Polimeryzacja emulsyjna octanu winylu
Wykonanie ćwiczenia:
Zmontowano zestaw:
zamontowano pręt mieszający, w łapie umieszczono kolbę trójszyjną, tak aby pręt nie dotykał dna kolby;
do jednej szyjki kolby włożono chłodnicę zwrotną, do drugiej - termometr.
Zawartość kolby (1,02 g polialkoholu zakwaszono HCOOH do pH=2,5-3 (4 krople).
Następnie dodano 0,018 g FeSO4 , rozpuszczonego uprzednio w 1 ml wody destylowanej.
Po upływie 1-2 min. przy intensywnym mieszaniu dodano 0,7 ml H2O2 , a następnie z wkraplacza przez chłodnicę dozowano 13,5 ml octanu winylu w ciągu 15 minut.
Reakcję polimeryzacji kontynuowano w temperaturze 65°C w ciągu dwóch godzin. Pod wpływem ogrzewania emulsja zmieniła barwę z różowej na białą. W przypadku zgęstnienia emulsji wprowadzono dodatkowo porcjami 5 ml wody, aby mieszanie zachodziło w całej objętości kolby.
Po zakończeniu reakcji zawartość kolby ochłodzono do 30°C. Otrzymaną białą emulsją wykonano próbę klejenia z pomyślnym wynikiem papieru i tektury.
Obliczanie wydajności procesu:
gdzie: m1 - masa otrzymanej emulsji poli(octanu winylu)
m2 - masa octanu winylu
m3 - całkowita masa wody wprowadzona na każdym z etapów procesu
m4 - masa dodanego poli(alkoholu winylu)
m5 - masa FeSO4
m6 - masa dodanego nadtlenku wodoru
m7 - masa HCOOH
masa słoika: m = 90,39g
masa słoika z emulsją: m = 118,36g
m1 = (118,36-90,39)g = 27,97g
H2O2 d = 1,44 g/cm3
objętość jednej kropli w przybliżeniu: V = 0,05 cm3
HCOOH d = 1,22 g/cm3
Dyskusja wyników i wnioski:
Poli(octan winylu) otrzymano prowadząc polimeryzację emulsyjną, używając inicjatorów rozpuszczalnych w wodzie, zaś nierozpuszczalnych w monomerze. W naszym przypadku stosowano układ redoksy złożony z siarczanu żelaza II i nadtlenku wodoru 30% wag. Do środowiska polimeryzacji jako emulgatora użyto poli(alkoholu winylu), który umożliwia powstanie wodnej emulsji monomeru.
Zaletą procesu jest duża szybkość reakcji oraz efektywne odprowadzenie ciepła z jej środowiska. Polimeryzacja emulsyjna pozwala uzyskiwać poli(octan winylu) o dużej masie cząsteczkowej (do 500 000). Wadą jest natomiast niezadowalająca czystość produktu ze względu na trudności całkowitego usunięcia resztek emulgatora i innych dodatków.
Wydajność procesu wynosi 81,6 %.
Otrzymana biała emulsja poli(octanu winylu) odznacza się bardzo dobrą stabilnością. Znajduje ona bezpośrednie zastosowania użytkowe np. do wyrobu farb emulsyjnych, mas podłogowych, klejów, apretur itp.