ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теоретическая часть Природа растворов полимеров из "Практикум по высокомолекулярным соединениям" Цель работы. Изучение кинетики деструкции полипропилена в отсутствие и в присутствии стабилизатора при различных температурах. [c.77] Реактивы и образцы полипропилен изотактический нестабилизированный (порошок), раствор стабилизатора — дифениламина в эфире (с концентрацией 0,038 мг/мл), вакуумная смазка, кислород. [c.77] Приборы и посуда вакуумная установка для исследования деструкции полй пропилена, термостат типа Т-16, ампулы (6 шт.), секундомер, стеклянная воронка, ступка с пестиком. [c.78] Прежде чем приступить к приготовлению образцов, включают термостат. Опыт проводят при трех температурах, заданных преподавателем, в интервале 130—150°С. [c.78] Взвешивают навески полипропилена — три по 0,25 г и одну 0,85 г. Навески по 0,25 г насыпают в ампулы с помощью воронки. Навеску 0,85 г помещают в ступку, приливают 2 мл раствора стабилизатора и добавляют 2—3 мл эфира. Полученную массу тщательно перемешивают пестиком, стараясь не размазать ее по ступке. Эту работу проводят под тягой до испарения эфира. Из полученного стабилизированного полипропилена приготавливают три навески по 0,25 г. Навески пересыпают в ампулы. После пересыпания необходимо постучать деревянной палочкой по узкой части ампулы для того, чтобы приставшие частицы полипропилена осыпались на дно. В узкую часть ампул помещают ватные тампоны во избежание попадания частиц полипропилена в манометр при откачке воздуха из ампул. [c.78] При изучении кинетики термоокислительной деструкции образцов стабилизированного и нестабилизироваиного полипропилена измеряют зависимость уменьшения давления кислорода от времени процесса деструкции в ампулах 1 и 2, пользуясь манометрами 3 и секундомером. Отсчет времени начинают с момента перекрывания кранов а , б , ж , з . Первые 30 мин измерения проводят через 1 мин, затем через каждые 3 мин. Когда замедление падения давления кислорода в системе станет значительным, опыт прекрашают. Аналогичным образом проводят измерения при двух-других температурах, заданных преподавателем. Результаты экспе- римента вносят в таблицу. [c.79] На основании полученных данных строят кривые зависимости Р и 1п Р от времени 1. Из первого графика определяют период индукции процесса термоокислительной деструкции для стабилизированного и нестабилизироваиного полипропилена при различных температурах. По тангенсу угла наклона прямолинейных участков зависимостей 1п Р от времени находят константы скорости процесса деструкции к, используя выражение 1п Р=С — Ы. [c.79] Изучение поведения макромолекул в растворе имеет особое значение в связи с тем, что высокомолекулярные соединения не существуют в газообразном состоянии и всю основную информацию о свойствах индивидуальных макромолекул, их конформациях и размерах, молекулярных массах и распределении по молекулярным массам можно получить только при изучении растворов. Кроме того, для использования полимерных материалов в растворенном состоянии, а также для их переработки из растворов, есте-ствен-но, необходимо знание свойств полимерных растворов. [c.80] Размеры макромолекул соизмеримы с размерами коллоидных частиц. Поэтому растворы полимеров обнаруживают ряд свойств, характерных для коллоидных золей (эффект Тиндаля, замедленная диффузия, тиксотропия и др.). Однако в отличие от коллоидных золей растворы полимеров являются молекулярно-дисперсными системами и удовлетворяют основным критериям истинных растворов 1) самопроизвольность образования, термодинамическая устойчивость, равновесность и обратимость 2) постоянство концентрации во времени 3) однофазность, гомогенность. [c.80] Критерием термодинамической устойчивости системы служит, в частности, подчинение ее правилу фаз Гиббса. Правило фаз для конденсированных систем, в которых давление пара одного из компонентов равно нулю, имеет вид Ф + С = /С + 1, где Ф — число фаз, /С —число компонентов, С — число степеней свободы, т. е. число переменных, полностью определяющих состояние системы, которые можно произвольно изменять без нарущения числа фаз. Выражением подчинения системы правилу фаз является диаграмма состояния, или фазовая диаграмма, которая для двухкомпонентных систем имеет вид кривой растворимости в координатах температура — состав. В любой точке диаграммы свойства системы не зависят от пути достижения равновесия разбавление, концентрирование, охлаждение или нагревание. [c.80] Особенности процесса растворения полимеров. Первой стадией растворения любого полимера является его набухание. Набухание— это процесс поглощения полимером низкомолекулярной жидкости, сопровождающийся увеличением объема полимера и изменением конформаций его макромолекул. Большие молекулы полимера характеризуются низкими значениями коэффициентов диффузии. Поэтому смешение осуществляется медленно, и его промежуточные стадии легко фиксируются. При этом благодаря способности макромолекул изменять свою форму растворитель на промежуточных стадиях растворения не только заполняет пустоты между отдельными звеньями (процесс, аналогичный капиллярной конденсации в твердых пористых телах), но и увеличивает эффективные радиусы полимерных клубков и расстояния между их центрами масс, не нарушая при этом сплошности полимерного тела. Последнее приводит к значительному увеличению объема полимерной фазы по сравнению с исходным. Набухший полимер фактически представляет собой раствор низкомолекулярной жидкости в полимере. [c.82] По тангенсу угла наклона прямолинейной зависимости In(qoo-g) от времени можно определить постоянную набухания. [c.83] В случае линейных полимеров при изменении условий (температуры, концентрации и др.) ограниченное набухание может перейти в неограниченное, т. е. произойти растворение полимера. При этом макромолекулы диффундируют в растворитель вплоть до образования гомогенного раствора. [c.83] Поскольку растворы полимеров образуются самопроизвольно, их образование, как и всякий самопроизвольный процесс, сопровождается уменьшением энергии Гиббса, т. е. [c.83] Из условия ДО О следует, что самопроизвольное растворение полимера реализуется в нескольких вариантах. [c.83] Растворение экзотермическое и сопровождается возрастанием энтропии. При этом энергия взаимодействия между разнородными молекулами больше, чем между однородными (в расчете на 1 моль растворителя и 1 моль звеньев полимера). [c.83] Вернуться к основной статье