Деструкция полимеров

Деструкция полимеров

Химический факультет

Кафедра высокомолекулярных соединений и коллоидной химии

Отчёт

о выполнении лабораторной работы

«Деструкция полимеров»

Выполнила: студентка гр. 231(2)

Шилягина Ольга

Проверила

Замышляева О. Г.

Нижний Новгород 2011 год

Цель работы

Изучение кинетики деструкции полимера в присутствии стабилизатора

Оборудование и материалы:

Печь для термораспада

Образец полимера с различной концентрацией добавленного ZnCl2

Секундомер

Теоретическая часть

Деструкция полимеров, разрушение макромолекул под действием тепла, кислорода, влаги, света, проникающей радиации, механических напряжений, биологических факторов (например, при воздействии микроорганизмов) и др. В соответствии с фактором воздействия различают следующие виды деструкции полимеров: термическую, термоокислительную, фотохимическую, гидролитическую, радиационную и др. Обычно в полимере одновременно протекает несколько видов деструкционных процессов, например при переработке полимера в изделие - термическая, термоокислительная и механическая.

В результате деструкции уменьшается молярная масса полимера, изменяются его строение, физические и химические свойства, т. е. происходит его старение, и он часто становится непригодным для практического использования. Однако не всегда деструкция полимеров - отрицательное явление. Так, этот процесс используют при механосинтезе различных блок- и привитых сополимеров, при пластикации каучуков, для получения из природных полимеров ценных низкомолекулярных веществ (например, глюкозы) и т.д. Изучение деструкции позволяет разработать научные основы и практические методы стабилизации полимеров.

Наблюдение за процессом деструкции ведётся посредством термогравиметрии.

Термогравиметрия или термогравиметрический анализ (ТГ) - метод термического анализа, при котором регистрируется изменение массы образца в зависимости от температуры. [1]

Этот метод анализа полагается на высокоточные измерения трех параметров: веса, температуры и изменения температуры. Поскольку многие ТГ-кривые выглядят сходно, может потребоваться их дополнительная обработка, прежде чем они могут быть правильно интерпретированы. Производная ТГ-кривой позволяет установить точку, в которой изменение веса происходит наиболее быстро.

ТГ-анализ широко используется в исследовательской практике для определения температуры деградации полимеров, влажности различных материалов, доли органических и неорганических компонентов, точки разложения взрывчатых веществ и сухого остатка растворенных веществ. Метод также пригоден для определения скорости коррозии при высоких температурах.

При синхронном ТГ-ДТА/ДСК анализе одновременно измеряется изменение теплового потока и веса образца как функция от температуры или времени, обычно при этом используется контролируемая атмосфера. Такой синхронный анализ не только увеличивает производительность измерений, но и упрощает интерпретацию результатов, благодаря возможности отделить эндо- и экзотермические процессы, не сопровождающиеся изменением веса (например, фазовые переходы) от тех, при которых происходит изменение веса (например, деградация).

Практическая часть

Образцы полимера, содержащие различное количество стабилизатора, нагревались в печи при температуре ~270°С, при этом каждые 3 минуты фиксировалась масса образца. Все полученные результаты были занесены в Таблицы 1-4.

Таблица 1. Зависимость массы образца от времени нагревания. С(ZnCl2)=0%

Таблица 2. Зависимость массы образца от времени нагревания. С(ZnCl2)=0.12%

Таблица 3. Зависимость массы образца от времени нагревания. С(ZnCl2)=2.5%

Таблица 4. Зависимость массы образца от времени нагревания. С(ZnCl2)= 5%

На основе полученных данных были построены графики зависимости глубины деструкции образца от времени (Рис. 1)

Рисунок 1. Зависимость глубины деструкции образца от времени.

Таблица 2. Зависимость предельной глубины деструкции от концентрации стабилизатора

Рисунок 2. График зависимости предельной глубины деструкции от концентрации стабилизатора

деструкция полимер термогравиметрия температура

По графику видно, что скорость деструкции, пропорциональная величине наклона кривой, падает с повышением концентрации стабилизатора в полимере. Кроме того, аналогичные изменения претерпевает и глубина деструкции, составляющая ~82% в отсутствие стабилизатора, ~58,5% при концентрации стабилизатора 0,012%, ~25% при 2,5% стабилизатора и ~22% при 5% стабилизатора.

Вывод: добавление ZnCl2 стабилизирует полимерную массу, делая ей более устойчивой к деструкции. При повышении концентрации стабилизатора уменьшается скорость деструкции полимера и глубина его разрушения.

Список литературы

.       Семчиков Ю.Д. Высокомолекулярные соединения. 2003. М.: Изд. центр «Академия».

2.      Семчиков Ю. Д., Зайцев С. Д. Введение в химию и физику полимеров. - Изд-во ННГУ, Нижний Новгород, 2007.