WOLNORODNIKOWA KOPOLIMERYZACJA STYRENU
I METAKRYLANU METYLU
Zagadnienia
Kopolimeryzacja wolnorodnikowa, typy kopolimerów, względna reaktywność monomerów w kopolimeryzacji, metody wyznaczania współczynników reaktywności, zasto-sowanie kopolimeryzacji.
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie współczynników reaktywności styrenu i metakrylanu metylu.
Wykonanie ćwiczenia
1. Przygotowanie monomerów
Monomery przemywamy kilkukrotnie w rozdzielaczu (Rys. 1) 10% roztworem NaOH
z dodatkiem niewielkiej ilości NaCl (ok. 1 g na 100 ml monomeru) i następnie wodą destylowaną do odczynu obojętnego. Odmyte od inhibitora monomery suszymy przy pomocy MgSO4 lub CaO i destylujemy próżniowo w temperaturze nie wyższej niż 40oC (!!!) w przypadku metakrylanu metylu i 70oC (!!!) w przypadku styrenu. Oczyszczone monomery przechowujemy w temperaturze poniżej 0oC.
2. Przygotowanie rozpuszczalnika
Reakcję kopolimeryzacji prowadzimy w temperaturze 60oC, w bloku, w obecności AIBN jako inicjatora (0,2% molowego w stosunku do monomeru). Przygotowujemy po 15 ml oczyszczonego metakrylanu metylu i styrenu i dodajemy odpowiednio do metakrylanu metylu 0,0461 g, a do styrenu 0,0429 g AIBN. Następnie do 5 probówek o pojemności 10 – 20 ml wprowadzamy następujące ilości metakrylanu metylu (MM) i styrenu (S) z inicjatorem:
Nr
x
probówki
mol MM
xmol S
VMM [ml]
VS [ml]
ΣV [ml]
1 0,1 0,9
0,4268
3,9700
4,3968
2 0,3 0,7
1,2806
3,0878
4,3684
3 0,5 0,5
2,1344
2,2056
4,3400
4 0,7 0,3
2,9882
1,3234
4,3116
5 0,9 0,1
3,8420
0,4411
4,2831
Każda z probówek zawiera sumarycznie 0,04 mola komonomerów.
Probówki ostrożnie przedmuchujemy azotem lub argonem i po zamknięciu korkami wstawiamy do łaźni wodnej lub termostatu. Obserwujemy zawartość probówek w tra-kcie kopolimeryzacji. Po stwierdzeniu wzrostu lepkości komonomerów, przerywamy kopolimeryzację chłodząc probówki do temperatury otoczenia. Kopolimery wytrąca-my, wylewając zawartość probówek do metanolu, następnie odsączamy i suszymy w suszarce próżniowej.
3. Analiza spektrofotometryczna w podczerwieni FT-IR
Skład kopolimerów obliczamy na podstawie analizy spektrofotometrycznej w podczerwieni, rozpatrując wielkość piku absorpcji grupy karbonylowej, która pochodzi od metakrylanu metylu. W tym celu przygotowujemy roztwory kopolimerów w chlorofor-mie, w kolbkach o pojemności 25 ml, odważając na wadze analitycznej 0,1 – 0,2 g kopolimeru. Rejestrujemy widma FT-IR w zakresie 1540 – 1900 cm-1, a następnie wykonujemy całkowanie piku w granicach 1667 – 1780 cm-1.
Opracowanie wyników
1) Wyznaczyć krzywą kalibracji dla metakrylanu metylu, tzn. zależność powierzchni piku absorpcji grupy karbonylowej od stężenia metakrylanu metylu.
2) Na podstawie analizy FT-IR oraz bilansu masowego obliczyć skład kopolimerów.
3) Posługując się metodami Lewisa-Mayo i Finneman’a-Rosse’s wyznaczyć współczynniki reaktywności metakrylanu metylu i styrenu i porównać uzyskane wartości z danymi literaturowymi oraz wartościami wyznaczonymi metodą Alfreya-Priec’a.
UWAGA !!!
1. Powodzenie doświadczenia zależy od starannego przygotowania monomerów do kopolimeryzacji.
2. Dokładność wyznaczonych składów kopolimerów jest uzależniona od dokładności przygotowania roztworów komonomerów.
UWAGA !!!
1. Wszystkie używane substancje organiczne są palne.
2. Destylację próżniową monomeru należy przeprowadzić pod sprawnym wyciągiem, stosując niezbędne osłony.
3. Ze względu na właściwości stosowanych substancji wszystkie operacje należy wykonywać pod wyciągiem.
4. Należy uważać, aby przy destylacji monomerów nie doprowadzić do polimeryzacji na skutek zbyt wysokiej temperatury.
5. Zachować szczególną ostrożność podczas destylacji próżniowej ze względu na niebezpieczeństwo implozji.
Sprawozdanie
Sprawozdanie powinno zawierać:
- tytuł i cel ćwiczenia,
- krótki
wstęp teoretyczny,
- opis wykonywanych czynności,
- omówienie
uzyskanych
wyników,
- wnioski.