Магнитопласты (стр. 4 из 5)

Воздушно-сухую пленку (влажность 1,5-4%) измельчить и перемешать. Для определения относительной вязкости раствора ПКА взять пять навесок по 0,2 г. (с точностью до четвертого знака), поместить в предварительно взвешенные и мерные колбы (на 100 мл) и залить из бюретки по каплям 25 мл, 30 мл, 35 мл, 40 мл, 45 мл соответственно. После полного растворения взвесить колбы с растворами для расчета точных концентраций растворов ПКА.

Вискозиметр предварительно промывают смесью концентрированной серной кислоты и насыщенного водного раствора двухромовокислого калия в равных частях, которая подаётся через воронку с обеззоленным фильтром. Обработку проводят в течение нескольких часов, после чего вискозиметр промывают дистиллированной водой и ацетоном и сушат в термостате при 80 – 90⁰С. Между отдельными определениями вискозиметр промывают растворителем, затем ацетоном и сушат в термостате.

Навеску 0,25 г полимера взвешивают на аналитических весах с погрешностью не более 0,0002 г в предварительно градуированной при 25 ⁰С мерной колбе ёмкостью 50 мл (пикнометр).

Из бюретки в колбу приливают около 40 мл растворителя (муравьиной кислоты), содержимое перемешивают круговым движением колбы, чтобы избежать образования комков, затем колбу закрывают пробкой и при периодическом встряхивании продолжают растворение при 80 – 85⁰С в течение 0,5 – 1 часа до полного растворения полимера.

Полученный раствор полимера охлаждают до (25 ± 0,1)⁰С, доводят растворителем до метки и тщательно перемешивают.

Вискозиметр устанавливают в стеклянный термостат таким образом, чтобы верхняя метка на измерительном шарике находилась приблизительно на 20 мм ниже уровня воды в термостате, а ось трубки с капилляром находилась в строго вертикальном положении.

Раствор полимера фильтруют через воронку со стеклянным фильтром (фильтр Шота) или обеззоленным фильтром в трубку вискозиметра с широким горлом до установления уровня раствора между двумя метками заполнения в нижней части вискозиметра.

Раствор термостатируют при (25 ± 0,1)⁰С в течение 15 мин.

На трубку с капилляром и соединённую с ней боковую трубку надевают резиновые шланги. Резиновый шланг боковой трубки пережимают зажимом, а через шланг с капилляром с помощью груши засасывают раствор до половины верхнего шарика.

Закрывают выходное отверстие капиллярной трубки на несколько секунд, и, открыв отверстие боковой трубки, добиваются, чтобы на нижнем конце капиллярной трубки не осталось жидкости (получение «висячего уровня»).

Открывают выходное отверстие капиллярной трубки и замеряют время прохождения уровня раствора от одной измерительной метки до другой. За время истечения раствора принимают среднее арифметическое трёх – пяти определений, допускаемые расхождения между которыми не должны превышать 0,4 с. Если полученные значения времени истечения расходятся более чем на 0,4 с, определение повторяют на свежей порции раствора. Аналогичным образом определяют время истечения растворов ещё 3 – 4 концентраций и растворителя[14].

При определении характеристической вязкости измеряемой величиной является время. Время измеряют секундомером с ценой деления 0,1 – 0,2 с.

Относительную вязкость раствора полимера вычисляют по формуле:

h_отн = t / t₀ ,

где t – время истечения раствора полимера;

t₀ – время истечения растворителя.

За результат измерения времени истечения раствора и растворителя принимают среднее арифметическое не менее трёх определений, расхождение между которыми не должно превышать 0,4 с.

Удельную вязкость раствора определяют по формуле:

h_уд = h_отн – 1 .

Приведенную вязкость раствора определяют по формуле:

h_пр = h_уд / С ,

где С – концентрация полимера.

2.2.4 Определение молекулярной массы

Молекулярную массу синтезированного ПКА определяли по характеристической вязкости раствора:

[η]=К М_n²

Для этого строим график зависимости η_уд/с от концентрации раствора. Экстраполируем график к оси ординат, величина отрезка отсекаемого на оси- характеристическая вязкость[14].

Рис.2. Определение [h] экстраполяцией h_уд/с к С=0

2.2.5 Метод инфракрасной спектроскопии

Для изучения инфракрасных спектров образцов применяли метод ИК-спектроскопии с препарированием твердых объектов - прессование с КВг. с использованием спектрофотометра «Specord» М-80 в области 400 - 4000 см^-1.

Мелко раздробленный образец тщательно перемешивают с порошком KBr и смесь прессуют в таблетки. Зерна KBr при высоком давлении становятся пластичными и образуют при течении прозрачную матрицу, в которой распределен порошок исследуемого полимера. Давление, необходимое для спекания частиц KBr, достигается с помощью гидравлического насоса. Бромид калия проницаем для ИК - лучей; прессованная пластинка толщиной 1 мм пропускает при 250 см еще около 30% света. Следует также отметить, что KBr очищается без больших усилий и его можно хранить в чистом виде. Указанные достоинства KBr обусловили его широкое применение в качестве вещества матрицы. Показатели преломления многих органических соединенийочень близки к показателю преломления KBr[15].

Время интегрирования равно 1 сек.

2.3 Результаты эксперимента и их обсуждение

Идентификацию полученного полимера проводили по данным ИК-спектроскопии. Исследования проводились на приборе «Спекорд-М 80» в области частот 400-4000 см^-1.

Полученные спектры изображены на рис.3, интерпретацию их проводили на основе литературных данных [16-17].

Наблюдаемые в спектре стандартного ПКА полосы (рис.2, кривая 1) могут быть интерпретированы следующим образом: полоса 3306 см^-1 – валентные колебания –NH групп; 3078 см^-1 – резонанс Ферми; 2924 и 2859 см^-1 – колебания CH₂ – групп с поляризацией параллельно и перпендикулярно плоскости молекул соответственно; 1640 и 1547 см^-1 – полосы Амид I и Амид II. Полоса Амид I соответствует валентным колебаниям С=О и СN групп. В полосу Амид II вносят вклад колебания различных групп: NH – деформационные колебания (50%), СN – валентные колебания (10%). 1262 и 1200 см^-1 – полоса Амид III, обусловленная взаимодействием валентных симметричных колебаний ОСN-групп и деформационными колебаниями NH-групп; 900-1000 см^-1 полоса Амид IV – скелетные колебания фрагмента CONH; 690 см^-1 – полоса Амид V – деформационные колебания свободной NH-группы перпендикулярно к плоскости амидной группы; 582 см^-1 – полоса Амид VI – деформационные колебания С=О, происходящие перпендикулярно к плоскости амидных групп (-СО-NH-).

Следует отметить, что в спектре стандартного ПКА наблюдается полоса NH-валентных колебаний при 3306 см^-1 и отсутствует полоса свободных групп в области 3400 см^-1, что указывает на образование водородных связей типа =NH…О=С= по всей структуре полимера.

В спектре ПКА, синтезированного методом катионной полимеризации, имеются все полосы, характерные для стандартного ПКА, однако их интенсивность больше, что свидетельствует о большей реакционной способности полученного полимера.

Сопоставление ИК-спектра ПКА, синтезируемого в присутствии двойной каталитической системы, со спектром стандартного гидролитического ПКА (рис.2) показывает присутствие в нем дополнительных полос: 3030 см^-1, относящейся к валентным колебаниям P-N связи; 1944 см^-1, относящейся к валентным колебаниям С=О связи; 1029 см^-1, относящейся к колебаниям –Р-О-С- групп, что свидетельствует о нахождении фосфора в структуре полученного ПКА.

Рис.3. ИК-спектры: 1 – синтезированного ПКА;

2 – ПКА + феррит стронция

В спектре полимеризационнонаполненого ПКМ имеются все полосы характерные для ПКА.

Наполненном ПКА уменьшается интенсивность полос поглощния в облстях:

2936 – 1416 см^-1 - характерных для СН₂ групп;

3060 см^-1 - резонанс Ферми (колебания NH групп).

Это свидетельствует о возникновении взаимодействия в системе ПКА – феррит стронция.

Синтез поликапроамида проводили по механизму катионной полимеризации в присутствии феррита стронция в течение 3 часов. Количество вводимого феррита стронция варьировалось от 10-50%. Содержание наполнителя более 10% ингибирует процесс полимеризации ПКА.

Таблица 4

Зависимость вязкости растворов от содержания наполнителя.

Содержание наполнителя, %масс.	Концентрация раствора, г/100 мл	Относительная вязкость	Удельнаявязкость
-	0,080	1,32	0,32
0,066	1,29	0,29
0,057	1,26	0,26
0,050	1,21	0,21
0,044	1,19	0,19
10	0,080	1,37	0,37
0,066	1,33	0,33
0,057	1,29	0,29
0,050	1,24	0,24
0,044	1,20	0,20