Синтез ненасыщенной полиэфирной смолы

Исследование молекулярной массы полимера нефелометрическим методом

Определение молекулярной массы полимера по количеству выделившейся воды

СИНТЕЗ НЕНАСЫЩЕННЫХ ПОЛИЭФИРНЫХ СМОЛ НА ОСНОВЕ ФТАЛЕВОГО, МАЛЕИНОВОГО АНГИДРИДА, ЭТИЛЕНГЛИКОЛЯ И 1,2-ПРОПИЛЕНГЛИКОЛЯ

Для получения ненасыщенной полиэфирной смолы заданной молекулярной массы расчет ведется по формуле (1):

=, (1)

где – титр 1 н раствора КОН в пересчете на 1000 мл;

– суммарная молекулярная масса с учетом количества моль реагентов.

– количество КОН (в), которое необходимо для нейтрализации карбоксильных групп, содержащихся в 1 анализируемого вещества (исходной мономерной смеси);

=, (2)

где – количество КОН (в), которое необходимо для нейтрализации карбоксильных групп, содержащихся в 1 анализируемого вещества (продукта поликонденсации);

М – молекулярная масса ненасыщенной полиэфирной смолы.

Х =, (3)

где – количество моль ангидрида дикарбоновой кислоты; справедливо при использовании ангидридов дикарбоновых кислот;

X– объем воды, выделившейся в результате осуществления реакции, мл;

– молекулярная масса молекулы воды, г/моль;

Данный предварительный расчет позволяет получить ненасыщенную полиэфирную смолу заданной молекулярной массы.

п-ЭГМ (I)

№	с, г/см3	d			Мутность
NEP	NTU	EBC
	0,2074	1,4776	1,4460	0,0048	5,11	0,768	0,191
	0,1207	1,4755	1,4458	0,0066	4,41	0,662	0,165
	0,0704	1,4695	1,4457	0,0099	4,12	0,619	0,153
	0,0417	1,4648	1,4456	0,0144	3,74	0,562	0,137
	0,0246	1,4692	1,4453	0,0122	2,76	0,415	0,104
	0,0143	1,4736	1,4452	0,0140	2,47	0,372	0,092

Бензол	Хлороформ
NEP	NTU	EBC		NEP	NTU	EBC
1,16	0,174	0,043	1,5010	0,94	0,142	0,036	1,4450

NEP ×10-5	NTU ×10-5	EBC ×10-4
1,3023	8,6819	3,5131	5,0191

№	с, г/см3	NEP	NTU	EBC
	0,2074	5,4306	0,1917	5,4348	0,1915	5,4102	0,1924
	0,1207	4,5191	0,1341	4,5058	0,1345	4,5318	0,1337
	0,0704	4,1413	0,0853	4,1412	0,0853	4,1103	0,0860
	0,0417	3,6464	0,0574	3,6463	0,0574	3,5482	0,0590
	0,0246	2,3702	0,0521	2,3701	0,0521	2,3889	0,0517
	0,0143	1,9925	0,0360	1,9968	0,0359	1,9673	0,0365

M_w=1236,8584

п-ЭГФ

№	с, г/см3	d			Мутность
NEP	NTU	EBC
	0,1440	1,4715	1,4462	0,0083	9,93	1,432	0,370
	0,0850	1,4769	1,4460	0,0118	4,46	0,669	0,166
	0,0479	1,4730	1,4459	0,0188	2,54	0,382	0,095
	0,0279	1,4753	1,4458	0,0287	2,49	0,374	0,093
	0,0175	1,4694	1,4456	0,0343	2,05	0,309	0,078
	0,0098	1,4754	1,4454	0,0408	1,98	0,298	0,074

Бензол	Хлороформ
NEP	NTU	EBC		NEP	NTU	EBC
1,16	0,174	0,043	1,5010	0,94	0,142	0,036	1,4450

NEP ×10-5	NTU ×10-5	EBC ×10-4
1,3023	8,6819	3,5131	2,6589

№	с, г/см3	NEP	NTU	EBC
	0,1440	11,7077	0,0327	11,7206	0,0327	11,7337	0,0326
	0,0850	4,5841	0,0493	4,5754	0,0494	4,5670	0,0495
	0,0479	2,0837	0,0611	2,0837	0,0611	2,0727	0,0614
	0,0279	2,0185	0,0368	2,0142	0,0368	2,0025	0,0370
	0,0175	1,4456	0,0322	1,4499	0,0321	1,4755	0,0315
	0,0098	1,3544	0,0192	1,3544	0,0192	1,3350	0,0195

M_w=1626,0163

п-ЭГМ (II)

№	с, г/см3	d			Мутность
NEP	NTU	EBC
	0,3504	1,4593	1,4465	0,0043	7,92	1,140	0,290
	0,2059	1,4686	1,4463	0,0063	3,72	0,560	0,138
	0,1198	1,4748	1,4462	0,0100	2,94	0,470	0,100
	0,0693	1,4702	1,4459	0,0130	2,43	0,367	0,092
	0,0403	1,4696	1,4457	0,0174	2,10	0,317	0,079
	0,0237	1,4778	1,4455	0,0211	1,97	0,298	0,074

Бензол	Хлороформ
NEP	NTU	EBC		NEP	NTU	EBC
1,16	0,174	0,043	1,5010	0,94	0,142	0,036	1,4450

NEP ×10-5	NTU ×10-5	EBC ×10-4
1,3023	8,6819	3,5131	6,7879

№	с, г/см3	NEP	NTU	EBC
	0,3504	9,0901	0,2617	9,1336	0,2604	9,1341	0,2604
	0,2059	3,6204	0,3860	3,6117	0,3870	3,6185	0,3862
	0,1198	2,6046	0,3122	2,6133	0,3112	2,6348	0,3086
	0,0693	1,9404	0,2424	1,9447	0,2419	1,9673	0,2391
	0,0403	1,5107	0,1811	1,5027	0,1820	1,5106	0,1811
	0,0237	1,3414	0,1199	1,3457	0,1195	1,3400	0,1192

M_w=2358,4910

п-ЭГФ (II)

№	с, г/см3	d			Мутность
NEP	NTU	EBC
	0,0443	1,5308	1,4462	0,0271	9,16	1,510	0,374
	0,0255	1,5299	1,4461	0,0431	4,76	0,860	0,213
	0,0143	1,5322	1,446	0,0699	2,36	0,500	0,124
	0,0082	1,5311	1,4459	0,1098	1,46	0,361	0,090
	0,0047	1,5296	1,4457	0,1489	1,16	0,316	0,079
	0,0028	1,5307	1,4456	0,2143	0,86	0,270	0,068

Бензол	Хлороформ
NEP	NTU	EBC		NEP	NTU	EBC
1,16	0,174	0,043	1,5010	0,94	0,142	0,036	1,4450

NEP ×10-5	NTU ×10-5	EBC ×10-4
1,3023	8,6819	3,5131	1,3638

№	с, г/см3	NEP	NTU	EBC
	0,0443	11,9291	0,0165	11,8668	0,0165	11,8706	0,0165
	0,0255	6,1989	0,0187	6,2336	0,0186	6,2181	0,0186
	0,0143	3,0734	0,0213	3,1081	0,0210	3,0664	0,0213
	0,0082	1,9014	0,0200	1,8927	0,0201	1,8958	0,0201
	0,0047	1,5107	0,0158	1,5106	0,0158	1,5093	0,0158
	0,0028	1,1200	0,0119	1,1115	0,0120	1,1134	0,0120

M_w=2540,8907

п-ПГМ

№	с, г/см3	d			Мутность
NEP	NTU	EBC
	0,0321	1,4813	1,4463	0,0374	11,31	1,694	0,420
	0,0190	1,4807	1,4462	0,0579	6,44	0,967	0,240
	0,0108	1,4812	1,4459	0,0833	6,19	0,929	0,230
	0,0061	1,4780	1,4456	0,0984	4,46	0,671	0,167
	0,0027	1,4778	1,4454	0,1852	2,61	0,392	0,098
	0,0016	1,4786	1,4453	0,1250	2,49	0,373	0,093

Бензол	Хлороформ
NEP	NTU	EBC		NEP	NTU	EBC
1,16	0,174	0,043	1,5010	0,94	0,142	0,036	1,4450

NEP ×10-5	NTU ×10-5	EBC ×10-4
1,3023	8,6819	3,5131	1,2515

№	с, г/см3	NEP	NTU	EBC
	0,0321	13,5049	0,00297	13,4830	0,0030	13,4903	0,0030
	0,0190	7,1627	0,00332	7,1626	0,0033	7,1667	0,0033
	0,0108	6,8371	0,00198	6,8329	0,0020	6,8454	0,0020
	0,0061	4,5841	0,00167	4,5843	0,0017	4,5870	0,0017
	0,0027	2,1748	0,00155	2,1705	0,0016	2,1781	0,0016
	0,0016	2,0186	0,00099	2,0055	0,0010	2,0025	0,0010

M_w=1504,9285

п-ПГФ

№	с, г/см3	d			Мутность
NEP	NTU	EBC
	0,2003	1,4764	1,4461	0,0055	7,41	1,254	0,310
	0,1153	1,4827	1,4460	0,0087	3,51	0,668	0,167
	0,0700	1,4830	1,4458	0,0114	3,31	0,638	0,158
	0,0386	1,4781	1,4455	0,0130	2,93	0,581	0,145
	0,0229	1,4772	1,4454	0,0175	1,45	0,360	0,090
	0,0131	1,4731	1,4453	0,0229	1,35	0,344	0,086

Бензол	Хлороформ
NEP	NTU	EBC		NEP	NTU	EBC
1,16	0,174	0,043	1,5010	0,94	0,142	0,036	1,4450

NEP ×10-5	NTU ×10-5	EBC ×10-4
1,3023	8,6819	3,5131	8,1285

№	с, г/см3	NEP	NTU	EBC
	0,2003	9,6500	0,1687	9,6543	0,1686	9,6410	0,1689
	0,1153	4,5711	0,2050	4,5667	0,2052	4,6022	0,2036
	0,0700	4,3106	0,1320	4,3062	0,1321	4,2860	0,1328
	0,0386	3,8157	0,0822	3,8114	0,0823	3,8293	0,0819
	0,0229	1,8883	0,0986	1,8927	0,0984	1,8971	0,0981
	0,0131	1,7581	0,0606	1,7537	0,0607	1,7566	0,0606

M_w=1613,4373

Для получения ненасыщенной полиэфирной смолы использовалась рабочая модель установки, схематически изображенная на рис. 1, состоящая из четырехгорлой колбы, мешалки, барботера для ввода инертного газа азота, уловителя аппарата АКОВ-12 (ловушки Дина-Старка), двух обратных холодильников и термометра.

В реакционную колбу загружают рассчитанные количества реагентов, и после сборки рабочей модели реакционную смесь нагревают и кипятят в течение 30 минут при 100°С. Через 15 минут образовывается желтая бесцветная однородная жидкость. Далее, когда температура достигает 100°С, начинают подачу азота (1–2 пузырька в секунду) через промежуточную склянку Сокслетта, следя за тем, чтобы трубка, по которой азот поступает в рабочую модель, доходила почти до поверхности реакционной смеси. Инертность среды, достигаемая подачей в систему азота, предотвращает процесс желатинизации. Поликонденсация проводится при 150–160°С.

Молекулярная масса ненасыщенной полиэфирной смолы контролируется количеством выделившейся воды, которая начинает выделяться при 140°С.

Процесс проводится до окончания выделения расчетного количества воды.

Рисунок 1. Схема установки для получения полиэфирной смолы: 1 – четырехгорлая колба; 2,4 – обратный холодильник; 3 – уловитель к аппарату АКОВ-12 (ловушка Дина-Старка); 5 – термометр; 6 – мешалка; 7 – склянка Сокслетта

Установка по получению ненасыщенной полиэфирной смолы в реальных условиях приведена на рис. 2.

Рис. 2 – Лабораторная установка по получению ненасыщенных полиэфирных смол.

По завершении синтеза получено вязкое медоподобное вещество светло-желтого цвета, нерастворимое в бензоле, гексане и этаноле, растворимое в хлороформе и диоксане. Выход продукта составляет 98,6 %. Общее время проведения реакции – 5 часов.