Лабораторная работа №7

Тема: Определение молекулярной массы полиметилметакрилата

Цель: Определить молекулярную массу полиметилметакрилата

Приборы и реактивы: бензол (для криоскопии); бюкс для взятия навески; колба мерная на 50мл; пипетка на 10мл; вискозиметр ВПЖ-4, термостат с терморегулятором; секундомер.

Теоретические основы

     Молекулярная масса – одна из основных характеристик линейных полимеров, являющихся смесью полимергомологов. Они неоднородны по молекулярной массе, поэтому для характеристики полимера определяют его среднюю молекулярную массу.

     Классические методы определения молекулярной массы полимеров – химический, эбуллиоскопический, осмометрический – требуют специального оборудования и весьма трудоемки. В практике распространен вискозиметрический метод определения молекулярной массы как наиболее быстрый и достаточно точный.

      Вискозиметрический метод основан на уравнении Марка-Куна-Хаувинка:

                                                h = К · М²,                                            (7.1)

где h - характеристическая вязкость, представляющая собой отношение удельной вязкости к концентрации раствора исследуемого полимера в случае его бесконечно большого разбавления; К – константа для системы полимер-растворитель при данной температуре.

    Характеристическую вязкость можно определить графически                (см. лабораторную  работу №1), измеряя вязкость растворов полимера не менее пяти различных концентраций.

     Характеристическую вязкость можно определить измерением относительной вязкости при одной концентрации (одноточечный метод) по формуле

h_уд· g · ln h_отн

                                      h = ¾¾¾¾¾¾¾¾,                                (7.2)

(1 + g)·с

где h_уд – удельная вязкость; h_отн – относительная вязкость; g - константа при данной температуре для системы полимер-растворитель, на зависящая от молекулярной массы; с – концентрация раствора полимера.

Порядок выполнения работы

     Навеску полиметилметакрилата(0,25г), взятую с точностью до 0,0002г, помещают в мерную колбу емкостью 50мл, добавляют 25мл чистого

Бензола (для криоскопии) и оставляют до полного растворения образца. После растворения полимера содержимое колбы доводят до 50мл бензолом и тщательно перемешивают. Затем производят измерение времени истечения растворителя и раствора при температуре 25⁰С.

     В термостате при температуре 25⁰С вискозиметр укрепляют вертикально, так чтобы верхняя метка находилась под водой. В широкую трубку наливают пипеткой 10мл бензола и выдерживают 15мин, чтобы он принял температуру термостата. После этого при помощи резиновой груши засасывают бензол в узкую трубку вискозиметра, так чтобы мениск бензола был выше верхней метки, и дают ему свободно вытекать под действием собственной массы. Включив секундомер в момент прохождения бензола через верхнюю метку и выключив его в момент прохождения через нижнюю метку, измеряют время t₁ истечения бензола от верхней до нижней метки.

     Такие измерения повторяют не менее трех раз. Расхождение между двумя определениями не должно превышать 0,2с. Для расчета берут среднее значение трех измерений.

     Вискозиметр вынимают из термостата, выливают бензол, просушивают, охлаждают до комнатной температуры, закрепляют вертикально в термостате при температуре 25⁰С, заливают 10мл приготовленного раствора и измеряют время истечения t₂  по описанному выше методу.

     Из полученных данных вычисляют относительную и удельную вязкость

                                                        t₂ 

h_отн = ¾¾;      h_уд = h_отн – 1 .

                                                        t₁

Затем по формулам 7.2 и 7.1 находят молекулярную массу полиметилметакрилата.

     Примечание: для раствора полиметилметакрилата в бензоле при 25⁰С 

g = 3,66; К=0,468 · 10^-4; ln h_отн находят по таблице натуральных логарифмов.

Контрольные вопросы:

1. Почему определяют среднюю молекулярную массу полимеров?

2. Какие вы знаете вискозиметрические методы определения молекулярной массы полимеров?

3. Напишите  уравнение Марка-Куна-Хаувинка.

4. Дайте определение характеристической вязкости.

5. Какую формулу используют при определении характеристической вязкости по одноточечному методу?

6. Расскажите методику определения молекулярной массы полимера по одноточечному методу.