Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 634932)
Контекстум
Руконтекст антиплагиат система

Химия и технология пленкообразующих веществ (190,00 руб.)

0   0
АвторыКозлов В.А.
ИздательствоИвановский государственный химико-технологический университет
Страниц100
ID142070
АннотацияВ лабораторном практикуме по химии и технологии пленкообразующих веществ изложены теоретические основы синтеза и способов получения полимеров, приведен механизм и условия химических реакций, дано описание лабораторных работ по синтезу пленкообразователей на основе растительных масел, поликонденсационных и полимеризационных полимеров. Даны вопросы, методики анализа, правила безопасности. форма отчетности и правила оценки выполнения лабораторных работ. Лабораторный практикум написан в соответствии с действующей программой курса Химия и технология пленкообразующих веществ и предназначен для студентов специальности 240500 Химическая технология высокомолекулярных соединений со специализацией Технология лакокрасочных композиционных материалов и покрытий
Химия и технология пленкообразующих веществ : Практикум / В.А. Козлов .— Иваново : Ивановский государственный химико-технологический университет, 2008 .— 100 с. — Кафедра химии и технологии высокомолекулярных соединений .— URL: https://rucont.ru/efd/142070 (дата обращения: 28.04.2024)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

Т.К. Акаева, В.А. Козлов Химия и технология пленкообразующих веществ Лабораторный практикум Иваново 2008 УДК 691.667.6 Акаева Т.К., Козлов В.А. <...> (4.1.2) В связи с чем он вступает в последующую реакцию, при которой отщепляется атом водорода в другой α-метиленовой группе, в результате чего образуется гидропероксид и новый радикал, идентичный исходному: -CH-CH=CH- + -CH2-CH=CH- -CH-CH=CH-+-CH-CH=CH- O-O O-OH <...> Оксидирование растительных масел Исходные вещества: растительное масло (льняное, подсолнечное); сиккатив. <...> Затем начинают оксидирование масла, продувая с помощью барботера воздух со скоростью около 0,5 л/мин и одновременно продолжая нагрев до 140... <...> Написать схему химических реакций оксидирования растительного масла; <...> Исходные вещества: растительное масло (льняное, подсолнечное, или их смесь); катализатор (оксиды свинца, кальция или цинка, нафтенат аммония, резинат кальция и др.) <...> . Приборы и оборудование: трехгорлая колба, термометр, мешалка с электродвигателем, колбообогреватель, весы лабораторные, Описание работы. <...> Написать схему химических реакций процесса полимеризации растительных масел. <...> Для этого используется предварительно легкое оксидирование масел с последующей их дегидратацией. <...> Касторовое масло представляет собой бесцветную вязкую жидкость с температурой плавления 5,5 °С, температурой кипения 226… <...> В касторовое масло входят в основном триглицериды рицинолевой кислоты. <...> Касторовое масло и получаемый из него метиловый эфир рицинолевой кислоты сырьё в производстве себациновой и ундециленовой кислот, гептилового альдегида, октанола-2 и многих других ценных продуктов. <...> В трехгорлую колбу 2, снабженную механической мешалкой с гидрозатвором 1, термометром 4, ловушкой Дина-Старка 1 (рис. <...> 14 Таблица 4.1 Исходные составы для гидратации касторового масла Наименование компонентов Касторовое масло Глет Пиролюзит Серная кислота Линолеат свинца Фталевый ангидрид Бисульфат К или Na Оксид алюминия Содержание компонентов, масс. <...> Написать <...>
Химия_и_технология_пленкообразующих_веществ.pdf
Стр.1
Стр.2
Стр.3
Стр.4
Стр.5
Стр.6
Стр.7
Стр.8
Стр.9
Стр.10
Химия_и_технология_пленкообразующих_веществ.pdf
Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ивановский государственный химико-технологический университет Т.К. Акаева, В.А. Козлов Химия и технология пленкообразующих веществ Лабораторный практикум Иваново 2008
Стр.1
УДК 691.667.6 Акаева Т.К., Козлов В.А. Химия и технология пленкообразующих веществ: Лабораторный практикум / ГОУВПО Иван. гос. хим.-технол. ун-т; Иваново, 2008. – 100 с. – ISBN 5– 9616–0122-6 В лабораторном практикуме по химии и технологии пленкообразующих веществ изложены теоретические основы синтеза и способов получения полимеров, приведен механизм и условия химических реакций, дано описание лабораторных работ по синтезу пленкообразователей на основе растительных масел, поликонденсационных и полимеризационных полимеров. Даны вопросы, методики анализа, правила безопасности. форма отчетности и правила оценки выполнения лабораторных работ. Лабораторный практикум написан в соответствии с действующей программой курса «Химия и технология пленкообразующих веществ» и предназначен для студентов специальности 240500 «Химическая технология высокомолекулярных соединений» со специализацией «Технология лакокрасочных композиционных материалов и покрытий» Табл. 3. Ил. 9. Библиогр.: 5 назв. Печатается по решению редакционно-издательского совета ГОУ ВПО Ивановского государственного химико-технологического университета. Рецензенты: Ивановский государственный университет, кафедра органической химии, доктор химических наук, профессор М.В.КЛЮЕВ, доктор технических наук, профессор О.П.АКАЕВ (Костромской государственный университет). ISBN 5-9616-0122-6 © ГОУ ВПО Ивановский государственный химикотехнологический университет, 2008 2
Стр.2
ВВЕДЕНИЕ Лабораторный практикум по основному учебному курсу «Химия и технология пленкообразующих веществ» предназначен для студентов специальности 240500 «Химическая технология высокомолекулярных соединений» специализации «Технология лакокрасочных композиционных материалов и покрытий» и составлен в соответствии с учебным планом и программой указанного курса. В практикуме приведены примеры синтезов пленкообразующих веществ, которые являются наиболее распространенными представителями своего класса пленкообразователей, применяемых для изготовления разнообразных лакокрасочных материалов. Знакомство с предлагаемыми технологиями позволит получить представление о закономерностях синтеза пленкообразующих веществ. Отрабатывая практикум, студенты должны закрепить теоретические знания, полученные ими в процессе изучения основного специального курса при слушании лекций и работе с учебной литературой. Наряду с этим студенты должны изучить и приобрести прочные навыки лабораторных исследований и методов контроля на всех стадиях технологических процессов производства пленкообразующих веществ. Особое внимание обращено на необходимость максимального повышения самостоятельности студентов в учебной работе. В связи с этим в практикум включены теоретические основы по основным разделам, с помощью которых студенты могут объяснить процессы, протекающие при синтезе. Кроме того, в лабораторные занятия введены элементы научноисследовательской работы студентов. В практикуме представлен материал, включающий контрольные вопросы по подготовке к теоретическим коллоквиумам по каждому разделу. Практикум заканчивается разделом, в котором освещены общие правила безопасной работы в лаборатории при выполнении синтезов пленкообразующих веществ и их анализов. 1. ПОРЯДОК ПРОХОЖДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА Получив задание на лабораторную работу, студент обязан самостоятельно подготовиться к ее выполнению. Для этого необходимо изучить технику выполнения работы, произвести необходимые расчеты, проработать теоретическую часть, составить план выполнения работы и подготовиться к собеседованию, которое проводится перед началом работы. На собеседовании преподаватель проверяет и оценивает: - владение методикой выполнения лабораторной работы; - знание лабораторного оборудования и умение обращаться с ним; 3
Стр.3
- знание режимов проведения технологического процесса лабораторного синтеза пленкообразующего; - знание методов контроля технологического процесса и методов анализа готового продукта; - знание основных и побочных реакций, протекающих при синтезе; - знание техники безопасности при выполнении данной лабораторной работы; - расчет необходимого количества исходных реагентов. По результатам собеседования студент получает (или не получает) допуск к выполнению лабораторной работы. Все данные, полученные при подготовке к лабораторной работе и в ходе ее выполнения, обязательно записываются в рабочий лабораторный журнал, который ведется в отдельной тетради. По каждой лабораторной работе в журнал заносятся: - название работы; - задание на выполнение работы; - план работы; - схема установки; - реакции и механизмы реакций; - расчет необходимого количества исходных реагентов; - таблицы, необходимые для записи экспериментальных данных; - отклонения, которые произошли при выполнении работы (замена сырьевых компонентов, нарушение режимов процесса, исключение или добавление какой-либо стадии процесса и др.), обсуждение полученных результатов, - выводы по работе После выполнения работы рабочий лабораторный журнал с экспериментальными данными подписывается преподавателем. 2. ПРАВИЛА ОФОРМЛЕНИЯ И ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ОТЧЕТА ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ Отчет по лабораторной работе выполняется в отдельной тетради и должен содержать следующие разделы: - название работы; - задание на выполнение работы; - краткое теоретическое введение, включая реакции и их механмзм; - план (методика) выполнения работы; - схема установки и ее краткое описание; - таблица экспериментальных данных; - обработка результатов и анализ полученного продукта; - выводы; - список использованной литературы. Полностью оформленный отчет по лабораторной работе должен быть представлен на следующем после выполнения данной работы занятии. 4
Стр.4
3. ПРАВИЛА ОЦЕНКИ ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ По каждой лабораторной работе выставляется три оценки: - за предварительную подготовку; - выполнение экспериментальной части работы; - глубину обсуждения результатов и качество отчета. На основе этих оценок формируется средняя, которая включается в рейтинговый балл с соответствующим весовым коэффициентом. При проставлении оценки обязательно учитывается своевременность сдачи отчета. Если отчет сдается не во время, то средняя оценка снижается за каждое последующее занятие. 4. ОПИСАНИЕ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ 4.1. ПРИРОДНЫЕ ПЛЁНКООБРАЗОВАТЕЛИ. РАСТИТЕЛЬНЫЕ МАСЛА И ПРОДУКТЫ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ Использование растительных масел в производстве пленкообразующих веществ основано на их способности отверждаться, т.е. образовывать на подложке твердые пленки. При контакте с кислородом воздуха жиры, содержащие значительное количество полиненасыщенных кислот, высыхают. Способность к высыханию определяется количеством двойных связей в молекулах триацилглицеридов и их взаимным расположением. Триацилглицериды, содержащие сопряженные двойные связи, высыхают быстрее, чем с изолированными кратными связями. Жидкие растительные масла по их способности к высыханию и по свойствам образующихся пленок делят на пять групп: 1. Масла с наивысшей способностью к высыханию. 2. Масла высыхающие. 3. Масла полувысыхающие. 4. Масла невысыхающие (группа оливкового масла). 5. Масла невысыхающие (группа касторового масла). В качестве самостоятельных пленкообразователей масла используются редко и только в предварительно переработанном виде. Цель такой переработки – либо увеличение их способности к отверждению, либо придание пленкообразователю каких-либо специальных свойств. Наиболее старыми способами переработки растительных масел являются их окисление и полимеризация. Согласно современным представлениям окисление жиров молекулярным кислородом при невысоких температурах развивается как радикальный процесс. Молекулы кислорода в медленной стадии (4.1.1, гомолиз С-Н ) отщеп5
Стр.5
ляют атом водорода от метиленовой группы в альфа- положении по отношению к двойным связям. Образование активной частицы в случае гомолиза С-Н связи проходит там, где образуется более устойчивая (легче) эта радикальная частица. Это определяет место окисления триацилглицеридов (масел, жиров): -CH2-CH=CH- + O2 -CH-CH=CH- + OOH (4.1.1) Образовавшийся радикал присоединяет вторую молекулу кислорода (4.1.2) и превращается в пероксидный радикал. Радикалы – достаточно активные, неустойчивые частицы, которые стремятся перейти в устойчивое состояние. -CH-CH=CH- + O2 -CH-CH=CHO-O (4.1.2) В связи с чем он вступает в последующую реакцию, при которой отщепляется атом водорода в другой α-метиленовой группе, в результате чего образуется гидропероксид и новый радикал, идентичный исходному: -CH-CH=CH- + O-O -CH2-CH=CH-CH-CH=CH-+-CH-CH=CHO-OH (4.1.3) И так далее, цепь последовательных радикальных процессов (4.1.2, ;4.1.3) продолжается до исчезновения радикалов за счет вторичных процессов (рекомбинации или диспропорционирования). В результате в маслах даже при их хранении накапливаются гидроперекиси. Процессы образования гидроперекисей при оксидировании растительных масел ускоряются за счет их нагрева и насыщения кислородом. Образовавшийся гидропероксид достаточно неустойчив и при нагревании разлагается (гомолиз по -О-О- связи) на два радикала, инициирующих цепь последующих превращений: -CH-CH=CHO-OH -CH-CH=CH- + OH O (4.1.4) В ходе реакций (4.1.1-4.1.4) происходит накопление свободных радикалов - промежуточных активных частиц, определяющих суммарную скорость реакции окисления, поэтому рассматриваемый процесс представляет собой разветвленную цепную реакцию. Для них характерно нарастание скорости в ходе окислительного процесса. В связи с этим процесс окисления жиров час6
Стр.6
то называют автоокислением (продукты окисления ускоряют реакцию). Процесс оксидирования масел проходит по свободнорадикальному механизму и включает следующие стадии: 1. Инициирование (зарождение цепи, то есть образование первичных активных частиц – радикалов: реакции 4.1.1 - 4.1.4). 2. Рост (развитие) цепи последовательных реакций -CH-CH=CH- + -CH2-CH=CHO -CH-CH=CHO-CH-CH-CH2 (4.1.5) И так далее 3. Обрыв цепи последовательных реакций с участием радикалов происходит за счет: а) рекомбинации: -CH-CH=CH- + -CH-CH=CHO-CH-CH-CH2 O б) диспропорционирования: -CH-CH=CH- + -CH-CH=CHO-CH-CH-CH2 O -CH-CH=CHO-CH-CH2- + -CH-CH=CH-CH2 O Наряду с этими процессами может происходить изомеризация двойных связей в жирнокислотных остатках масел, в основе которой лежит радикальный механизм. В результате последующих реакций диспропорционирования или передачи цепи промежуточные частицы (радикалы: 4.1.8) превращаются в 7 (4.1.7) -CH-CH=CHO-CH-CH2-O-CH-CH=CH-CH2 (4.1.6)
Стр.7
сопряженную систему двойных связей. Сопряженные диены более устойчивы, чем диены с изолированными связями.За счет реакции передачи цепи или диспропорционирования из радикалов (4.1.8) образуются полиены с сопряженными кратными связями -CH=CH-CH=CH-. -CH=CH-CH-CH=CH-CH-CH=CH- + -CH2-CH=CHO -CH-CH=CH-CH=CH-CH=CH-CH=CH-CH-CH-CH=CH- + -CH-CH=CHOH (4.1.8) (4.1.9) Выше описанные реакции не исчерпывают всех возможных направлений превращения углеводородных, пероксидных и гидропероксидных радикалов. Таких направлений реакций может быть достаточно много, в результате чего молекулы триацилглицеридов оказываются связанными между собой связями -С-С-, -С-О-С-, -С-О-О-С-. Образовавшиеся ди - и тримеры масел могут содержать в своем составе различные кислородсодержащие функциональные группы (-ОН, -СООН, -ООН, -СН=О и др.) Относительная доля различных реакций определяется условиями прохождения процесса оксидирования (содержанием кислорода, температурой, присутствием катализаторов, характером ненасыщенности жирно-кислотных остатков, одна кратная связь, полиены с сопряженными или изолированными кратными связями, легкостью образования промежуточных частиц и др.). Работа 4.1.1. Оксидирование растительных масел Исходные вещества: растительное масло (льняное, подсолнечное); сиккатив. Приборы и оборудование: барботёр, химический стакан, стеклянная пипетка, термометр, электрическая плитка, мешалка с электродвигателем. Описание работы. Оксидирование проводят в химическом стакане 1, снабженным барботером 5 (рис. 4.1.). В стакан загружают масло и нагревают до 110 °С, вводят катализатор (резинаты, нафтенаты или линолеаты металлов) в количестве 1% от массы масла. Затем начинают оксидирование масла, продувая с помощью барботера воздух со скоростью около 0,5 л/мин и одновременно продолжая нагрев до 140...160 °С. Оксидирование ведут при этой температуре до достижения маслом вязкости 26...29 секунд по ВЗ-246. По окончании оксидирования прекращают подачу воздуха, отключают 8
Стр.8
нагрев. Содержимое стакана охлаждают и анализируют на соответствие показателям нормативной документации. Рис. 4.1. Схема установки для оксидирования масел: 1 - химический стакан; 2 - мешалка; 3 - термометр; 4 - стеклянная трубка; 5 – барботер (мембранный насос, компрессор и др). Задание: 1. Написать схему химических реакций оксидирования растительного масла; 2. Определить показатели оксидированного масла: цветное число, вязкость, йодное число и сравнить с аналогичными показателями исходного масла. 3. Определить способность оксидированного масла к высыханию путем определения твердости тонких пленок масла, отвержденных по одному из предлагаемых вариантов: а) температуры отверждения – 90, 110, 130; время отверждения – постоянное (90…120 мин); б) температура отверждения постоянная; время отверждения изменяется: 1, 2, 3 часа; в) температура и время отверждения постоянны, методы отверждения различны (конвекция и терморадиация). Работа 4.1.2. Полимеризация растительных масел Полимеризация растительных масел с технологической точки зрения заключается в их термообработке в интервале температур 250…300 оС в присутствии оксидов или органо-растворимых солей металлов переменной валентности (сиккативов) в условиях ограниченного или практически полного отсутствия кислорода воздуха. Основными процессами, протекающими в 9
Стр.9
этих условиях, являются изомеризация и полимеризация. Изомеризация двойных связей жирно-кислотных остатков (4.1.10) проходит по радикальному механизму, включающему образование радикала, его изомеризацию и передачи цепи . (4.1.3 – 4.1.8 – 4.1.9). ~СН=СН–СН2–СН=СН~ →│ ┌ → ~СН2–СН=СН–СН=СН~ └ → ~СН=СН–СН=СН–СН2~ (4.1.10) Образовавшиеся фрагменты с сопряженными двойными связями более активны, чем диены с изолированными связями. Они участвуют в образовании димеров и тримеров по следующим механизмам: 1) рекомбинация свободных радикалов, которые достаточно легко образуются из сопряженных диенов: CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH 2) диеновый синтез (реакция Дильса-Альдера): CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH (4.1.12) Способность масла к отверждению повышается в результате увеличения молекулярной массы и вязкости продуктов при сохранении части кратных связей. Слабо полимеризованные растительные масла (до вязкости 25 - 30 с по ВЗ-246) используют для приготовления натуральных олиф. Высоко10 CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH CH (4.1.11)
Стр.10

Облако ключевых слов *


* - вычисляется автоматически
Антиплагиат система на базе ИИ