| Главная » Файлы » Лабораторные работы » Лабораторные работы |
Визначення молекулярної маси полімеру віскозиметричним методом.
| [ Скачать с сервера (430.5 Kb) ] | 05.07.2017, 11:34 |
| Мета роботи. Вивчити молекулярну масу полімеру та середньоквадратичні розміри макромолекул. Методика роботи. За цим методом визначають середньов’язкісну молекулярну масу , яку розраховують за допомогою рівняння Марка-Куна-Хаувінка. [η]=КМ .Значення К і , що використовують у розрахунках, наведені нижче у таблиці . Метод віскозиметрії один із самих простих в технічному виконанні. Цим методом можна визначити такі важливі характеристики макромолекул, як їх макромолекулярну масу, розміри макромолекулярного клубка, ступінь полідисперсності, тощо. Зазвичай вимірювання в’язкості проводять у скляних віскозиметрах з впаяними капілярами. На рис. 1.1 зображено один з найпростіших таких приладів - віскозиметр Оствальда. Діаметр капіляру повинен бути підібраний так, щоб час проходження через нього чистого розчинника становив не менше 100 секунд. Для розрахунків в’язкості використовують рівняння Пуазейля: де - кількість рідини, яка протікає через капіляр за час ; - радіус і довжина капіляру; - різниця тиску на кінцях капіляру. Якщо рідина витікає під дією атмосферного тиску, , де - висота стовпчика рідини, - густина рідини, - прискорення вільного падіння; тоді із рівняння Пуазейля одержимо: , де - стала віскозиметра. Для розведених розчинів полімерів визначають, як правило, не абсолютну, а відносну в’язкість, тобто відношення в’язкості розчину до в’язкості чистого розчинника: де - час витікання розчину і чистого розчинника - густана розчину і розчинника. Для розведених розчинів , тоді . Відношення характеризує відносний приріст в’язкості внаслідок введення у розчинник полімеру і носить назву питомої в’язкості ( ): Потім розраховується відношення , яке називається приведеною в’язкістю. Питома в’язкість розведених розчинів полімерів описується рівнянням Хаггінса: η=[η]С +k1[η]2C2 де [η] – характеристична в’язкість (або граничне число в’язкості ) , що відображує гідродинамічний опір полімерних клубків потоку рідини. Прийнято виражати [η] у дл/г. Для визначення [η] рівняння Хаггінса перетворюють у вигляд : ==[η] +k1[η]2C Далі будується графічна залежність – f(С) Тангенс кута нахилу прямої до вісі абсцис дорівнює k1[η]2. (константа Хаггінса), а відрізок, що пряма відсікає від вісі ординат, дорівнює [η]. Таким чином, [η] = lim ( ) с→о. Як зазначено вище характеристична в’язкість [η] пов’язана з молекулярною масою полімеру рівнянням Марка-Куна-Хаувінка : [η]=КМ де К і α – константи , чинні для кожної окремої пари полімер – розчинник. Молекулярна масса полімеру пов’язана з характеристичною в’язкістю розчину і рівнянням Флорі – Фокса: [η]=Ф( h2)3/2/M де Ф – константа Флорі, яка в першому наближенні не залежить від властивостей полімеру і якості розчиннака і дорівнює 2,2.1023 або 2,84.1021 в залежності від того, в яких одиницях виражена характеристична в’язкість [η], а (h2)1/2 – середньо квадратична відстань між кінцями макроланцюга, що знаходиться у стані статистичного клубка. Ця величина пов’язана з радіусом інерції макромолекули (s2)1/2, який характеризує середньоквадратичну відстань складових елементів ланцюга від його центра ваги. Остання характеристика пов’язана у свою чергу з радіусом гідродинамічної сфери Rg, яку займає макромолекула в розведеному розчині. Rg=0, 835 (s2)1/2, Величина 2Rg визначає дійсні розміри макромолекулярного клубка в цьому розчині. Порядок роботи: 1. Готують розчини полімеру, запропонованого викладачем. 2. В чистий віскозиметр заливають 10 мл дистильованої води, вміщують віскозиметр у термостат, таким чином, щоб рівень води у термостаті досягав середини верхньої кульки. Віскозиметр термостатують протягом 10 хвилин і міряють час витікання чистого розчинника . Вимірювання часу протікання проводять не менш як 3 рази. Визначають середнє значення часу витікання рідини. 3. Потім у віскозиметр заливають по 10 мл розчину полімеру різних концентрацій і аналогічно вимірюють середній час час витікання розчинів. 4. Розраховують відносну, питому, приведену в’язкість. Дані заносять у таблицю 1.1. Таблиця 1.1.Результати вимірювань в’язкості розчинів полімеру. Концентрація розчину, г/дл Час витікання розчину , с 5. Будують графік залежності від концентрації розчинів полімеру. Графік залежності, який має прямолінійний характер, екстраполюють до нульової концентрації, знаходять характеристичну в’язкість розчину [η], переводять в кг/м3. 6. Розраховують молекулярну масу полімеру з рівнянням Марка-Куна-Хаувінка (h2)1/2, (s2)1/2 , Rg. Таблиця 1.2. Константи рівняння Марка-Куна-Хаувінка Система К. 10 4 , м3/кг α T,0С Полістирол-толуол Полістирол-бензол Полі метилметакрилат-бензол Поліметилметакрилат-толуол Полівініловий спирт-вода Поліетиленоксид-вода 1,18 2,7 0,94 0,71 0,595 0,125 0,72 0,66 0,76 0,73 0,63 0,78 25 25 25 25 25 25 Лабораторна робота №2. Вивчення кінетики набухання полімерів. Мета роботи. Вивчити кінетику обмеженого набухання желатину у водному розчині при з різному рН. Методика роботи: Набухання кількісно характеризується ступенем набухання α: α=m-mo /mo де m - маса набухлого зразка, mо - маса зразка полімеру до набухання. Швидкість обмеженого набухання описується кінетичним рівнянням першого порядку: dα/dτ = k(α - α max ) де dα/dτ - швидкість набухання на час τ, α – ступінь набухання на час τ, αmax– граничний ступінь набухання. На графіку це рівняння зображується прямою лінією в координатах dα/dτ - α , де відрізок, що відсікає пряма на вісі ординат дорівнює kαmax , а тангенс кута нахилу прямої – дорівнює k. При цьому відрізок, що відсікає пряма, дорівнює α max . Рис.1.2. Залежність швидкості набухання полімеру від ступеня набухання. В наведеній роботі набухання вивчають ваговим методом – за збільшенням ваги зразка желатину, що занурюється в розчинник - воду. Зважування проводять на торсійних вагах. Порядок роботи: 1.На попередньо зважену тарілочку вміщують зразок желатину і визначають його масу. 2. У стаканчик наливають буферний розчин з визначеним викладачем рН. Занурюють тарілочку із зразком полімеру у водний розчин таким чином, щоб останній був повністю покритий рідиною. Одночасно з цим вмикають секундомір. Через визначений термін часу виймають тарілочку із зразком полімеру із розчину, за допомогою фільтрувального паперу видаляють надлишок рідини з набухлого полімеру і теж зважують тарілочку з полімером. 3. Занурюють тарілочку з полімером знову в рідину і повторюють вимірювання через кожні 2 хвилини, поступово збільшуючи інтервали часу до 15 хвилин. Результати вимірювань заносять у таблицю 1.3. Таблиця 1.3. Результати вивчення набухання желатину. Маса тарілочки із зразком желатину = ......мг Маса тарілочки = ......мг mо = ......мг τ, хв. Маса тарілочки з набухлим зразком жела-тину, мг Маса m набухлого зразка желатину, мг Маса поглиненої води m-mo, мг α=m-mo /mo dα/dτ 4. Будують залежність α – τ, за допомогою графічного деференціювання визначають не менш як 10 значень dα/dτ для різних α, які взяті через рівні інтервали часу. Будують залежність dα/dτ від α і визначають αmax і k. Лабораторна робота № 3 Визначення температур переходів полімерів термомеханічним методом. Мета роботи - Отримати термомеханічні криві полімерів, визначити температури переходів із одного фазового чи фізичного стану в інший. Зразки- таблетки зразків полімерів товщиною 2-3 мм ( за завданням викладача). Прилади та устаткування – Прилад для зняття термомеханічних кривих. Методика роботи – зразки для досліджень готують в вигляді таблеток діаметру 10 мм і товщини 2-3 мм. Для зняття термомеханічних кривих використовують дещо змінений прилад Каргіна ( рис.2.1), який являє собою вимірювальну комірку 5, яку вміщують у блок 6, що обігрівається. У комірку 5 кладуть таблетку 4 полімеру діаметром 10 мм і товщиною 2-3 мм. Температуру контролюють за до¬помогою термопари 7, яка попередньо відкалібрована за показника¬ми вольтметра 8. Постійне навантаження задають вагою І. Величину деформації вимірюють за допомогою індикатора 2 з ціною 0,01 мм. Стрілку індикатора звичайно виставляють на (50 поділок) для того, щоб можна було фіксувати переміщення пуансона 3 індикатора 2. Потім провадять вимірювання деформації при певній температурі. Для цього на зразок полімеру дають навантаження за допомогою ваги І, через 5 с вагу знімають і відмічають положення стрілки індикатора при навантаженні і після нього. | |
| Просмотров: 994 | Загрузок: 16 | Рейтинг: 0.0/0 | |
| Всего комментариев: 0 | |