного метода, является средней величиной. Различают среднечисловую и среднемассовую молекулярный массу.

Ксреднечисловым относят методы, основанные на определении числа молекул в разбавленных растворах полимеров: понижение температуры замерзания раствора (криоскопия), повышение температуры кипения раствора (эбулиоскопия), определение числа концевых групп в макромолекулах, измерение осмотического давления раствора.

Ксреднемассовым относят такие методы опреде-

ления молекулярной массы, которые основаны на установлении массы отдельных, макромолекул: измерение скорости седиментации, скорости диффузии, светорассеяния в растворах полимеров.

Вискозиметрический метод — наиболее простой

идоступный метод определения молекулярной массы полимеров в широкой области значений молекулярных масс.

Этот метод является косвенным и требует определения констант в уравнении, выражающем зависимость вязкости от молекулярных весов.

Для определения вязкости раствора полимера измеряют время истечения, равных объемов растворителя и раствора через капилляр вискозиметра при заданной постоянной температуре. Концентрацию раствора (С) обычно выражают в граммах на 100 мл растворителя; для измерения вязкости используют растворы с концентрацией менее

1 г/100 мл.

Относительная вязкость ηотн представляет собой отношение времени истечения раствора к времени истечения растворителя:

ηотн =	р−р а .	(2.1)
	р−ля

Удельной вязкостью ηуд называют отношение разности вязкостей раствора и растворителя к вязкости растворителя:

ηуд = ηотн – 1.

(2.2)

Характеристической вязкостью [η] называют пре-

дельное значение ηуд/С (приведенная вязкость) или lnηотн/С при концентрации раствора, стремящейся к нулю. Характеристическую вязкость [η] определяют путем графической экстраполяции значений ηуд/С (lnηотн/С), полученных для нескольких концентраций, к нулевой концентрации.

Относительная и удельная вязкости — безразмер-

ные величины, а приведенная и характеристическая вязкости имеют размерности, обратные концентрациям. Поскольку в системе обозначений IUРАС концентрация выражается в граммах на 1 мл (г/мл), размерность ηуд/С и [η] будет при этом миллилитры на 1 г (мл/г) и, следовательно, числовые значения [η] в этой системе в 100 раз больше.

Для растворов высокомолекулярных соединений Штаудингером установлена зависимость вязкости от величины молекулярной массы и формы макромолекул. Если сделать допущение, что все макромолекулы в растворе имеют вытянутую строго линейную форму (тогда их диаметр пренебрежимо мал по сравнению с длиной) и что сферой действия макромолекул является цилиндр высотой, равной диаметру молекулы, и диаметром, равным ее длине, то указанная зависимость выразится уравнением:

М =

1 K m

		у д
		C
		C

(2.3)

где С — концентрация раствора в г/мл или г/100 мл раствора; Кm — константа, характерная для данного полимергомологического ряда (см. табл. 2.1).

Сделанные допущения в реальных системах не соблюдаются. Однако ввиду простоты эксперимента (определение только вязкости раствора полимера) данный метод определения молекулярной массы получил распространение.

<<< < Предыдущая 12 / 92 3 4 5 6 7 8 9 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]