Лабораторный практикум по химии и технологии высокомолекулярных соединений — важная часть учебной программы, необходимая для углубления и закрепления знаний студентов по специальности.
Приведенный в практикуме материал позволяет осуществить получение различных высокомолекулярных соединений, определить их основные характеристики и состав. Большое внимание уделено методам очистки и анализа исходных продуктов, а также вопросам техники безопасности и охраны труда.
Конкретные задания по синтезу высокомолекулярных соединений составлены таким образом, что помогают изучить закономерности процессов получения полимеров, их основные свойства, а также производить необходимые расчеты. Используемые в практикуме методики, как правило, просты в исполнении и вполне доступны для осуществления в лабораторных условиях.
Предлагаемый практикум дает возможность студентам не только ознакомиться с различными методами синтеза большого количества высокомолекулярных соединений, но и выработать практические навыки в самостоятельной работе, научиться осмысливать полученные экспериментальные данные и делать из них необходимые выводы.
Для всесторонней подготовки студентов к самостоятельной работе очень важно проведение систематических исследований, направленных на детальное изучение закономерностей процессов и нахождение оптимальных условий их. Такие исследования требуют много времени и трудно осуществимы в рамках лабораторного практикума.
Приводимые в практикуме методические указания к постановке опытов по выяснению влияния различных переменных факторов процессов, обработке полученных результатов, изучению кинетики отдельных процессов, определению констант скоростей и энергий активации, определению состава полученных продуктов, расчету констант сополимевизапии позволяют давать студентам
Предисловие ........................ 3
Ч ас тъ первая
Характеристика исходных продуктов и методы исследования высокомолекулярных, соединений
Глава!
Свойства, очистка и анализ исходных продуктов........... 6
Фенолы...... . ...................... 6
Спирты............................. 13
Альдегиды и кетоны ..................... 22
Кислоты............................ 33
Ангидриды клслот ...................... 38
Амины............................. 41
Амиды ....";........................ 46
Диизоцианаты......................... 49
к-Капролактам.........................* 51
а-Окиси............................ 51
Олефины............................ 55
Винильные соединения..................... 60
Инициаторы радикальной полимеризации............ 75
Катализаторы ионной полимеризации.............. 85
Казеин............................. 87
Г л а в а II
Физические методы исследования полимеров............ 88
Методы определения плотности................. 88
Определение плотности прессованных или литых полимеров . . 88
Определение плотности порошкообразных полимеров...... 89
Методы определения температуры стеклования.......... 90
Определение температуры стеклования на приборе Марея .... 90 Определение температуры стеклования дилатометрическим методом ............................. 92
Снятие термомеханических кривых и определение температур стеклования и текучести...................... 94
Определение с помощью динамометрических весов В. А. Каргина 94
Определение с помощью консистометра Хепплера....... 96'
Определение температур стеклования, кристаллизации и плавления
методом дифференциально-термического анализа......... 97
Методы определения теплостойкости............... 98
Определение теплостойкости по Вика............. 99
Определение теплостойкости по Мартенсу.....•...... 100
407
Определение теплостойкости по методу НИИПП........ 1(Ш
Определение показателя текучести расплава........... 10§|
Определение растворимости................... igg|
Количественное определение растворимости.......... 106$
Сравнение растворяющей способности растворителей...... 108i'
Определение вязкости растворов полимеров........... ют^
Определение абсолютной вязкости при помощи капиллярного вис- '!
козиметра.......................... losf
Определение абсолютной вязкости при помощи шарикового виско-
зиметра........................... I0ft(
Методы определения плотности полимерной сетки........ 1Ц ;
Определение плотности полимерной сетки методом равновесного *1
набухания .......................... 'щ?
Определение параметров пространственной сетки методом равновесного модуля....................... 113
Определение обменной емкости ионитов............. 115
Определение статической обменной емкости катионйтов..... 115
Определение статической обменной емкости анионитов..... 115
Определение обменной емкости амфотерных ионитов (полиамфоли-
тов) динамическим методом ................. 116
Т л а в а III
Химические методы исследования полимеров и определение состава сополимеров .......................... ... 118
Определение карбоксильных групп и кислотного числа...... 118
Определение карбоксильных групп в поливинилфталаминовой
кислоте . ......................... . 119
Определение карбоксильных групп в полимерной кислоте .... 120
Определение кислотного числа полиамидов.......... 120
Определение кислотного числа поливинилацеталей....... 123
Определение числа омыления и эфирного числа......... 123
Определение числа омыления................. 124
Определение содержания гидроксильных групп и гидроксильного
числа ............................. 125
Метод ацетилирования...................•. 125
Метод фталирования ..........'.......... 126
Определение гидроксильного числа .............. 127
Определение аминного числа ................. 127
Определение метоксильных и этоксильных групп........ 128
Объемное определение по методу Фибока........... 128
Весовое определение по методу Цейзеля — Прегля....... 131
Определение ацеталъпых групп................. 133
Гидроксиламиновый метод ................. 133
Метод омыления...................... 134
Определение ацетатных групп ................. 136
Определение эпоксидных групп................. 137
Определение винилацетатных звеньев.............. 138
Определение звеньев моноэфиров малеиновой кислоты...... 141
Определение звеньев- диэфиров малеиновой кислоты....... 142
Определение звеньев малеинового ангидрида.......... 143
Определение общего содержания карбоксильных групп .... 144
Определение ангидридных групп ................ 145
Расчет содержания малеиновой кислоты и ангидрида ...... 146
Определение виниленкарбонатных звеньев............ 146
Методы расчета состава сополимеров.............. 147
Расчет состава сополимеров по содержанию мономеров..... 148
Расчет состава сополимеров по содержанию углерода...... 148
Расчет состава сополимеров по содержанию азрТа, хлора, кремния
и других элементов ..................... 1*9
Расчет состава сополимеров по содержанию функциональных групп 149
Расчет состава сополимеров по эфирному и кислотному числам 150
Расчет состава поливинилацеталей............. . 150
Определение степени замещения гидроксильных групп целлюлозы
на ацетатные группы .................... 151
Глава IV
Определение молекулярного веса полимеров........._. . . . 152
Химический метод....................... 154
Определение молекулярного веса эпоксидных смол....... 154 •
Определение молекулярного веса полиамидов ......... 155
Определение молекулярного веса линейных полиэфиров .... 155
Вискознметрический метод................... 156
Определение вязкости и молекулярного веса......... 159
Осмометрический метод..................... 164
Определение осмотического давления и молекулярного веса . . 167
Метод светорассеяния...................... 172
Определение полидисперсности полимеров............ 176
Фракционирование методом дробного осаждения........ 177
Фракционирование методом дробного растворения....... 180
Построение кривых молекулярно-весового распределения .... 182 Фракционирование распределением полимера между двумя несмешивающимися жидкостями..................... 185
Часть вторая
Получение мономеров
и высокомолекулярных соединений
Г л at a V
Синтез некоторых мономеров................... . 188
Работа № 1. Получение дихлорангидридов адипиновой и себа-
цияовой кислот....................... 188
Работа № 2. Получение моноэфиров малеиновой кислоты . . 189
Работа № 3. Получение диэфиров малеиновой кислоты . . . 190
Р а б о т а" № 4. Получение TV-винилфталимида ........ 191
Работа № 5. Получение JV-винилсукцинимида....... 194
Работа № 6. Получение виниленкарбоната......... 196
Г л a i a VI
Получение полимеров методом поликонденсации......... . . 199
Получение новолачных феноло-альдегидных смол........ 199
Работа № 7. Получение новолачных смол конденсацией фенола
с формальдегидом..................... 199
Р а б о та № 8. Получение новолачной смолы конденсацией крезола (трикрезола) с формальдегидом............. 201
Работа № 9. Получение новолачной смолы конденсацией фенола с ацетальдегидом..........".......... 201
Работа № 10. Получение новолачной смолы конденсацией фенола с бензальдегидом................... . 202
Работа № 11. Получение новолачной смолы конденсацией
фенола с масляным альдегидом................ 202
Работа № 12. Получение ортоноволачной смолы конденсацией
n-крезола с формальдегидом................. 203
Работа № 13. Получение ортоноволачной смолы конденсацией
фенола с формальдегидом................... 203
Получение резольных феноло-формальдегидных смол....... 204
I- л а в.а VII
Получение полимеров методом радикальной полимеризации...... 261
Полимеризация в массе.................... 26(
Работа № 64. Полимеризация стирола........... 26(
Работа № 65. Полимеризация эфиров метакрилшюй кислоты
(метакрилатов)....................... 26;
Работа№ 66. Полимеризация эфиров акриловой кислоты
(акрилатов)........................... 268
Р а б о т а № 67. Полимеризация винилацетата........ 263
Работа № 68. Полимеризация виниленкарбоната...... 270
Полимеризация в растворе................... 271
Работа № 69. Полимеризация стирола.......... 271
Работа № 70. Полимеризация эфиров метакриловой кислоты
(метакрилатов) ....................... 273
Работа № 71. Полимеризация эфиров акриловой кислоты
(акрилатов) ........................ 274
Работа № 72. Полимеризация винилацетата........ 275
Работа № 73. Полимеризация акрилонитрила....... 276
Работа № 74. Полимеризация TV-винилсукцинимида .... 276
Работа № 75. Полимеризация ЛГ-винидфталимида ..... 277
Полимеризация в эмульсии.................... 278
Работа № 76. Полимеризация винилацетата........ 278
Работа № 77. Полимеризация винилацетата в присутствии
окислительно-восстановительной системы............ 280
Работа № 78. Полимеризация стирола .......... 281
Работа № 79. Полимеризация стирола в присутствии окислительно-восстановительных систем .............. 282
Работа № 80. Полимеризация метилметакрилата в присут- -
ствии окислительно-восстановительных систем . ,...... 284
Полимеризация в суспензии.................. 285
Работа № 81. Полимеризация стирола ,......... 285
Работа № 82. Полимеризация метилметакрилата »..... 287
Работа № 83. Полимеризация винилацетата ........ 288
Глава VIII
Получение полимеров методом ионной полимеризации......... 290
Работа № 84. Получение полиметиленоксида в присутствии
дифенил- и трибутиламинов................. 290
Р а б о т а № 85. Получение полиметиленоксида в присутствии
трифенилфосфина . . .................... -. 291
Работа № 86. Получение полиэтиленоксида........ 291
Работа№ 87. Получение полипропиленоксида....... 292
Р а б о т а № 88. Получение поликапроамида......... 294
Работа № 89. Получение полиэтилена........... 296
Работа № 90. Получение полипропилена......... 297
Ра б о т а № 91. Полимеризация стирола в массе в присутствии
трифторуксусной кислоты.................. 298
Р а б о т а № 92. Полимеризация стирола в растворе в присут-
ствии трифторуксусной кислоты................ 299
Работав 93. Полимеризация стирола в растворе в присутствии трихлоруксусной кислоты ............... 301
Работа № 94. Полимеризация стирола в растворе в присутствии хлористого олова.......,............ 302
Работа № 95. Получение поливинилбутилового эфира в присутствии эфирата трехфтористого бора............ 303
Чу Работа № 96. Получение изотактического полиметилметакри-
лата............................. 304
412
Получение полимеров методом сополимеризации
Сополимеризация в массе ................... 306
Работа № 97. Получение сополимеров винилацетата и моноэфи-
ров малеиновой кислоты .................. 306
Работа № 98. Получение сополимеров винилацетата и диэфи-
ров малеиновой кислоты................... 307
Работа № 99. Получение сополимеров винилацетата и малеи-
нового ангидрида ...................... 308
Работа № 100. Получение сополимеров стирола и моноэфиров R
малеиновой кислоты..................... 309
Работа № 101. Получение сополимеров стирола и диэфиров
малеиновой кислоты...............•...... 310
Работа № 102. Получение сополимеров стирола и малеино-
вого ангидрида........................ 311
Работа № 103. Получение сополимера винилацетата и N -винил-
сукцинимида......................... 312
Работа № 104. Получение сополимера ЛГ-винилсукцинимида
и стирола.......................... 313
Работа № 105. Получение сополимера винилацетата и N-SB-нилфталимнда........................ 314
Сополимеризация в растворе ................. 315
Работа № 106. Получение сополимеров винилацетата и моноэфиров малеиновой кислоты ................. 315
Работа № 107. Получение сополимеров винилацетата и диэфиров малеиновой кислоты................... 316
Работа № 108. Получение сополимеров стирола и моноэфиров
малеиновой кислоты.................... . 317
Работа № 109. Получение сополимеров стирола и диэфиров
малеиновой кислоты..................... 318
Работа № 110. Получение сополимера стирола и малеинового
ангидрида........................... 319
Работа № 111. Получение сополимера винилацетата и N-m-
нилсукцинимида "...................... 320
Работа № 112. Получение сополимера винилацетата и ЛГ-ви-
нилфталимида......................... 321
Работа № 113. Получение сополимера JV-винилсукцинимида
и метилметакрилата..................... 322
Работа № 114. Получение сополимера стирола и метилметакрилата........................... 323
Работа № 115. Получение сополимера метакриловой кислоты
с акриламидом и метакриламидом .............. 324
Сополимеризация в эмульсии ................. 325
Раб о та № 116. Получение сополимера винилацетата и винил-хлорида........................... 325
Работа № 117. Получение сополимера метилакрилата п винил-хлорида........................... 327
Работа № 118. Получение сополимера стирола и ^-винилфта-
лимида........................... 328
Работа № 119. Получение сополимера виниленкарбоната и винилацетата . . . ...................... 329
Сополимеризация в суспензии ................. 331
Работа № 120. Получение сополимера стирола и акрилонитрила............................. 331
Работа № 121. Получение сополимера метилметакрилата и
стирола........................... 332
Р а б о т л № 122. Получение сополимера стирола и дивинилбён-зола............................. 333
413
Получение привитых сополимеров ................. 335 '
Работа № 123. Привитая сополимеризация винилацетата на
полиметилметакрилат..................... 335
Работа № 124. Привитая еополимеризация акриламида на целлофановую пленку...................... 336
Работа № 125. Привитая сополимеризация эфиров метакрило-
вой или акриловой кислоты на казеин............. 337
Глава XI
Модификация свойств полимеров реакциями в цепях......... 340
Работа № 126. Получение ацетата целлюлозы гомогенным
методом ........................... 340
Работа № 127. Получение ацетата целлюлозы гетерогенным
методом........................... 342
Работа № 128. Получение метилцеллюлозы ........ 342
Работа № 129. Получение поливинилового спирта щелочным
алкоголизом поливинилацетата................ 344
Работа № 130. Получение поливинилового спирта кислотным
алкоголизом поливинилацетата................ 345
Работа № 131. Получение поливинилового спирта аминоли-
зом поливинилацетата моноэтаноламином........... 345
Работа № 132. Получение поливинилформиата ацилирова-
нием поливинилового спирта муравьиной кислотой....... 346
Работа № 133. Получение поливинилацетата и поливинилбу-тирата ацилированием поливинилового спирта уксусным и масляным ангидридом....................... 347
Работа № 134. Получение бензилового эфира поливинилового
спирта............................ 348
Работа № 135. Получение бутилового эфира поливинилового
спирта ........................... 349
Работа № 136. Получение диметилфенилсилилъного эфира
поливинилового спирта ...... .............. 350
Работа № 137. Получение триэтилсилильного эфира поливинилового спирта....................... 351
Работа № 138. Получение поливинилацеталей........ 353
Работа № 139. Получение поливинилформаля в водной среде 354 Работа № 140. Получение поливинилформаля в спиртовой
среде ............................ 355
Работа № 141. Получение поливинилэтилаля....... 355
Работа № 142. Получение поливинилкеталя........ 356
Работа № 143. Этерификация сополимера стирола ималеино-
вого ангидрида....................... 357
Работа № 144. Получение сополимера стирола и аммонийной
соли малеиновой кислоты ................... 358
Работа № 145. Получение поливиниламидоянтарной кислоты . 359 Р а б о т а № 146. Получение поливинилфталаминовой кислоты . 360 Р а б о т а № 147. Получение поливиниламина гидролизом поли-
винилсукцинимида...................... 361
Работа № 148. Получение поливиниламина сольволизом поли-Лг-винилфталимида гидразингидратом............. 363
Г ла «.а XII
Получение синтетических ионитов.................. 367
Работа № 149. Получение анионита на основе сополимера стирола и дпвинилбензола........ .•........... 367
Р а б о т а № 150. Получение анионита на основе мочевины и
гуанидина ......................... 369
Работа № 151. Получение анионита на основе ж-фенилендиа-
мина ............................ 369
Р а б о т а № 152. Получение анионита на основе сополимера
^-винилфталимида и дивинилбензола............. 370
Работа № 153. Получение катионита на основе сополимера
дивинилбензола и акрилонитрила.............. 372
Работа № 154. Получение катионита на основе сополимера
•/У-винилсукцинимида и дивинилбензола............ 373
Работа № 155. Получение сильнокислотного катионита на
основе сополимера стирола и дивинилбензола.......... 375
Работа № 156. Получение катионита на основе л-фенолсуль-
фокислоты и формальдегида................. 376
Работа № 157. Получение катионита на основе га-фенолсульфо-
ната натрия и формальдегида................. 377
Работа № \ 58. Получение полиамфолита на основе сополимера ./V-винилсукцинимида и дивинилбензола ............ 378
Приложения
Приложение 1. Очистка инертных газов и азота от кислорода
и влаги........, ................... 379
Приложение 2. Проведение полимеризации в ампулах . . . 381 Приложение 3. Растворители и осадители различных полимеров . ............................ 383
Приложение 4. Константы К и а в уравнении [ц] = КМ" . 384 Приложение 5. Определение некоторых кинетических закономерностей процесса полимеризации .............. 385
Приложение 6. Дилатометрический метод изучения кинетики
полимеризации......................... 393
Приложение 7. Расчет констант сополимеризации . . , . . 395
Рекомендуемая литература................... 401
Предметный указатель...................... 403
Цена: 200руб.
