Кинетика радикальной полимеризации стирола

Измерив  показатель преломления в пробах реакционной смеси, определяют выход полимера  (х)  к моменту отбора проб  с помощью данных зависимости n²⁰ от выхода полимера. Полученные значения вносят в таблицу1.

Таблица 1. Исходные и экспериментальные данные

  

Рис. 1. Графики зависимости выхода полимера от времени полимеризации при концентрации 0,7% 

 
 

Используя полученную кинетическую кривую, проводим касательную, и по тангенсу угла наклона находим изменение выхода полимера за единицу времени. Определяем скорость полимеризации по формуле:

где x –  выход полимера за время τ, %; ρ – плотность мономера при начальной температуре полимеризации, г/см³; τ – время реакции, соответствующее выходу полимера x, мин; М –молекулярная масса мономера, г/моль.

       

(значение скорости взяли из рисунка 1)

       υ =

= 1,4*10^-3 (моль/(л с)) 

Концентрацию  инициатора (в моль/л) рассчитывают по формуле:

 (моль/л) 

где g –  навеска инициатора, г; V – объем  стирола в реакционном сосуде, см³; М_In – молекулярная масса инициатора, г/моль.

    Обменявшись данными, построили график зависимости выхода полимера от времени (рисунок 2), а также внесли в таблицу результаты расчетов, в соответствии с рисунком 2.

 

    По  полученным данным строим график в координатах lg[ v] от lg[In] (рисунок 3) и по тангенсу угла наклона полученной прямой к оси абсцисс определяют порядок реакции полимеризации по инициатору.

Рисунок 3. Определение порядка реакции

 Зависимость lg υ – lg[In]

 

          Следовательно, из графика можно заключить, что порядок реакции равен 0.3694. 
 
 
 
 
 
 
 

Задание

1. Элементарные реакции полимеризации стирола

 

Стадия  инициирования 
 
 
 
 
 
 
 
 

Стадия  роста цепи 
 
 
 
 
 
 
 
 

Стадия  обрыва цепи (рекомбинация) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выводы

        В ходе лабораторной работы была проведена реакция полимеризации стирола в присутствии инициатора ДАК (динитрил азо-бис-изомасляной кислоты), исходная концентрация которого была задана 0,7 %масс. На основе полученных экспериментальных данных рассчитали скорость реакции полимеризации, и был найден ее порядок (n=0,369). Кроме того, написали все элементарные стадии процесса полимеризации стирола, а также, исходя из порядка реакции, определили механизм обрыва цепи (рекомбинация). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

СПИСОК  ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Тагер  А.А. и др. Физико-химия полимеров.  – М.: Научный мир, 2007. – 576 с. 

2. Кулезнев  В.Н., Шершнев В.А. Химия и физика полимеров. Учебник. – М.: КолосС, 2007. – 367 с.

3. Сутягин  В.М., Бондалетова Л.И. Химия и  физика полимеров: Учебное пособие.  – Томск: Изд-во ТПУ, 2005. – 208 с. 

4. Киреев  В.В. Высокомолекулярные соединения. – М.: Высш. школа, 1992. – 512 с.

5. Дувакина  Н.И. Чуднова В.М. и другие  Химия и физика высо-комолекулярных  соединений. Учебное пособие. –  Л.: ЛТИ, 1984. – 284 с. 

6. Практикум  по химии и физике полимеров:  учеб. Изд. / Н.И. Аввакумова, Л.А. Бударина, С.М. Дивгун и др.; под редакцией В.Ф. Ку-ренкова. – М.: Химия, 1990. – 304 с.

7. СТО  ТПУ 2.3.05-2006. Система образовательных стандартов. Занятия лабораторные. Общие требования к организации и проведению.

8. СТО  ТПУ 2.5.01- 2006 Система образовательных  стандартов. Работы выпускные квалификационные, проекты и работы курсовые. Структура и правила оформления.