1) Растворимость каучука и резины в органических растворителях. В две пробирки налейте по 2-3 мл бензина или бензола. В одну пробирку поместите полоски резины, а в другую - каучука. Оставьте постоять резину и каучук в растворителе на полтора часа. Отметьте растворимость каучука и набухание резины в бензоле.
2) Непредельный характер каучука. Налейте в пробирку 3%-ный раствор брома в бензине. Размешайте содержимое пробирки стеклянной палочкой. Объясните, почему обесцвечивается раствор?
Свойства волокон.
Получите у преподавателя образцы волокон: шерсти, хлопка, вискозы, капрона, лавсана, нитрона, хлорина. Определите свойства каждого волокна по следующему плану:
1)Поместите образец волокна в пробирку и прибавьте 1-2 мл концентрированной азотной кислоты. Наблюдайте, что происходит.
2) Поместите волокно в другую пробирку и прибавьте 1-2 мл 10%-ного раствора едкого натра. Что происходит?
3) В третьей пробирке к волокну прилейте 1-2 мл органического растворителя и взболтайте. Что происходит?
4) Что происходит при нагревании волокна? Каков запах продуктов горения? Отметьте характер пепла.
Результаты опытов запишите в таблицу 3.
Таблица 3 – Свойства волокон
| Волокно | Отношение к органическим растворителям | Действие концентрированной HNO3 | Действие 10%-ного р-ра NaOH | Отношение к нагреванию |
| Шерсть | ||||
| Хлопок Хлопок | ||||
| Вискоза | ||||
| Капрон Капрон | ||||
| Лавсан | ||||
| Нитрон | ||||
| Хлорин |
Сделайте общие выводы о химической и термохимической стойкости полимеров.
10.3 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какие соединения называют полимерами? На какие классы делят полимеры по составу основной цепи?
2. Какую структуру могут иметь макромолекулы полимерных соединений?
3. Какие полимеры называют термопластичными, какие – термореактивными?
4. Дайте определение реакции полимеризации. В чем состоит отличие цепной полимеризации от ступенчатой?
5. Какая полимеризация называется ионной? В чем состоит отличие анионной и катионной полимеризаций?
6. Чем отличается строение регулярных полимеров от нерегулярных? Какие полимеры называют стереорегулярными?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №11
Тема: ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕРМОСТАБИЛЬНОСТИ
ОБРАЗЦОВ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА
Цель работы: определитьвремя от начала нагрева до наступления разложения разных образцов поливинилхлорида (ПВХ), а также температуру начала разложения разных образцов ПВХ.
Реактивы и оборудование: пробирки из тонкостенного стекла с внутренним диаметром 12 - 13 мм и длиной 9,5 см, снабженные двумя круговыми метками: - нижняя метка на расстоянии 3 см от дна пробирки; - верхняя метка – на расстоянии 7 см от дна пробирки; песчаная баня, снабженная штативом с лапками для крепления пробирок и контактным термометром; образцы поливинилхлорида (непластифицированного, пластифицированного и стабилизированного различными типами стабилизаторов); индикаторная бумага шириной~ 0,5 cм, дающая интенсивное окрашивание в кислой среде.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Важной характеристикой полимеров является температура разложения полимера под действием тепла. Эта температура определяет допустимый температурный режим при переработке полимера в строительный материал.
Устойчивость полимеров к нагреванию, скорость термического распада и характер образующихся продуктов зависят от химического строения полимера. Первой стадией процесса термического разложения является образование свободных радикалов, а рост реакционной цепи сопровождается разрывом связей и снижением молекулярной массы. Обрыв реакционной цепи может происходить путем рекомбинации или диспропорционирования свободных радикалов и приводить к появлению двойных связей на концах макромолекул, изменению фракционного состава и образованию разветвленных и пространственных структур.
Как всякая цепная реакция, термическая деструкция ускоряется веществами, легко распадающимися на свободные радикалы, и замедляется в присутствии веществ, которые являются акцепторами свободных радикалов.
При термической деструкции полимеров наряду с понижением средней молекулярной массы и изменением структуры полимера происходит отщепление мономера – деполимеризация. Выход мономера зависит от природы полимера, условий его синтеза и термического расщепления. Реакция деполимеризации полимеров, содержащих четвертичный атом углерода, протекает, как правило, значительно легче, чем полимеров, содержащих только третичные и вторичные атомы углерода.
Для различных полимеров существует свой порог термической устойчивости. Большинство из них разрушается уже при 200-300оС, но имеются и термостойкие полимеры, как например, политетрафторэтилен, который выдерживает нагревание свыше 400оС (см. таблицу 1).
Таблица 1 – Температуры и продукты разложения некоторых полимеров.
| Полимер | Элементарное звено | Температура разложения | Продукт деструкции полимера |
| Полиметилметакрилат | 
| Мономер (более 90%) | |
| Полиметилакрилат | 
| Мономер
( 1%), большие осколки цепей
| |
| Полистирол | 
| Мономер
( 65%) димер,тример
| |
| Полиакрилонитрил | 
| Мономер
( 1%) небольшое кол-во HCN
| |
| Полиэтилен | 
| Мономер (< 1%), большие осколки цепей | |
| Полиизобутилен | 
| Мономер (20-50%), димер, тример, тетрамер | |
| Поливинилхлорид | 
| Хлористый водород (>95%) | |
| Поливинилиденхлорид | 
| Хлористый водород (>95%) |
11.2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
В пробирки помещают такое количество разных испытуемых образцов поливинилхлорида, чтобы высота слоя этих образцов составляла ~ 3 см. В пробирки опускают полоски индикаторной бумаги так, чтобы нижний конец полосок находился ~ на 1 см выше уровня слоя образцов полимера. После этого пробирки плотно закрывают пробками, прижимая к стенкам и загибая наружу верхний конец индикаторной бумаги.
Пробирки с образцами ПВХ помещают в песчаную баню и укрепляют на штативе так, чтобы уровень песка в бане был выше на 0,5 см или в крайнем случае совпадал с верхним уровнем образцов ПВХ в пробирках.
Включают нагрев бани и устанавливают скорость нагрева ~ 2 0С/мин. Засекают время начала испытаний и следят за появлением окраски индикаторной бумаги в пробирках.
Записывают температуру, при которой началось разложение каждого из образцов ПВХ и фиксируют время, прошедшее от начала нагрева до момента разложения каждого из образцов поливинилхлорида.
Температуры, при которых на нижнем крае индикаторной бумаги появляется интенсивное окрашивание (у лакмусовой – красное, у конго красного – синее) принимают за температуру начала разложения соответствующего образца поливинилхлорида.
По полученным данным делают выводы о возможной структуре, составе, характере и уровне стабилизации каждого из образцов ПВХ.
11.3 КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
1. Описать химические превращения, протекающие в ПВХ при повышенных температурах. Привести примеры стабилизаторов и возможные механизмы стабилизации ПВХ..
2. Указать возможные причины отличия температур разложения различных образцов поливинилхлорида.
3. Привести основные свойства и области применения ПВХ.
Рекомендуемая литература
- Артеменко, А.И. Органическая химия: Учеб. для строит. специальностей вузов / А. И. Артеменко. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1994. - 560 с.
- Артеменко, А.И. Практикум по органической химии: Учеб. пособие для строит. специальностей вузов / А. И. Артеменко, И. В. Тикунова, Е. К. Ануфриев. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1991. - 175 с.
- Орлова, А.М. Практическое пособие по органической химии: учеб. пособие для вузов по специальностям "Пр-во строит. материалов, изделий и конструкций" направления подгот. дипломир. специалистов "Стр-во" / А. М. Орлова. - М.: Изд-во АСВ, 2005. - 223 с.
- Иванов, В.Г. Органическая химия: учеб. пособие для вузов по специальности 032400 "Биология" / В. Г. Иванов, В. А. Горленко, О. Н. Гева. - 3-е изд., испр. - М.: Академия, 2006. - 621 с.
СОДЕРЖАНИЕ
| Введение | |
| Лабораторная работа №1.Методы очистки органических соединений | |
| Лабораторная работа №2.Алканы | |
| Лабораторная работа №3. Алкены | |
| Лабораторная работа №4. Алкины | |
| Лабораторная работа №5. Арены | |
| Лабораторная работа №6. Спирты | |
| Лабораторная работа №7. Фенолы | |
| Лабораторная работа №8.Альдегиды и кетоны | |
| Лабораторная работа №9. Карбоновые кислоты | |
| Лабораторная работа №10Решение экспериментальных задач по идентификации пластмасс и волокон | |
| Лабораторная работа №11Определение термостабильности образцов поливинилхлорида | |
| Рекомендуемая литература | |
| Содержание |
