РАБОТА № 3. Изучение кинетики набухания сшитых полимеров

Цель работы: определить изменение степени набухания резины в двух раство­рителях во времени и рассчитать константы набухания.

Образцы и реактивы: резины на основе бутадиенового каучука (пластины, толщиной 2 мм), толуол и гептан или ксилол и гексан.

Приборы и принадлежности: аналитические весы, секундомер, бюксы, ем­костью 50 см³ (2 шт.), пинцет, ножницы, прибор Догадкина для набухания (2 шт.).

Порядок работы:

1)изучение кинетики набухания образцов резины в двух различных раство­рителях;

2)построение кинетических кривых набухания и расчет констант набуха­ния.

Методика работы. Гравиметрический метод.

Из резиновой пластины вырезают две прямоугольные полоски массой от 50 до 80 мг и взвешивают (то). После взвешивания образец резины помещают в бюкс, содержащий 5 мл одного из растворителей, одновременно включая секун­домер. Бюкс герметично закрывают, образец выдерживают в растворителе в те­чение 5 минут, затем вынимают из бюкса пинцетом, излишки растворителя с поверхности образца удаляют фильтровальной бумагой и взвешивают на весах (т_т). После взвешивания набухший образец снова опускают в бюкс с раствори­телем и включают секундомер. Время выдержки образца устанавливают 5 ми­нут. В дальнейшем промежутки времени набухания устанавливаются 5, 5, 10, 10, 10, 10, 15, 15 минут и далее, если требуется, по 15 минут. Измерения прекраща­ют, когда различия в массах набухшего образца для трех последних измерений не превышают 3 мг.

Аналогичные измерения проводят со вторым образцом резины и другим растворителем.

Результаты опытов вносят в табл.2.

Таблица 2

РАБОТА № 4. Определение изоэлектрической и изоионной точек полиамфолита

Теоретическая часть

Полиамфолиты, макромолекулы которых содержат одновременно и ки­слотные и основные группы, в зависимости от рН среды могут вести себя либо как поликислоты, либо как полиоснования.

В кислой среде (при низких значениях рН) диссоциация кислотных групп значительно подавлена, а в результате диссоциации основных групп макромоле­кула превращается в поликатион. В щелочной среде (при высоких значениях рН) диссоциируют, главным образом, кислотные группы и макромолекула при­обретает отрицательный заряд. В промежуточной области макромолекулы пред­ставляют собой биполярные ионы.

Значение рН раствора полиамфолита, при котором средний суммарный за­ряд на цепи равен нулю, называется изоэлектрической точкой (ИЭТ). Величина ИЭТ не зависит от концентрации полиамфолита и является важной константой полиамфолита. На различии в ИЭТ основано фракционирование смесей белков, например, методом электрофореза.

ИЭТ определяется с помощью электрокинетических методов (в частности, электрофореза), либо косвенным путем по изменению свойств, связанных с за­рядами макромолекул. Значение степени набухания, растворимости поли-амфолитов, осмотического давления и вязкости их растворов в ИЭТ проходят через минимум. Это связано с тем, что в результате взаимного притяжения при­сутствующих в равном количестве противоположно заряженных групп поли­мерная цепь принимает относительно свернутую конформацию. При удалении от ИЭТ цепь приобретает либо положительный, либо отрицательный заряд и, в результате взаимного отталкивания одноименно заряженных звеньев, разворачивается.

ИЭТ растворов полиамфолитов очень чувствительны к присутствию посто­ронних ионов, способных сорбироваться на цепях полиамфолита. В случае пре­имущественного связывания анионов цепями полиамфолита ИЭТ сместится в кислую область. В случае катионов - в щелочную. Величина рН водного раствора полиамфолита определяется только диссо­циацией собственных ионогенньгх групп и называется изоионной точкой (ИИТ). Заряд макромолекул в этой точке зависит от природы и соотношения кислотных и основных групп в молекуле полиамфолита.

ИИТ по определению может быть измерена как рН изоионного раствора, т.е. раствора полиамфолита в воде в отсутствие посторонних ионов.

ИИТ может быть также определена из кривых титрования полиамфолита.

Выполняя титрование при разных ионных силах раствора, получают серию кривых титрования, которые различаются наклоном в кислой и щелочной об­ластях, но все пересекаются в одной точке, соответствующей ИИТ. Иначе ее можно определить путем подбора раствора с таким значением рН, которое не изменяется при добавлении в раствор полиамфолита.