2018-02-12
2399
Гравиметрический метод определения выхода полимера в эмульсионной полимеризации основан на выделении полимера из реакционной среды путем удаления из полимеризационной системы воды и мономера с помощью нагрева.
Для этого в чистую, предварительно взвешенную с точностью до 0,1 мг, фарфоровую чашку поместили навеску около 1 мл полимерной суспензии, снова взвесили и определили точный вес навески полимерной суспензии. Далее чашку поместили на нагревательную плитку, выпарили жидкость досуха при температуре 110°С и снова взвесили [7]. Массовую долю полимера (сухой остаток) в массовых процентах по отношению к взятому количеству полимерной суспензии вычислили по формуле (I).
(I)
где 
– масса пустой чашечки, чашечки с суспензией и после выпаривания, соответственно.
Отбор проб осуществляли каждые 15 минут. Результаты записали в таблицу 8.
ГЛАВА 2. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Обработка данных
Таблица 8 – Результаты взвешиваний
| № п/п | Время, мин | 
| 
| 
| 
| Конверсия, % |
| 1 | 15 | 26,1742 | 26,735 | 26,2503 | 13,5699001 | 63,528 |
| 2 | 30 | 25,7861 | 26,4476 | 25,9033 | 17,7173091 | 84,47241 |
| 3 | 45 | 25,7552 | 26,4112 | 25,8821 | 19,3445122 | 92,68979 |
| 4 | 60 | 17,9527 | 18,587 | 18,0788 | 19,8801829 | 95,39492 |
| 5 | 75 | 29,4771 | 30,3262 | 29,6478 | 20,1036391 | 96,52338 |
| 6 | 90 | 25,6172 | 26,3065 | 25,7564 | 20,1944001 | 96,98172 |
На основании данных из таблицы 7 и рецептуры полимеризации рассчитали теоретически возможный сухой остаток при 0 и 100% конверсии. Сухой остаток при 0% конверсии 
) не содержит полимера, при 100% конверсии 
) масса полученного полимера равна массе затраченного мономера. Значения 
и 
рассчитали по формулам (II) и (III) соответственно [7].
(II)
(III)
На рисунке 1 представлен линейный график зависимости сухого остатка от конверсии в процентах, построенный по двум точкам.
Рисунок1 – Линейный график зависимости сухого остатка от теоретически рассчитанной конверсии мономера в массовых процентах
Линейный график зависимости сухого остатка от конверсии использовали для определения конверсии мономера в процессе полимеризации по экспериментально определенному значению сухого остатка математически по уравнению прямой 
.Результаты записали в таблицу8.
На основании рассчитанных данных построили график зависимости конверсии мономера от времени, как показано на рисунке 2.
Рисунок 2 – Зависимость конверсии мономера от времени процесса полимеризации
Среднюю скорость полимеризации в моль/(л·с) рассчитали по значению выхода полимера согласно формуле (IV) и записали значения в таблицу 8.
(IV)
где 
– выход полимера за время t, %; 
– плотность мономера, г/см3; 
– масса одного моль мономера, г/моль; t– время полимеризации, мин.
Таблица 9 – Изменение скорости полимеризации, конверсии и константы скорости от времени полимеризации
| Параметры | Значения | |||||
| t, мин | 15 | 30 | 45 | 60 | 75 | 90 |
 , 
| 0,001316 | 0,000859 | 0,000625 | 0,000482 | 0,000390 | 0,000326 |
| 0,00201 | 0,00131 | 0,00096 | 0,00074 | 0,00060 | 0,00051 |
Далее нашли значения константы скорости полимеризации по формуле (V) и записали в таблицу 9.
(V)
Значения 
и M (в моль/л) рассчитали по формулам (VI) и (VII).
(VI)
где 
– навеска инициатора, г; 
– масса 1 моль инициатора, г; 
– общий объем реакционной массы, 
.
(VII)
где 
– навеска мономера, г; – масса 1 моль мономера, г; 
– общий объем реакционной массы, .
Значение (в ) рассчитали по формуле (VIII).
) (VIII)
где 
– масса (в г) и плотность (в г/ 
) воды соответственно; 
– масса (в г) и плотность (в г/ ) мономера соответственно.
ВЫВОДЫ
Провели эмульсионную полимеризацию стирола в присутствии персульфата калия в течение 90 минут. Рассчитав конверсию полимера по полученным экспериментальным данным, нашли средние скорости полимеризации. Средняя скорость полимеризации за 90 минут составила 0,000326 моль/(л*с).
При увеличении конверсии полимера уменьшается скорость полимеризации во времени.
