Инден-кумароновые смола может использоваться [16] в качестве связующего при получении формовочных композиций из древестных отходов, а также для склеивания слюды и приклеивания её к подложке. На основе инден-кумароновых смол готовят звукопоглощающие пластмассовые композиции, вяжущее для изготовления дорожных пластобетонов, адгезивы для асфальта. Возможно также использовать инден-кумароновую смолу в качестве связующего и пропитывающего материала в производстве углеграфитовых изделий, растёт использование инден-кумароновых смол в отделочных и других строительных материалах.
3. Методика эксперимента
3.1 Исходные вещества и их физико-химические характеристики
Таблица 3.1 – Характеристика веществ, используемых в работе
Название | Mr | Плотность, г/см3 | Показатель преломления | Температура, К | Формула | ||
d20 | d60 | Tкип. | Tпл | ||||
Инден | 116,15 | 0,996 | - | 1,5768 | 455,6 | 275,6 | |
Малеиновый ангидрид | 98,06 | 1,48 (_б.) | 1,314 | 1,6092 | - | 333,15 | |
Толуол | 92,14 | 0,867 | - | 1,4969 | 383,8 | 178,15 | С6Н5СН3 |
Ацетон | 58,08 | 0,791 | - | 1,3591 | 329,39 | 177,8 | (СН3)2СО |
Хлороформ | 119,38 | 1.488 | - | 1,4455 | 334,30 | 209.65 | CHCl3 |
ТГФ | 72,11 | 0,889 | - | 1,4050 | 338,75- 339,75 | 208,15 | (CH2)4O |
1,4-Диоксан | 88,10 | 1,3375 | - | 1,4224 | 374,47 | 284,95 | |
ДМСО | 78,13 | 1,1014 | - | 1,477025 | 462,15 | 291,6 | СН3SOСН3 |
Петролейный эфир | - | 0,645 – 0,66515 | - | 1.365 | 313-338 | - | - |
3.2 Методика очистки мономеров и растворителей
Малеиновый ангидрид очищали возгонкой. Инденовую фракцию выделяли при перегонке кумарон-инденовой фракции Макеевского КХЗ.
Толуол очищали методом физической осушки от воды с последующей перегонкой при атмосферном давлении. Хлороформ сушили над СаCl2, а затем перегоняли. Ацетон сушили над K2CO3 и перегоняли.
Тетрагидрофуран очищали, удаляя следы пероксидов кипячением 0,5%-ной суспензии Cu2Cl2 в тетрагидрофуране в течение 30 мин с последующей перегонкой при атмосферном давлении. Затем тетрагидрофуран сушили над гранулами КОН, кипятили с обратным холодильником и снова перегоняли.
1,4-диоксан выдерживали несколько суток с гранулами КОН после чего перегоняли над свежей щёлочью. ДМСО, выдержанный над ВаО, перегоняли в вакууме над гранулами NaOH.
3.3 Методика синтеза полимера
В предварительно взвешенную на аналитических весах колбу с помощью градуированной пипетки вносим инденовую фракцию, содержащую ~ 85 % чистого индена (~ 90 мол. %). Рассчитываем массу малеинового ангидрида (МА), соответствующую 10 мол. % от массы взятого индена; тетрабутоксититана, соответствующую 5 мол. % МА, и пероксида бензоила (ПБ). Добавляем и взвешиваем растворитель – диоксан или толуол. Количество ДО рассчитываем, чтобы суммарная концентрация мономеров в растворе составляла 3 моль/л, а толуол берём в объёме, равном суммарному объёму мономерной смеси. После взвешивания рассчитанного количества пероксида бензоила вносим его в колбу с инденовой фракцией и растворителем. Затем берём рассчитанное количество МА и Ti(Obu)4 и вносим эти компоненты в колбу с реакционной смесью. Реакционную смесь заливаем в дилатометр или ампулы. Если процесс проводится в ампулах, их взвешиваем до и после наполнения реакционной смесью, затем запаиваем и взвешиваем, после чего помещаем ампулы в термостат. Отсчёт времени полимеризации начинаем через 10 мин с момента погружения ампул. При проведении полимеризации в дилатометре время отмечаем с момента достижения максимального объёма смеси, после чего следим за изменением объёма с помощью катетометра В-630.
По истечении времени полимеризации вынимаем дилатометр или ампулы из термостата и охлаждаем их. Выливаем жидкую фазу из дилатометра в предварительно взвешенный бюкс и снова взвешиваем, после чего используем для высаждения. Раствор из бюкса или ампул постепенно переносим в химический стакан с петролейным эфиром (50 см3) при постоянном перемешивании. Если в ампуле есть твёрдый остаток, его растворяем в том же растворителе (~5 см3) и также выливаем в петролейный эфир. Отфильтровываем полученный осадок через взвешенный фильтр Шотта при помощи водоструйного насоса, предварительно смочив фильтр растворителем. После фильтрования полимер сушим в вакуум-эксикаторе, периодически взвешивая его до постоянной массы. Выход полимера ω (%) рассчитываем по формуле:
(3.1)где S – выход полимера;
– масса полимера, - масса фильтра с полимером, - исходная масса фильтра, - масса остатка полимера в стакане; – масса мономеров, - масса инденовой фракции, - масса малеинового ангидрида, -масса пероксида бензоила.3.4 Методика определения характеристической вязкости
В предварительно взвешенную на аналитических весах колбу 1 с пришлифованной пробкой вносим сополимер индена с малеиновым ангидридом. Затем добавляем 8 см3 растворителя и снова взвешиваем. Выдерживаем раствор в закрытой колбе до растворения полимера и заливаем в вискозиметр отмеренную с помощью пипетки аликвоту через фильтр Шотта. Если полимер не растворился, фильтруем раствор через предварительно взвешенный фильтр Шотта в предварительно взвешенную колбу 2. Колбу 1 после полного испарения растворителя взвешиваем для определения потери полимера в колбе.
Далее таким же образом определяем количество полимера на фильтре Шотта. Взвесив колбу 2 с отфильтрованным раствором, уточняем его количество после фильтрования.
Начальную концентрацию раствора Со рассчитываем по формуле:
, (3.2)где m – масса навески полимера в колбе,
V – объём раствора.
С помощью вискозиметра Уббелодде, термостатированного при температуре 30+0,1º С определяем время истечения чистого растворителя или раствора полимера, проведя по 5 измерений.
После измерения времени истечения исходного раствора полимера последовательно добавляем к раствору в вискозиметре порции растворителя и измеряем время истечения полученного раствора.
Текущие концентрации полимера в растворе рассчитываем по формуле:
, (3.3)где V1 – начальный объём раствора,
V2 – объём раствора, соответствующий концентрации С2.
По времени истечения растворов рассчитываем их относительную, удельную и приведённую вязкость Относительная вязкость равна
, (3.4)где t – время истечения раствора, с, t0 – время истечения чистого растворителя, с.
Удельную и приведённую вязкость рассчитываем по формулам:
, (3.5) , (3.6)Затем строим графическую зависимость ηприв – С и методом экстраполяции на ось ординат определяем характеристическую вязкость.
3.5 Методика статистической обработки результатов определения времени истечения
Для оценки ошибки измерения рассчитываем следующие статистические характеристики результатов эксперимента:
выборочное среднее:
, (3.7)где xi – результаты параллельных измерений, n – число параллельных измерений (наблюдений, анализов).
Исправленная выборочная дисперсия
: . (3.8)выборочное среднеквадратическое или стандартное отклонение