24.2. Лабораторна робота

Необхідні прилади, устаткування, реактиви: розчини фенолу, формаліну, етанолу, метанолу, перекису бензоїла, розчин каучуку в бензолі, льодяна оцтова кислота, бромна вода, розчин KМnО₄, розчин амоніаку, здрібнене оргскло, пісок, шматочки лавсану, капрону, гуми. Водяна баня, зворотний холодильник, охолоджуюча суміш: вода зі снігом чи товченим льодом

.

Дослід 1. Одержання полімерних матеріалів на основі реакції поліконденсації

1. Одержання фенолформальдегідних смол

а) у пробірку поміщають близько 1 г фенолу (обережно, викликає опіки!), доливають 1 мл 40%-го розчину формаліну. Суміш нагрівають на водяній лазні (під тягою) до повного розчинення фенолу, а потім додають 2 краплі концентрованої соляної кислоти і продовжують нагрівати доти, поки реакційна маса не розділеться. Нижній шар складається з новолачної смоли, а верхній – з води і не прореагованого формаліну. Верхній шар зливають у пробірку і знову занурюють у киплячу баню на 15-20 хв. для висушування смоли, що утворилася. Потім частину смоли виливають у порцелянову чашку на залізний лист, де вона зтвержується. Решту новолачної смоли в пробірці розчиняють у 5-6 мл ацетону («лак»). Отриманим лаком покривають невелику поверхню скла, металу або дерева.

б) аналогічно проводять синтез резольної смоли з фенолу і формаліну, але в лужному середовищі, узявши для синтезу замість соляної кислоти 5-6 крапель 10%-го розчину амоніаку у воді і нагріваючи реакційну суміш 30-35 хв. Після утворення резольної смоли верхній шар води зливають, додають до смоли небагато етанолу і нагрівають пробірку на водяній лазні до розчинення смоли й утворення лаку. Записують схему реакцій конденсації фенолу з формальдегідом у кислому і лужному середовищах.

У висновку вкажіть:

- У чому різниця між резолом і новолачною смолою ?

- Що таке резити, як вони утворюються?

2. Одержання аніліноформальдегідної смоли

Конденсація аніліну з формальдегідом у нейтральному чи слаболужному середовищі при еквімолярному співвідношенні компонентів протікають за схемою:

n C₆H₅ – NH₂ + n CH₂O  n C₆H₅ – N = CH₂  [ – N(– C₆H₅ )– CH₂ – ]_n - nH₂O

У пробірці змішують 1 мл аніліну і 1 мл 40%-го розчину формальдегіду. Закривають пробірку пробкою і, струшуючи пробірку, домагаються утворення білого осаду. Осад промивають водою, невеликою кількістю холодного спирту (бажано метанолом), додають 5-7 крапель льодяної (100%-ної) оцтової кислоти і суміш нагрівають у полум'ї пальника. Суміш забарвлюється в жовтий чи жовтогарячий колір, а після сплавки перетворюється в прозорий полімер.

Дослід 2. Одержання полімерів на основі реакції полімеризації

У пробірку наливають 2-3 мл метилметакрилату (одержання див. оп. 3), додають 20-30 мг перекису бензоїлу. Пробірку закривають пробкою зі скляною трубкою висотою 20-30 см (зворотний холодильник) і метилметакрилат нагрівають швидко до кипіння на невеликому полум'ї, що коптить, а потім після слабкого охолодження швидко занурюють ще гарячу пробірку в киплячу водяну баню. Витримують її до утворення твердого полімеру. Періодично виймають пробірку з бані, спостерігають за ходом реакції по наростанню в'язкості розчину. Записують рівняння реакції полімеризації метилметакрилату по стадіях: ініціювання, ріст ланцюга, обрив ланцюга.

Дослід 3. Термічна деструкція (деполімеризація) поліметилметакрилату

У пробірку поміщають небагато (0,5-1,0 г) здрібненого органічного скла – поліметилметакрилату (плесигласа), додають щіпку піску. Пробірку закривають пробкою з газоотводною трубкою, з'єднаною з трубкою-холодильником, кінець якої опущений майже до дна пробірки – приймача, зануреної в охолоджуючу суміш (вода з снігом чи товченим льодом).

Пробірку з полімером нагрівають у полум'ї газового пальника, спочатку обережно, потім сильно, до повної деполімеризації полімеру. Досліджують отриманий мономер на наявність подвійного зв'язку бромною водою або розчином KМnО₄. Записують рівняння реакції деполімеризації плексигласу і взаємодії мономера з бромною водою.

Дослід 4. Дослідження властивостей полімерних матеріалів

4.1. Розпізнавання поліхлорвінілу

Нагрівають у пробірці шматочок поліхлорвінілу: спочатку буде відбуватися його розм'якшення, а потім розкладання з виділенням хлороводороду. В останньому можна переконатися, якщо піднести до отвору пробірки паличку, змочену розчином амоніаку. Перевіряють кислотний характер леткіх продуктів розкладання лакмусовим папером.

Сильно нагрівають мідний дріт у полум'ї пальника, потім притискають її до зразка поліхлорвінілу і знову вносять у полум'я. Спостерігається зелене забарвлення полум'я. При прожарюванні дріту на його поверхні утворюється окис міді CuО, який далі реагує з хлороводнем, що виділяється внаслідок деструкції поліхлорвінілу, з утворенням дихлорида міді СuCl₂ і води. Крім поліхлорвінілу, така ж реакція, тобто утворення хлороводню при термодеструкції, характерна і для інших пластмас, що містять хлор.

4.2. Розпізнавання лавсану

Вносять у полум'я пальника шматочок лавсану. Спостерігають його плавлення (250-265⁰С), потім появу полум'я, що коптить. Наливають у три пробірки окремо 1-2 мл концентрованої сірчаної кислоти, концентрованої соляної кислоти, концентрованого розчину їдкого натру і поміщають у кожну по шматочку лавсану. Обережно нагрівають пробірки. Спостерігають розчинення лавсану.

4.3. Розпізнавання капрону

Вносять у полум'я шматочок капрону, звертаючи увагу на характер горіння, запах. Обережно розплавляють капрон і пробують витягнути з капрону тонкі нитки пінцетом або скляною паличкою.

4.4. Відкриття подвійних зв'язків у натуральному каучуку

Наливають у пробірку 1-2 мл розчину каучуку в бензолі і додають туди ж 3 - 5 крапель розчину брому. Струшують пробірку і спостерігають знебарвлення розчину брому. Записують емпіричну і структурну формули ізопрену і його полімеру – натурального каучуку.

4.5. Відкриття сірки у вулканізованому каучуку

Поміщають у пробірку кілька шматочків гуми і нагрівають пробірку на вогні, коли стане помітне розкладання гуми, підносять до пробірки папірець, змочений розчином свинцевої солі. Спостерігається почорніння папірця через утворення чорного сульфіду свинцю.