МГУПП
Кафедра технологии упаковки и переработки ВМС
Лабораторная работа:
«Полимераналогичные превращения»
Подготовили: Грудина Е.
Изюмова Э.
Сапогова М.
Серова В.
Тихонова А.
Проверила: Филинская Ю. А.
Москва 2011
Лабораторная работа
«Полимераналогичные превращения»
Полимераналогичными превращениями называются химические превращения полимеров без существенного без существенного изменения средней степени полимеризации. Условия реакций полимераналогичных превращений должны исключать циклизацию или межмолекулярные реакции макромолекул. К реакциям полимераналогичных превращений относятся реакции галоидирования, этерификации, ацетилирования, амидирования и т.д. Помимо модификации готовых полимеров полимераналогичные превращения могут служить для синтеза новых высокомолекулярных соединений, которые нельзя получить методами полимеризации и поликонденсации. Примером таких веществ являются поливиниловый спирт, поливинилацетали и другие полимеры, мономеры которых отвечающие строению их элементарных звеньев не получены.
Ацетилирование целлюлозы и анализ продуктов реакции.
При взаимодействии уксусного ангидрида с целлюлозой в присутствии катализаторов (H2SO4, ZnCl2, HCl, HClO4, и др.) образуются уксусные эфиры целлюлозы.
Моноацетатцеллюлозы
(C6H5O2(OH)3)n + n CH3COOH ---- (C6H5O2(OH)2OOCCH3)n + H2O
Диацетатцеллюлозы
(C6H5O2(OH)3)n +2n CH3COOH ---- (C6H5O2(OH)(OOCCH3)2)n)+ 2H2O
Триацетатцеллюлозы
(C6H5O2(OH)3)n + 3n CH3COOH ---- (C6H5O2(OOCCH3)3)n +3 H2O
При ацетилировании получается так называемый первичный ацетат целлюлозы – продукт, по своему составу близкий к триацетату (теоретическое количество взятой уксусной кислоты – ацетильное число = 62,5%) Т.к. триацетат целлюлозы растворим лишь в небольшом числе растворителей ( муравьиная кислота, уксусная кислота, дихлорэтан и некоторые другие), что что ограничивает его техническое применение. Его подвергают частичному гидролизу. При этом происходит омыление части ацетильных групп и образуется так называемый вторичный ацетат целлюлозы – продукт с содержанием ацетильных групп около 52 – 56% (меньше чем в в триацетате и больше, чем в диацетате) хорошо растворимы в ацетоне, метил этил кетоне, эфирах уксусной кислоты и др. растворителях.
Для ацетилирования целлюлозы чаще всего применяют смесь уксусного ангидрида, уксусной кислоты и серной кислоты, служащей катализатором. Уксусная кислота является чрезвычайно слабым ацетилирующим агентом, вызывает набухание целлюлозы и тем самым облегчает ацетилирование. Крепкая серная кислота (удельный вес 1,84) реагирует на холоде с уксусным ангидридом образую ацетилсерную кислоту, которая взаимодействует с целлюлозой.
Для получения вторичных ацетатов целлюлозы частичное омыление триацетата поводят с помощью омыляющей смеси.
Ход работы:
Подготовка сырья
Приборы и принадлежности: Ножницы, мерный цилиндр, фарфоровая ступка, бокс с плотно закрывающейся крышкой, перчатки, пинцет, аналитические весы, мерная пробирка.
Реактивы: Воздушно-сухой линтер(3г), ледяная уксусная кислота, уксусный ангидрид.
V(уксусной кислоты)=3*0,07=0,21/1,049=0,2 мл
V(уксусного ангидрида)=3-0,21=2,79/1,049=2,66 мл
Для лучшего протекания процесса ацетилирования очищенный линтер (хлопковая целлюлоза) подвергается предварительной обработке следующим образом. Тонко измельченный ножничками воздушно-сухой линтер в количестве 3 г обрабатывается равным (по весу) количеством ледяной уксусной кислоты, укрепленной уксусным ангидридом (7% на уксусную кислоту).
Обработку проводят в сухой фарфоровой ступке (обязательно под тягой) небольшими порциями при тщательном перемешивании и уплотнении линтера. После прибавления всего количества смеси кислоты и ангидрида оставляют в бюксе с плотно закрывающейся крышкой на 18-24 час
Полимеризация:
Приборы и принадлежности: Трехгорлая колба, механическая мешалка с ртутным затвором, пинцет, мерный цилиндр, мерная пробирка, термометр, нагревательный элемент, водяная баня, ( или термостат)
Реактивы: 20 мл ледяной уксусной кислоты, 25 мл уксусного ангидрида, 0,4 мл концентрированной серной кислоты, ледяная вода.
Схема установки
В трехгорлую колбу с механической мешалкой с ртутным затвором помещают ацетилирующую смесь, состоящую из 20 мл ледяной уксусной кислоты, 25 мл уксусного ангидрида и 0,4 мл конц. серной кислоты и охлаждают ледяной водой до 50С, после чего небольшими порциями пинцетом загружают при постоянном перемешивании предварительно обработанный линтер. По окончании загрузки температуру медленно ( в течении час) повышают до 350С и ведут реакцию при этой температуре и постоянном перемешивании до образовании густого прозрачного раствора. Реакция заканчивается приблизительно через 3-4 часа.