Лабораторная работа №4 Синтез и свойства полимеров

Цель работы

Изучение синтеза и некоторых физических и химических свойств полимеров. Распознавание пластмасс и волокон.

Оборудование и реактивы

Водяная баня, пробки с газоотводными трубками, пробирки, пробиркодержатель, пробки, спиртовка, спички, стакан, стеклянная палочка, фарфоровые чашки, предметное стекло, асбестовая сетка.

Набор плстмасс: полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол, капрон, аминопласт, полиметилметакрилат, целлулоид; набор волокон: вискозное, ацетатное, нитрон, хлорин, лавсан, хлопок, шерсть, шелк, капрон; азотная кислота HNO₃ (конц.), серная кислота H₂SO₄ (конц.), гидроксид натрия NaOH (10% и 0,1 н.), нитрат серебра AgNO₃, формалин, соляная кислота HCl (конц.),. фенол (тв.), фенолформальдегид (ж), этанол C₂H₅OH, раствор перманганата калия KMnO₄, ацетон, бензол, дихлорэтан.

Экспериментальная часть⁵

При изучении свойств пластмасс и волокон пользуйтесь таблицами приложений.

Опыт 1. Полимеризация и деполимеризация альдегида

В фарфоровую чашку помещают 4 – 5 мл формалина и осторожно выпаривают на водяной бане. Что представляет собой твердый остаток? Остаток нагревают на открытом огне (вытяжной шкаф). Запишите наблюдения и дайте объяснения происходящим изменениям с помощью уравнений реакций.______________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Опыт 2. Получение фенолоформальдегидных смол

В пробирку помещают несколько кристаллов фенола и 1 мл раствора формальдегида. Смесь нагревают до растворения фенола. ____________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Через 3 минуты к раствору добавляют 5 капель концентрированной соляной кислоты и продолжают нагревание до расслоения смеси. ________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Пробирку помещают в стакан с холодной водой. После образования четкой границы между слоями сливают воду и быстро выливают смолу на предметное стекло.

Испытывают образовавшуюся смолу на растворимость в спирте. Небольшое количество смолы нагревают в фарфоровой чашке до затвердевания. Испытывают растворимость в спирте затвердевшей смолы._______________________________________________________

Опыт 3. Свойства полиэтилена

1.1. Кусочек полиэтиленовой трубки или другого изделия (но не пленки) положите на проволочную сетку и осторожно нагрейте. При помощи стеклянной палочки измените форму изделия.________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Дайте кусочку полиэтилена остыть и еще раз попытайтесь изменить его форму, меняется ли форма?__________________________________________________________________________

1.2.Кусочек полиэтилена при помощи тигельных щипцов внесите в пламя и подожгите его. Каким пламенем горит, образует ли капли, вытягивается в нити?_____________________

________________________________________________________________________________

1.3. Несколько мелких кусочков полиэтилена поместите в пробирку с раствором перманганата калия. Содержимое пробирки подогрейте.___________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

1.4. Несколько кусочков полиэтилена поместите в пробирку:

а) с концентрированной серной кислотой H₂SO₄;

б) с концентрированным раствором азотной кислоты HNO₃;

в) с разбавленным раствором гидроксида натрия NaOH.

Все пробирки осторожно нагрейте.

а)_______________________________________________________________________________

б)_______________________________________________________________________________

в)_______________________________________________________________________________

Опыт 4. Определение хлора в поливинилхлориде

4.1.Внесите кусочек поливинилхлорида в пламя, обратите внимание на запах продуктов горения и цвет пламени._______________________________________________________

4.2.Поместите несколько кусочков поливинилхлорида в пробирку, закройте ее пробкой с газоотводной трубкой, конец которой опустите в другую пробирку с 1—2 мл раствора нитрата серебра. Конец газоотводной трубки держите в 0,5—1.0 см от поверхности раствора. Содержимое первой пробирки сильно нагрейте._______________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Опыт 5. Распознавание пластмасс и волокон

Прежде чем приступить к выполнению практической работы, ознакомьтесь со свойствами пластмасс и волокон (табл.). После этого получите задание.

Распознавание пластмасс следует начать с внешнего осмотра, а затем перейти к исследованию их отношения к нагреванию и горению. Потом испытывают действие на них растворителей.

Распознавание волокон начинают с их сжигания. При этом прослеживают, с какой скоростью происходит горение, исследуют запах продуктов разложения, свойства остатка, который образуется после сгорания. Затем проверяют действие на волокна кислот, щелочей и растворителей.

5.1.В четырех пакетах находятся пластмассы: I вариант) поливинилхлорид, аминопласт, целлулоид и фенопласт; II вариант) полиэтилен, полистирол, полиметилметакрилат и капрон. Определите, какая пластмасса находится в каждом из пакетов. Зполните таблицу

Вариант ______

Признаки	1	2	3	4
Внешний вид
Сжигание
Действие ацетона
Действие бензола
Действие дихлорэтана
Название пластмассы

5.2.В четырех пакетах находятся волокна: I вариант) натуральный шелк (или шерсть), вискозное волокно, нитрон и лавсан; II вариант) хлопчатобумажная ткань, ацетатное волокно, хлорин и капрон. Определите, какое вещество находится в каждом из пакетов.

Признаки	1	2	3	4
Внешний вид
Сжигание (скорость горения, запах, остаток)
Действие HNO3 (конц)
Действие H2SO4 (конц)
Действие NaOH (10%)
Действие ацетона
Название пластмассы

Вывод: _________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Пример Перечислите основные типы полимеров и приведите примеры.

Решение

Решение: термопласт – полимер, способный легко менять форму при нагревании (полиэтилен, полипропилен, полиэтилентерефталат, полистирол ….). эластопласт – способен растягиваться в несколько раз и обратимо восстаннавливать форму после снятия деформирующего усилия (каучуки, резины). реактопласт – полимер, в котором при обработке протекают необратимые реакции дополимеризации, что делает невозможность их дальнейшей термической деформации (обработки).

Контрольные задания

1. Что общего и различного в свойствах пластичности и эластичности? Чем это объясняется?

2. Чем различаются по строению макромолекулы каучуков и волокон? И как это оказывает влияние на их свойства? Показать на примере волокон и каучуков, при каких условиях может возрастать кристалличность полимеров.  

3. Проведите классификацию изученных полимеров по известным вам признакам.  

4. Приведите примеры веществ–мономеров, используемых в реакции полимеризации. Укажите общее в их строении и свойствах.  

5. Приведите примеры веществ–мономеров, используемых в реакции поликонденсации. Укажите общее в их строении и свойствах.  

6. Приведите примеры веществ-мономеров, используемых в реакции сополимеризации.  

7. В чем принципиальная разница химических процессов полимеризации, сополимеризации и поликонденсации?  

8. Какие признаки положены в основу классификации ВМС? Ответ конкретизируйте.  

9. Какие характеристики являются определяющими в свойствах ВМС?  

10. Какие реакции лежат в основе получения полимеров? Приведите примеры.  

11. Напишите уравнения реакций получения поливинилхлорида.  

12. Напишите уравнение реакции получения полипропилена.  

13. Напишите уравнение реакции получения фенол-формальдегидной смолы.  

14. Какие соединения называют аминами? Составьте схему поликонденсации адипиновой кислоты и гексаметилендиамина. Назовите образовавшийся полимер.

15. Напишите схему строения синтетического каучука, полученного из 2,3-диметилбутадиена, считая, что он представляет собой продукт 1,4-полимеризации.

16. Какой путь получения синтетического каучука разработал С. В. Лебедев? Приведите уравнения реакций.

17. Напишите схему строения бутадиен-стирольного каучука, считая для простоты, что он представляет собой регулярный полимер, в котором на одно стирольное звено приходится три бутадиеновых, и что бутадиен реагирует только в положениях 1,4.

18. Что такое хлоропреновый каучук? Как синтезировать необходимый для его получения мономер?

19. Рассчитайте содержание хлора (%) в хлоропреновом каучуке.

20. Напишите схему строения бутадиен-нитрильного каучука, считая, что он представляет собой регулярный полимер, в котором на один остаток акрилонитрила приходится три остатка бутадиена, и что бутадиен реагирует только в положениях 1,4.

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________