Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Химия и технология производства добавок и вспомогательных веществ для полимеров. Лабораторный практикум
.pdf
Методика проведения работы
В сосуд-реактор с мешалкой (см. рис. 5) загружают расчетное
количество реагентов: 49,2 г касторового масла, 49,2 г
триэтаноламина и 2,4 г азотсодержащего красителя прямого синего.
Включают мешалку и обогрев сосуда. Нагревают содержимое
реактора до 220 °С со скоростью 5 град/мин и выдерживают при этой
температуре 2 ч.
Рис. 5. Установка для проведения
реакции получения стабилизатора:
1- трехгорлая круглодонная колба;
2-стеклянная мешалка с гидрозатвором;
3-обратный холодильник;
4-масляная баня;
5-термометр
Контроль процесса осуществляют по совместимости
компонентов (наличие или отсутствие расслаивания при выдержке в
течение часа) и методом газожидкостной хроматографии. По
окончании процесса определяют основные показатели отвердителя в
соответствии с заданием. Полученный продукт характеризуется
значениями аминных и кислотных чисел (аминное число отвердителя
80-440 мг HCl/г, кислотное число 5-20 мг КОН/г.)
Задание: 1. Написать уравнение реакции.
2. Рассчитать необходимое количество реагентов в
граммах.
3. Провести синтез.
4. Определить выход отвердителя.
5. Составить материальный баланс.
6. Определить физико-химические характеристики:
массовую долю титруемого азота, аминное число
(прил. 5), кислотное число (прил. 3).
31
7. Провести отверждение эпоксидного олигомера,
Наименование показателей
Значение
Аминное число
, мг HСl/г Кислотное число
, мг
KOH
/г Время желатинизации эпоксидной композиции
, мин
Номер
Условия отверждения исследуемого отвердителя
Соотношение
Режим отверждения:
1:1 90/15
Показатели
Ударная
Пределы текучести
Твердость
Исследуемый
Прототип
* 9 115/90
118
определить время желатинизации, прочность на
удар/изгиб, твердость по Бринеллю.
Таблица 13
Результаты физико-химических анализов
синтезированного отвердителя
Физико-механические свойства отвержденных композитов
определяли по соответствующим ГОСТам (см. прил. 5): ударную
вязкость – по ГОСТ 4647-80, твердость – по ГОСТ 4670-91.
Таблица 14
Свойства эпоксидного компаунда с применением
отвердителя - этаноламида КМ
примера
смола/отвердитель, мас.ч.
вязкость,
(при сжатии/при изгибе),
кДж/м2
отвердитель
*Патент RU. Способ получения отвердителя 2251556. Дата публикации: 2005.05.10.
Регистрационный номер заявки: 2003132727/04. Дата подачи заявки: 2003.11.10.
Николаев П.В. (RU); Николаева Е.П. (RU); Козлов Н.А. (RU). Патентообладатель:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального
образования "Ивановский государственный химико-технологический университет"
(ГОУВПО "ИГХТУ") (RU)
температура/время, °С / ч
по Бринеллю
МПа
32
Таблица 15
Приход
Расход
Наименование
Количество
Наименование
Количество
кг
% мас.
кг
% мас.
Итого
: Итого
:
Материальный баланс на изготовление 1 кг
карбоксилатов металлов
Характеристики исходных и вспомогательных веществ:
1. Касторовое масло CH3 -(CH2)5-CH(OH)-CH2-CH=CH-(CH2)7–COOH.
Смесь триглицеридов рицинолевой, линолевой и олеиновой кислот.
Молекулярная формула C3H5(C18H33O3)3. Прозрачная или слегка желтоватая
жидкость (t
своеобразный, неприятный. Плотность 0,956-0,963 г/мл (20 °С), показатель
преломления 1,477 -1,479. Число омыления 177-187. Содержание йода 82‐88.
Неомыляемые вещества 0,3‐0,5%.
2. Триэтаноламин C6H15NO3. Бесцветная жидкость. ММ = 149,19 г/моль.
Плотность 1,124 г/см³ (20 °С), Тпл = 22 С, Т
Растворимость в воде: 149 г/100 мл, показатель преломления 1,4852 (20°C).
3. Краситель прямой синий. Горючее вещество, температура
самовоспламенения аэрогеля 529 0С, температура тления 345 0С.
Пылевоздушная смесь, невзрывоопасна, до концентрации 206 г/м3 не
воспламеняется.
замерзания
= −16 °C), густая и вязкая. Запах слабый, вкус
= 335 ℃, Т
кип
= 179 С.
всп
Лабораторная работа 7
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛАСТИФИКАТОРОВ
ЖИДКИХ ХЛОРПАРАФИНОВ
Приборы, инструменты: делительная воронка с длинным отводом,
колба двухгорлая для получения хлористого водорода, капилляр,
цилиндрический стеклянный сосуд высотой 160 мм и внутренним
диаметром 35 мм. В верхней части реактора имеется патрубок для
подвода хлористого водорода. Патрубок для подвода проходит по
длине реактора, где оканчивается в виде шарика с мелкими порами,
сделанного из толченого стекла, чем обеспечивается равномерное
распределение хлористого водорода в реакционной массе.
33
Реактивы: линейные α-олефины фракции C18-C
(средняя
28
молекулярная масса фракции 302,7 кг/моль), соляная киcлота (конц.),
серная кислота (конц.).
Методика проведения работы
1. Получение хлористого водорода. Газообразный хлористый
водород готовят под действием серной кислоты в приборе,
изображенном на рис. 6:
HCl (к.) + H2SO4 (к) HCl + H2SO4 (водн.).
В колбу налить 200 мл концентрированной серной кислоты,
поднять капельную воронку на такую высоту, чтобы капилляр
оказался непосредственно под поверхностью серной кислоты.
Опустить капилляр непосредственно над поверхностью жидкости,
начать прикапывать соляную кислоту, отрегулировать ток газа
подачей соляной кислоты.
Рис. 6. Прибор для получения газов при
смешивании двух жидкостей, когда
вводимая жидкость имеет меньшую
плотность:
1 - жидкость с большей плотностью
(H2SO4);
2 - жидкость с меньшей плотностью
(конц. НСl)
2. Синтез хлорпарафинов (Патент на изобретение №: 2266891).
Процесс жидкофазного гидрохлорирования α-олефинов
проводят в реакторе периодического действия, представляющем собой
цилиндрический стеклянный сосуд высотой 160 мм и внутренним
диаметром 35 мм. В верхней части реактора имеется патрубок для
подвода хлористого водорода. Патрубок для подвода проходит по
длине реактора, где оканчивается в виде шарика с мелкими порами,
чем обеспечивается равномерное распределение хлористого водорода
в реакционной массе (рис. 7)
34
Рис. 7. Реактор жидкофазного
гидрохлорирования α-олефинов:
1 –цилиндрический стеклянный сосуд;
2 – патрубок для подвода хлористого водорода.
В реактор загружают 49 мл фракции α-олефинов (39,4 г) и
0,008 г воды (вода выполняет функцию катализатора, добавляется в
количестве 0,02-0,03 мас %). После загрузки начинают подачу
хлористого водорода. Дозировку и осушку хлористого водорода
осуществляют путем подачи хлористого водорода через систему
осушки, в состав которой входит осушитель, заполненный
прокаленным хлористым кальцием, и систему точной дозировки,
состоящую из моностата, реометра, двухходового крана и Uобразного манометра. Температуру реакции в реакторе поддерживают
21 °С, объемная скорость подачи хлористого водорода составляет 2124 ч-1. Для регулирования температуры используют
термостатированную жидкость, которая подается в рубашку реактора.
Реакцию гидрохлорирования прекращают после подачи 4,75 г
хлористого водорода с объемной скоростью 22 ч-1. Время реакции
составляет 2,7 ч. Полученный таким образом жидкий хлорпарафин
анализируют на соответствие ТУ 6-01-16-90 (прил. 6) Определяют
массовую долю хлора в реакционной массе меркурометрическим
методом (содержание хлора в реакционной массе должно быть 10,2
мас.%.).
Массовая доля хлора в хлорпарафинах определялась методом,
основанном на сгорании веществ в кислороде с последующим
поглощением образующегося при сгорании хлористого водорода
водой и измерении массовой доли хлоридов меркуриметрическим
титрованием раствором азотно-кислой ртути.
Определение температуры плавления. Определение температуры начала
плавления проводят по ГОСТ 18995.4 капиллярным методом (прил. 1).
Цветность хлорпарафина. Метод основан на визуальном
сравнении цвета раствора испытуемого образца хлорпарафина в
толуоле с цветом растворов сравнения йодной шкалы.
Показатели качества хлорпарафина сводят в табл. 16.
35
Таблица 16
Наименование показателя
Норма по
Полученный
Плотность при 20°С, кг/м
3
1160
-
1200
Цветность по йодной шкале,
9
Массовая доля хлора,
%, в пределах
41-44 Массовая доля кислот в пересчете на
0,002
Приход
Расход
Наименование
Количество
Наименование
Количество
кг
% мас.
кг
% мас.
Итого
: Итого
:
Физико-химические характеристики хлорпарафина
мг 12/100 см3 , не более
HCl, %, не более
Задание: 1. Написать уравнение реакции.
2. Рассчитать необходимое количество реагентов в
граммах.
3. Провести синтез.
4. Определить выход продукта.
5. Составить материальный баланс.
Материальный баланс на изготовление 1 кг
жидких хлорпарафинов
ингредиента
ТУ 6-01-16-90
ингредиента
хлорпарафин
Таблица 17
Характеристики исходных и вспомогательных веществ:
1. Линейные α-олефины фракции C18-C28 (ТУ 2411-068-0576680-97). C18 3 мас.%, С
7 мас.% и парафины - 3 мас.%. ММ = 302,7 кг/моль.
2. Соляная кислота HCl (раствор хлороводорода в воде) сильная
одноосновная кислота, бесцветная (техническая соляная кислота желтоватого
цвета из-за примесей Fe, Cl2 и др.), «дымящая» на воздухе, едкая жидкость.
Максимальная концентрация при 20 °C равна 38 % по массе, плотность 1,19
г/см³ (20 °С). ММ = 36,46 г/моль.
3. Серная кислота H2SO4 - сильная двухосновная кислота, отвечающая
высшей степени окисления серы (+6). При обычных условиях
- 36 мас.%, С22 - 25 мас.%, С24 - 17 мас.%, С26 - 9 мас.%, С28 -
20
36
концентрированная серная кислота - тяжёлая маслянистая жидкость без цвета
и запаха, с кислым «медным» вкусом. ММ = 98,078 ± 0,006 г/моль, плотность
1,8356 г/см³ (20 °С). Кинематическая вязкость 15,01 см²/с (при 20 °C). Тпл =
- 10,38 °C, Т
= 279,6 °C. pKa -3, показатель преломления 1,397.
кип
4. Ртуть переходный металл, при комнатной температуре
представляющий собой тяжёлую серебристо-белую жидкость, пары которой
чрезвычайно ядовиты. Один из двух химических элементов (и единственный
металл), простые вещества которых при нормальных условиях находятся в
жидком агрегатном состоянии (второй такой элемент — бром), плотность
13,546 г/см³ (20 °С), Т
= 234,32 K (-38.83 °C), Т
пл
= 629,88 K (356,73
кип
°C).
5. Азотная кислота HNO3. ММ = 63,012 г/моль. Сильная
одноосновная кислота. Твёрдая азотная кислота образует две
кристаллические модификации с моноклинной и ромбической решётками.
Азотная кислота смешивается с водой в любых соотношениях. В водных
растворах она практически полностью диссоциирует на ионы. Образует с
водой азеотропную смесь с концентрацией 68,4 % и Ткип = 120 °C при
нормальном атмосферном давлении. Плотность 1,513 г/см³ (20 °С), Тпл = 41,59 °C, Т
= 82,6°C, pKa -1,64, показатель преломления 1,397.
кип
6. Дифенилкарбазон (1,5-дифенилкарбазон, 2-фенилгидразид
фенилазомуравьиной кислоты - C6H5N=NCONHNHC6H5). ММ = 240,27
г/моль. Красно-коричневые кристаллы; практически нерастворим в воде,
легко растворим в этаноле, хлороформе, бензоле. Применяется для
фотометрического определения Hg, Cd, Cr, Cu, Mo, Pd, Ir, Ru,
экстракционного концентрирования ряда элементов, как индикатор при
меркурометрическом титровании галогенидов и цианидов. Тпл = 127 0С
7. Хлорид натрия NaCl. ММ = 58,44277 г/моль. Обычная соль, поваренная
соль, столовая соль, пищевая соль. Плотность 2,165 г/см³ (20 °С),
Тпл = 800,8 °C, Т
= 1465 °C, pKa 6,7–7,3, показатель преломления 1,544202
кип
(589 нм).
37
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
Определение температуры плавления вещества
Температурой плавления вещества называется температура, при
которой это вещество переходит из твердого состояния в жидкое.
Приборы, инструменты: прибор для определения температуры
плавления (колба Кьельдаля, заполненная на 0,5 объема серной
кислотой или силиконовым маслом, или дибутилфталатом),
внутренний цилиндр, термометр, капилляры, обогревающее
устройство (плитка).
Методика проведения анализа
Обычно температуру плавления определяют в приборе,
состоящем из длинногорлой термостойкой круглодонной колбы и
широкой пробирки, закрепленной в этой колбе (рис. П1.1).
Рис.П1.1. Прибор для определения
температуры плавления в жидкости без
перемешивания:
1 – колба Кьельдаля;
2 – теплоноситель;
3 – капилляр;
4 – внутренний цилиндр;
5 – термометр
В пробирку помещают термометр с капилляром. Конец
капилляра должен быть на уровне шарика термометра. В колбу
наливают (0,5 объема) серную кислоту, или силиконовое масло, или
дибутилфталат.
38
Внимание! Приборы, содержащие эти жидкости, можно
нагревать только до 250оС.
После этого в колбу опускают пробирку с термометром и
капилляром. При определении температуры плавления обязательно
надевать защитные очки или маску.
Для определения температуры плавления используют
запаянный с одного конца стеклянный капилляр. Для заполнения
капилляра открытый его конец погружают в тщательно измельченное
чистое вещество, затем капилляр переворачивают и постукиванием
добиваются перемещения вещества в нижнюю его часть. Повторяя
операцию несколько раз, заполняют капилляр компактной массой
исследуемого образца на высоту 4-5 мм. После этого капилляр
запаивают и с помощью резинового кольца прикрепляют к
термометру таким образом, чтобы содержащееся в капилляре
вещество находилось против резервуара термометра. Термометр с
капилляром помещают в прибор для определения температуры
плавления.
Температуру поднимают со скоростью 1-2 оС в минуту. При
температуре, несколько ниже точки плавления, исследуемое вещество
начинает приобретать вид тающего льда, а затем превращается в
прозрачную жидкость. Если вещество чистое, то оно плавится в
пределах 0,5-1,0 оС. Четкая температура плавления, как правило,
является признаком его чистоты.
Приложение 2
Метод определения степени ненасыщенности
Определение степени ненасыщенности бромным методом
Бромное (йодное) число характеризуется количеством галогена
(г), присоединившегося к 100 г полимера. Наибольшее
распространение получил бромид-броматный метод, в котором
бромирование проводят раствором KBr и KBrO3 (бромид-броматный
раствор), выделяющим свободный бром под действием
концентрированной соляной кислоты.
39
Реактивы: для анализа готовят растворы: 5,568 г KBrO3 и 40 г
KBr в 1000 см3 воды, 10% раствор йодида калия, 10% раствор HCl и
0,1Н раствор тиосульфата натрия.
Приборы, инструменты: конические колбы емкостью 250 см3;
химические стаканы; бюретка на 50 см3.
Методика проведения анализа
В две конические колбы помещают точно взвешенные навески
(1-2 г) исследуемого полимера и добавляют по 10 см3
четыреххлористого углерода или хлороформа. Параллельно проводят
контрольный опыт. После растворения полимера в колбы добавляют
точно 25 см3 бромид-броматного раствора и 10 см3 10 %-ного раствора
соляной кислоты, осторожно взбалтывают и оставляют на 4 ч в
темноте. Затем приливают 15 см3 10%-ного раствора йодида калия и
150 см3 воды. Выделившийся йод титруют 0,1 Н раствором
тиосульфата в присутствии раствора крахмала до обесцвечивания.
Бромное число (б.ч.) рассчитывают по формуле
чб
..
ba
где а – объем раствора тиосульфата, израсходованного на титрование
контрольной пробы, см3; b–объем раствора тиосульфата,
израсходованного на титрование анализируемой пробы, см3; 0,008 –
количество брома, соответствующее 1 см3 0,1 Н раствора тиосульфата,
г; g – навеска полимера, г.
Определение двойных связей методом Гануса
Реактивы: раствор Гануса, 10 %-ный водный раствор йодистого
калия, 0,1 Н раствор тиосульфата натрия, 1 %-ный раствор крахмала,
ацетон.
Приборы, инструменты: конические колбы емкостью 250 см3;
химические стаканы; бюретка на 50 см3.
100008,0)(
g
,
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]