Лабораторная работа № 5. Анализ карбамидоформальдегидных смол анализ карбамидоформальдегидных смол

Поликонденсацией карбамида с формальдегидом получают олигомерные продукты (ГОСТ 14231-88 [23]), способные превращаться в пространственные (сшитые) полимеры. При поликонденсации карбамида с формальдегидом в водном растворе в зависимости от рН среды, соотношения компонентов и температуры могут быть получены различные метилольные производные. В щелочной среде образуется монометилолмочевина NH₂-CO-NH-CH₂OH; в слабощелочной и нейтральной в зависимости от соотношения исходных компонентов и температуры – моно- и диметилолкарбамиды HO-CH₂-NH-CO-NH-CH₂OH; в слабокислой при избытке карбамида возможно образование олигомеров (метилендимочевина, триметилентетрамочевина, пентаметиленгексамочевина).

Из метилольных производных дальнейшей поликонденсацией получают водорастворимые олигомеры, представляющие собой вязкую бесцветную жидкость, легко растворимую в воде, но не растворимую в обычных органических растворителях. Из олигомеров путем удаления воды получают сухие порошкообразные продукты.

При нагревании в присутствии органических кислот, кислых солей или кислых эфиров начальные продукты конденсации переходят в неплавкое и нерастворимое состояние с выделением воды и формальдегида. Образуются трехмерные молекулы полимера за счет метиленовых эфирных связей.

В зависимости от соотношения карбамида и формальдегида полимеры обладают различными свойствами, отличаясь температурой плавления, плотностью, содержанием азота, растворимостью. Обычно карбамидоформальдегидные полимеры имеют светлую окраску, плотность 1,1–1,35 г/см³, содержание азота до 35%.

Карбамидоформальдегидные смолы характеризуются содержанием свободного и связанного формальдегида, метилольных, метиленэфирных и метиленовых групп, карбамида, кислотным и щелочным числом, концентрацией Н⁺, буферной емкостью, содержанием сухого остатка, жизнеспособностью, временем отверждения, смешиваемостью с водой, вязкостью и молекулярной вязкостью.

5.1. Определение содержания карбамида в составе карбамидоформальдегидных смол

Метод основан на реакции карбамида с анилином:

Образовавшийся дифенилкарбамид выделяют из реакционной массы и взвешивают [20].

Реактивы и оборудование:

Анилин.

Этиловый спирт.

Бюкс для взятия навески.

Колба круглодонная на 250 мл с шариковым холодильником.

Фильтр Шотта № 3.

Эксикатор.

Термометр.

Ход определения: Навеску смолы (около 3 г), взятую с точностью до 0,01 г, обрабатывают десятикратным количеством анилина в круглодонной колбе с обратным холодильником при кипячении на песчаной бане в течение 2 часов. В начале реакции интенсивно выделяется аммиак. По окончании реакции (лакмусовая бумажка не синеет в трубке обратного холодильника) содержимое колбы охлаждают, выделившиеся кристаллы дифенилкарбамида отфильтровывают через стеклянный фильтр и промывают 3-4 раза этиловым спиртом (по 10 мл), охлажденным льдом. Промытые кристаллы высушивают при температуре 110°С, охлаждают в эксикаторе и взвешивают.

Расчет. Массовую долю карбамида X вычисляют по формуле

, %,

где m₁ – масса дифенилкарбамида, г; m – навеска смолы, г; 60,05 – молекулярная масса карбамида; 212,25 – молекулярная масса дифенилкарбамида.