лаба. Катионная полимеризация стирола
 Скачать 20.71 Kb.
|
|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ «Казанский национальный исследовательский технологический университет» (ФГБОУ ВО «КНИТУ») Факультет: технологический Кафедра: химии Группа: Лабораторная работа Тема: “Катионная полимеризация стирола” Выполнил: Проверил: Нижнекамск Цель работы: Исследовать влияние температурно-временных и концентрацонных фактов на кинетику катионной полимеризации стирола. На основании выведенных закономерностей выбрать модель реактора для проведения процесса полимеризации и рассчитать его характеристики. Теоретическая часть Понятие об ионной полимеризации В ионной полимеризации активные центры могут нести положительный или отрицательный заряд, и соответствующие процессы будут классифицироваться как катионные и анионные. Сложность изучения ионной полимеризации сопряжена с невоспроизводимостью результатов, высокой чувствительностью ее к примесям. В результате общей теории ионной полимеризации до сих пор не существует, а число хорошо изученных процессов весьма ограниченно. В то же время ионная полимеризация открывает массу возможностей для управления строением полимеров в процессе их образования. Инициирование полимеризации При химическом инициировании радикальной полимеризации скорость взаимодействия свободного радикала с = связью молекула мономера в большинстве случаев значительно выше скорости распада молекулы инициатора, что делает последний процесс лимитирующим. Инициирование в ионной полимеризации – значительно более сложный процесс. Этот процесс по своему характеру наиболее близок к радикальному. Активность свободного иона весьма велика и определяется его структурой, а также свойствами среды. Взаимодействие свободного иона с молекулой мономера характеризуются низкой энергией активации и происходит очень быстро. В ионной полимеризации поведение инициатора специфично практически для каждой реакционной системы. Рост цепи Сложность изучения реакции роста цепи в оинной полимеризации обусловлена обычно недостаточной точностью определения типов активный центров и их концентрации. Зависимость константы скорости роста цепи от температуры процесса в ионной полимеризации изучена слабо, поскольку она часто маскируется изменением свойств среды и даже механизма инициирования при измени температуры. Обрыв цепи В ионной полимеризации процесс протекает параллельно по анионному и катионному механизмам и полимерные цепи взаимодействуют между собой.До сих пор осуществить подобный процесс не удавалось. И в анионной, и в катионной полимеризации сравнительно недавно открыты своеобразные системы, в которых реакция обрыва цепи вообще отсутствует. Известны 2 типа подобных систем. 1.Системы, в которых отсутствуют реакции передачи цепи и рост полимерных цепей может продолжаться достаточно долго. точка. в таких системах степень полимеризации продукта растет пропорционально конверсии мономера. 2. Системы, в которых имеется передача цепи, но отсутствовать гибель активных центров. Если после исчерпания мономера его вновь добавить о реакционной системы, процесс полимеризации возобновится. Реакции обрыва цепи, на основании генетических данных, предполагаются для некоторых и ионных систем. Считается, что, например, возможен мономолекулярных обрыв при взаимодействии растущей цепи с противоположным. Передача цепи. Реакции передачи цепи, ограничивающие степень полимеризации продукта, играют в ионной полимеризации значительно важную роль, чем в радикальных процессах. Особенно это относится к катионной полимеризации, что обусловлено высокой активностью карбкатиона, имеющего 2 вакантных места во внешней электронной оболочке. Значение константы передачи цепи в ионной полимеризации зависит от природы противоиона, полярности среды и температуры. Типичными агентами передачи цепи являются: вода, спирты и другие полярные примеси. В промышленности часто необходимо, чтобы содержание влаги в реакционной среде было как можно ниже. Для генетических исследований желательно отсутствие даже следов влаги, что практически недостижимо. Стационарное состояние. Приемы анализа кинетических данных в ионной полимеризации Под длиной кинетической цепи понимают число элементарных актов присоединения, инициированных 1 активным центром. При изучении кинетики ионной полимеризации мы сталкиваемся с разнообразными ситуациями. В тех случаях, когда обрыв кинетической цепи отсутствуют, очевидно, что условие квазистационарности не выполняется. Можно представить 2 случая. 1. Быстрое инициирование. За относительно короткое время по сравнению с общей продолжительности процесса в системе накапливается активные центры, концентрация которых в дальнейшем остается постоянной. Для анализа инициирования нужно построить график зависимости числа полимерных цепей от времени. 2. В случае медленного инициирования скорость полимеризации постепенно нарастает пропорционально увеличению концентрации активных центров. При экстраполяции к нулевому моменту времени кривая стремится в начало координат. Быстро инициирования без обрыва кинетической цепи наблюдается при образовании живущих полимеров из олефиновых углеводородов на натрий-нафталиновом комплексе. Медленное инициирование без обрыва кинетической цепи имеет место при полимеризации виниловых мономеров на литийорганических катализаторах и при катионные полимеризации циклических эфиров. Если реакция обрыва кинетической цепи отсутствует,то при обработке кинетических схем процесса необходимо интегрировать во времени уравнения, описывающие изменения концентрации активных центров. Экспериментальная часть Vp=30 мл [St]=3,4 моль/л [TiC  ]=0,02 моль/лV[TiC ]=?; V[St]=?; V(CC )=?ɳ=3,4*0,02=0,102 моль [St] m(St)=ɳ(St)*M(St)=0,102*104=10,6 г V(St)=10,6/0,91=11,67 мл V(TiC )=0,114/1,73=0,066 млV (CC )=30-11,67-0,066=18,26 млПриборы и реактивы: Стирол, гидроксид натрия, тетрахлорид олова, дихлорэтан, изопропанол, охлаждающая смесь. Конические колбы с притертой пробкой на 50 мл, делительная воронка, стеклянные ампулы, фарфоровая чашка, сосуд Дьюара, стеклянная палочка Температура реакции 20,30,40,50°С Время проведения реакции-2.0 ч Обсуждение результатов |