ЛІТЕРАТУРА. 1. Тагер А.Л., Физико - химия полимеров, М.: гос

1. Тагер А.Л., Физико - химия полимеров, М.: гос. Н - Тех. издательство хим. литературы, 1963. - 528 с.

2. Стрепихеев, А.А., Деревицкая В.А., Слонимский Г.В., Основы химии высокомолекулярных соединений, М.: Химия. - 1967. - 516 с.

Тема 4 Ідентифікація полімерів

Ідентифікація полімерів - це встановлення тотожності полімера з якою-небудь відомою сполукою за вибраними ознаками.

При ідентифікації полімерів необхідно враховувати ряд факторів, які значно ускладнюють (порівнянно з низькомолекулярними сполуками) інтерпретацію одержаних результатів:

- синтетичні полімери на відміну від низькомолекулярних сполук і біополімерів - не є індивідуальними речовинами; звичайно це макромолекули різної довжини, які можуть мати різні кінцеві групи, декілька видів розгалужень, різну стехіометрічну будову ланцюгів і ін.

- при одержанні необхідних характеристик, для описування полімера, як правило, виникають труднощі експериментального характеру, а саме: полімери часто погано розчиняються у відповідних розчинниках, при цьому розчинність різних за довжиною і розгалуженістю молекул одного і того ж полімера може бути різною; якщо дослідження проводяться при підвищених температурах, часто можуть змінюватись молекулярні маси і молекулярно -масовий розподіл полімерів; більшість полімерів лише частково кристалізуються.

Для достатньо повної ідентифікації необхідно знати такі характеристики полімера: належність речовини до високомолекулярних сполук, види кінцевих і бокових груп, належність до лінійних, розгалужених чи просторових полімерів; молекулярну масу і молекулярно - масовий розподіл; ізомерію основного ланцюга макромолекул.

Належність до високомолекулярних сполук можна визначити за такими ознаками:

- ВМС утворюють в'язкі розчини навіть при умові низьких концентрацій ВМС у розчиннику, наприклад 1% - і розчинники ВМС в 20 раз більш в’язкі, ніж чистий розчинник.

- Здатність ВМС до великих зворотних високоеластичних деформацій.

- Утворюють високоміцні анізотропні високоорієнтовані волокна і плівки.

- ВМС набухають у розчинниках.

Дослідження хімічного складу ВМС по суті не відрізняються від звичайного хімічного аналізу органічних сполук. Важливо визначити формулу ВМС, для чого необхідно провести попередні випробування і визначити хімічну будову основного ланцюга макромолекул.

До попередніх випробувань відносяться: ретельна очистка полімера, визначення зовнішнього вигляду, фізичного стану, кольору, прозорості зразка, твердості і здатність до розтягування. Фізичні характеристики (температура плавлення, щільність, коефіцієнт заломлення) в більшості випадків мають обмежене значення, тому що ці характеристики залежать від багатьох (незалежних від нас) факторів, наприклад, від попередньої історії синтезу ВМС і одержання зразка полімера, від способу визначення параметру, від фазового стану і кількісного співвідношення упорядкованих і неупорядкованих областей тощо.

Важливе випробування - проба у полум'ї. При цьому відмічають легкість запалювання, здібність до самозагашування, запах, колір полум'я, утвореної пари. Хроматографічний метод аналізу дає більш надійні результати аналізу, виключає суб'єктивність, особливо в оцінюванні запаху і виду продуктів горіння. Всі ці дані дають широку якісну інформацію про тип полімеру. Таблиці наведених вище параметрів для більшості полімерів можна знайти в [1]. Часто цих характеристик разом з даними інфрачервоної спектроскопії і спектрів ядерного магнітного резонансу буває достатньо для однозначної ідентифікації.

Для встановлення природи полімера доцільно також визначити його розчинність у різних розчинниках. Але потрібно мати на увазі, що розчинність полімера залежить не тільки від хімічної будови макромолекул, але і від їх довжини, ступеню розгалуження (або частоти зшивок тримірної сітки) і від розташування мономерних танок в макромолекулі. Тому даних по розчинності в більшості випадків недостатньо для ідентифікації полімера.

При елементному аналізі в першу чергу з'ясовують присутність таких елементів як S, N, Р, О, галогени. Сульфур, Нітроген і галогени визначають шляхом сплавлення проб з металічним натрієм. Потім якісно визначають присутність Карбону і Гідрогену. Карбон виявляють за допомогою проби на запалювання, гідроген визначають за реакцією утворення H₂S при нагріванні полімеру з Сульфуром. Важче всього визначити Оксиген, який в більшості випадків не визначають. Прийоми елементного аналізу огранічних полімерів запозичені з аналізів відповідних низькомолекулярних сполук.

Хімічні випробування полімерів проводять в тих випадках, коли знаємо, що у досліджуваних сполуках немає Хлору, Нітрогену, Сульфуру і інших (тобто в досліджуваних сполуках містяться тільки Карбон, Гідроген і Оксиген); в цьому випадку обов'язково визначають число омилення, для деяких полімерів визначають кислотне число і ацетильне число. Ступінь ненасиченості полімерів визначають за йодним або бромним "числом. Дані по числам омилення, кислотним, ацетильним і йодним для різних класів полімерів є в літературі [1].

Кількість кінцевих груп дають інформацію про довжину і розгалуження макромолекул, але визначення кінцевих груп пов'язано з труднощами, обумовленими відносно малою кількістю цих груп, а для полімерів зі ступенем полімеризації декілька десятків тисяч ця задача зовсім не розв'язується

Хімічні методи визначення будови основного ланцюга макромолекули базуються на розщепленні молекули (гідролітичне розщеплення, окислювальна деструкція, ферментативне розщеплення, гідроліз, дія іонізуючого випромінювання) і подальші ідентифікації одержаних продуктів. Методи, пов’язані з розщепленням макромолекули на більш прості низькомолекулярні продукти, необхідно поєднувати з фізичними методами дослідження: інфрачервоною і ультрафіолетовою спектроскопією, методом ядерного магнітного резонансу, хроматографією і масспектрометрією.

Для розгалужених і трьохмірних полімерів необхідне визначити ступінь розгалуження і частоту трьохмірної сітки, що пов'язано з методами математичної систематики.

Поиск по сайту: