Анализ сополимеризации индена с малеиновым ангидридом

В ходе курсовой работы была проведена полимеризация кумарон-инденовой фракции (КИФ) с МА, добавленного в количестве 10 мол. % от непредельных

Анализ сополимеризации индена с малеиновым ангидридом

Дипломная работа

Химия

Другие дипломы по предмету

Химия

Сдать работу со 100% гаранией
90,04383,21,0910,0912,068120,032382,61,0830,0832,441160,024381,71,0710,0712,731Ацетон80,850393,761,0800.0800,094100,680392,711,0680,0680,095130,523391,751,0570,0570,10960,900190,821,0460,0461,110870,087087,541,00820,00820,094390,067787,351,00600,00600,0886120,050887,341,00590,00590,1161

Рисунок 5.5 - Зависимость приведённой вязкости от концентрации раствора сополимера в хлороформе для СПЛ 1. Условия сополимеризации: [ПБ]=2 мас. %, 80 ºС, в растворе толуола

Рисунок 5.6 - Зависимость приведённой вязкости от концентрации растворов сополимера в ацетоне в соотношении инден: МА 90:10 (без комплексообразователя)

 

Таблица 5.7 - Данные определения вязкости растворов сополимера индена с малеиновым ангидридом в ацетоне и ТГФ. Условия сополимеризации: [ПБ] = 2 мас. %, в толуоле 80 ºС (СПЛ 2)

РастворительОбъём жидкости, млКонцентрация раствора, г/длВремя истечения, сηотнηудηуд/С., дл/гАцетон80,779896,091,1070,1070,137100,623895,281,0970,0970,155130,479893,321,0750,0750,156170,366991,851,0580,0580,158Тетрагидрофуран80,8006132.571,1520,1520,190100,6405127,871,1110,1110,173130,4927126,291,0970,0970,197170,3768123,211,0700,0700,186

На основании данных таблицы 5.7 построена зависимость ηприв - С, приведенная на рис. 5.7.

Данные определения вязкости для СПЛ 3 приведены в табл. 5.8.

Рисунок 5.7 - Зависимость ηприв - С, растворов в ацетоне (1) и тетрагидрофуране (2) (СПЛ 2)

 

Таблица 5.8 - Данные определения вязкости растворов сополимера индена с малеиновым ангидридом в ацетоне. Соотношение инден : МА 57:43. Условия получения: [ПБ] = 2 мас. %, [Ti(BuO)4]=5 мольн %, в толуоле, 80ºС (СПЛ 3)

Объём жидкости, млКонцентрация раствора, г/длВремя истечения, сηотнηудηуд/С., дл/г80,785097,751,1260,1260.161100,628096,311,1090,1090,174130,483193,901,0810,0810,168170,369492,121,0610,0610,165

На основании данных табл.5.8 построена зависимость ηприв - С, приведенная на рис. 5.8.

 

Рисунок 5.8. Зависимость ηуд/С-С раствора сополимера индена с малеиновым ангидридом (СПЛ 3) в ацетоне

Таблица 5.9 - Данные определения вязкости растворов в ТГФ сополимера индена с малеиновым ангидридом(СПЛ 4), полученного из смеси I (см. табл. 5.3)

РастворительОбъём жидкости, млКонцентрация раствора, г/длСреднее время истечения, с ηотн.ηуд.ηуд/С., дл/гТГФ80,8098126,531,09930,09930,1226100,6478125,271,08840,08840,1231130,4983123.311,07130,07130,1290170,3811122,121,06100,06100,1443ДМСО60,7331106,541,06790,06790,092680,5498104,411,04650,04650.0846110,3999103,411,03650,03650,0913150.2933100,981,01210.01210.0413

Рисунок 5.9 - Зависимость для растворов СПЛ 4 в ТГФ (1) и ДМСО (2).

 

Таблица 5.10 - Данные определения вязкости растворов в ДМСО сополимера, полученного из смеси II (см. табл. 5.3, СПЛ 5)

Объём раствора, млКонцентрация раствора, г/длСреднее время истечения, с ηотн.ηуд.ηуд/С., дл/г60,7331106,541,06790,06790,092680,5498104,411,04650,04650.0846110,3999103,411,03650,03650,0913150.2933100,981,01210.01210.0413

Рисунок 5.10 - Зависимость растворов в СПЛ 5

 

Далее были определены вязкости растворов, полученных в ампулах 1,3,4,6 (табл. 5.11 и 5.12) и 7,8 (табл. 5.13 и 5.14).

 

Таблица 5.11 - Данные определения вязкости растворов в ДМСО сополимеров индена с МА, полученного при соотношении инден: МА 90: 10 из смеси II в ампулах 1 и 3 (СПЛ 6 и 7)(смесь I` табл.5.3)

№ ампулыОбъём раствора, млКонцентрация раствора, г/длСреднее время истечения, с ηотн.ηуд.ηуд/С., дл/г160,8101105,791,06030,06030,074480,6076103,581,03820,03820,0629110,4419101,641,01870,01870,0423150,3241100,321,00550,00550,0170360,8122107,311,07560,07560,092480,6092104,721,04960,04960,0806110,4431102,731,02970,02970,0658150,3249100,881,01110,01110,0327

На основании полученных данных была построена зависимость ηприв - С, приведенная на рис. 5.11.

Рисунок 5.11 - Зависимость ηприв - С растворов в ДМСО сополимера, полученного из смеси II (см. табл. 5.3).

 

Таблица 5.12 - Данные определения вязкости растворов в ДМСО сополимеров индена с МА, полученных из смеси III в ампулах 4 и 6 (СПЛ 8 и 9)

№ ампулыОбъём жидкости, млКонцентрация раствора, г/длСреднее время истечения, с ηотн.ηуд.ηуд/С., дл/г460,8101105,151,05390,05390,066580,6076103,431,03670,03670,0604110,4419101,711,01940,01940,0439150,3241100,521,00750,00750,0231660,8153107,941,08190.08190,100580,6115105,611,05850,05850,0957110,4447103,141,03380,03380,0760150,3261101,561,01790,01790,0549

На основании полученных данных была построена зависимость ηприв - С, приведенная на рис. 5.12.

Рисунок 5.12 - Зависимость ηприв - С растворов в ДМСО сополимеров индена с МА, полученных из смеси III в ампулах 4 и 6

 

Таблица 5.13 - Данные определения вязкости растворов в ДМСО сополимера индена с МА, полученного из смеси IV из ампулы 7(СПЛ 10)

Объём жидкости, млКонцентрация раствора, г/длСреднее время истечения, с ηотн.ηуд.ηуд/С., дл/г12345660,1281105,571,05810,05810,071680.6084103,681,03920,03920,0644110.4425101,981.02220,02220,0502150,3245100,601,00830,00830,0256

На основании полученных данных была построена зависимость ηприв - С, приведенная на рис. 5.13.

 

Рисунок 5.13 - Зависимость ηприв - С, растворов сополимера индена с МА, полученного из смеси IV из ампулы 7

Таблица 5.14 - Данные определения вязкости растворов в ДМСО сополимера индена с МА, полученного из смеси IV из ампулы 8 (СПЛ 11)

Объём жидкости, млКонцентрация раствора, г/длСреднее время истечения, с ηотн.ηуд.ηуд/С., дл/г60,8091104,981,05220,05220,064580,6068103,311,03550,03550,0585110,4413101,541,01770,01770,0401150,3236100,421,00650,00650,0201

На основании полученных данных была построена зависимость ηприв - С, приведенная на рис. 5.14.

 

Рис. 5.14 - Зависимость ηприв - С, растворов сополимера индена с МА, полученного из смеси IV из ампулы 8 (СПЛ 11)

 

6. Обсуждение результатов эксперимента

 

6.1 Результаты сополимеризации

 

В ходе курсовой работы была проведена полимеризация кумарон-инденовой фракции (КИФ) с МА, добавленного в количестве 10 мол. % от непредельных соединений КИФ и 0,02 моль/л ПБ при 353 К. После выдерживания смеси в течение 3 ч и высаждения в петролейный эфир, выделили твёрдый осадок и смолу в соотношении 48:51 мас.% . Общий выход полимерных продуктов составляет ~17 % от суммы полимеризующихся соединений или ~ 7 % от исходной массы КИФ. Без добавления МА в аналогичных условиях продукты полимеризации выделить не удалось. Проведение в тех же условиях полимеризации ИФ с 10 мол. % МА (в среде толуола как модели КИФ) привело к получению около 40 %. В обоих случаях сразу же после введения МА наблюдалось образование мелкодисперсного осадка. Учитывая положительный результат сополимеризации КИФ и ИФ с МА продолжили изучение этого процесса в гомогенной среде в растворе ДО при 60ºС. Состав полимеризующейся смеси приведен в табл. 5.1, а изменение её объёма в ходе процесса в табл. 5.2. Полимеризацию проводили как с радикальным инициатором - пероксидом бензоила (ПБ), так и в присутствии ПБ и КО - Ti(OBu)4 (полимеризационные смеси I и II). В этих опытах получено 18,1 и 16,3 мас. % продуктов соответственно, что соответствует коэффициентам контракции 0,141 и 0,158. Эти величины отличаются между собой на 10 %, что можно считать практически одинаковым значением в пределах ошибки определения.

Согласно полученным результатам полимеризация смеси I протекает со скоростью 5,7 % /ч до конверсии около 10 мас. %, после чего несколько замедляется, и на отрезке от 10 до 18 мас. % скорость составляет 3,2 %/ч (рис. 5.1). В присутствии КО Ti(OBu)4 процесс протекает подобным образом, но его скорость несколько ниже: 4, 4 и 2,3 %/ч на первом и втором участках кривой, а перегиб наблюдается при конверсии около 13 мас. %. Наличие перегиба может быть связано как с ингибирующим действием растворителя, так и с замедлением реакции за счёт уменьшения количества МА (3 - 5 мол. % в точке перегиба) при условии образования чередующегося сополимера. Без ПБ продукты полимеризации не образуются.

Итак, введение данного КО при температуре 333 К не приводит к увеличению скорости процесса. Чтобы выяснить, как изменяется скорость процесса далее, проводили его до 22 ч (рис. 5.3). Оказалось, что через 5 - 6 ч процесс резко замедляется и в течение периода от 7 до 22 ч идёт со скоростью 0,4 %/ч.

Прямолинейная зависимость конверсии от времени отсекает на оси ординат отрезок, равный 17,9 %. Эта величина соответствует максимальному выходу СПЛ индена с МА состава 1:1 для реагирующей смеси, содержащей 10 мольн. % МА. Этот факт позволяет предположить радикальный процесс протекания чередующейся сополимеризации индена с МА и не противоречит сделанному ранее предположению о замедлении процесса за счёт исчерпания МА. Процесс идёт медленно, со скоростью 0,4 %/ч, что соответствует присоединению индена или других непредельных соединений, содержащихся в ИФ к уже образовавшемуся сополимеру индена с МА.

При проведении гетерогенной полимеризации в растворе толуола скорость процесса на начальных стадиях составляет 1,1 %/ч, т. е. она в 4-5 раз ниже, чем в растворе ДО. Затем процесс также несколько замедляется, но по достижении 13 % конверсии его скорость заметно возрастает, так что за 22 ч достигается примерно одинаковый выход - 24,8 % в ДО.

Ход зависимости S - t для гетерогенной сополимеризации (рис. 5.4) видимо, связан с тем, что в начале сополимеризация проходит в объёме раствора, а затем продолжается на частицах осадка, на границе раздела фаз и в объёме, что приводит к резкому повышению скорости процесса. При проведении процесса в условиях ступенчатого подъёма температуры от 80

Похожие работы

<< < 4 5 6 7 8 9 10 > >>