СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОЛЕКУЛЯРНО-ВЕСОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛИМЕРОВ Советский патент 1974 года по МПК G01N15/02 

Изобретение относится к производству высококачественных полимерных материалов, широко применяемых во многих отраслях промышленности, в том числе на предприятиях, работаюших в области химии, физики и механики полимеров, а также на предприятиях нефтехимической промышленности для контроля производства синтетического каучука, полистиролов, полиэтилена и других полимерных материалов. Определение молекулярновесового распределения макромолекул полимеров необходимо для оценки качества пластических масс, для препаративных и аналитических целей.

Известен турбодиметрический способ определения молекулярно-весоБОго распределения (МБР), согласпо которому раствор полимера титруют осадителем - жидкостью, в которой исследуемый полимер не растворяется, а растворимость полимера в смеси осадитель-растворитель зависит от молекулярного веса.

При осуществлении известного способа необходима предварительная калибровка системы полимер-растворитель-осадитель, длителен процесс титрования для получения воспроизводимых данных н необходима высокая квалификация экспериментатора. Указанное связано с эффектом соосаждения. Выпадаюш,ие в осадок большие макромолекулы захватывают малые макромолекулы, которые сами

ПО себе должны были бы находиться еше в растворе.

Пе известны методы определения МБР макромолекул полимеров с применением однородных макропористых тел. Поэтому цель изобретения состоит в разработке способа определения МБР полимеров, позволяюш,его достаточно быстро и однозначно оценить распределение макромолекул полимеров по их

размерам.

Согласно изобретению поставленная цель достигается путем последовательного удаления макромолекул полимеров из растворов при помощи макропористых тел с жестким

ненабухшим скелетом. При этом пористые тела удерживают только те макромолекулы, которые способны по своим размерам проникнуть в их поры и адсорбироваться на их внутренней поверхности.

В качестве ненабухающих твердых пористых и макропористых тел используют набор образцов пористых стекол и силохромов с

диаметрами пор от 20 до 3000 А. Определение МВР проводят ири температуре, близкой к температуре кипения растворителя, по ниже температуры разложения полимера.

Процесс удаления предпочтительно осуществляют при температуре на 10-20°С ниже температуры кипения растворителя при атмосферном давлении, но обязательно ниже температуры деструкции полимера в этом растворителе.

Пример. Определение МБР полистирола.

В коническую колбу емкостью 1 л вливают 400 мл раствора полимера с концентрацией 1,6 мг/г. К этой колбе присоединяют обратный холодильник. Перемешивание содержимого колбы и его нагревание осуществляют при помощи магнитной мешалки (М.М2). В колбу с раствором полимера вводят определенное количество однородно-пористого материала. Через 1 час содержимое колбы охлаждают, извлекают из колбы твердую фазу (адсорбент), определяют изменение концентрации полимера в растворе, а также вес раствора. Затем в колбу вводят следующий образец однородно-пористого материала с большим диаметром пор. Содержимое колбы снова перемешивают и нагревают. Аналогичные операции проделывают к для других образцов макромолекулярных сит с еще большим диаметром пор. Количество осажденного на внутренних

стенках пор полимера определяют по формуле

(Со-С)„,(1)

где Со п С - исходная и конечная концентрация полимера, мг/г; т - вес раствора полимера, г. Молекулярный вес определяют из размера макромолекулярного клубка, гидродинамический диаметр которого приравнивают к поперечнику пор и определяют по следующей формуле:

0, (,(2)

где г) -характеристическая вязкость;

Ф - константа Флори, равная 2,1 10 см, Дг - гидродинамический диаметр клубка

макромолекул полистирола, М - молекулярный вес. В табл. 1 приведены результаты определения МВР полистирола с М. 290000.

В табл. 2 приведены данные для полистирола с Ж 43000.

Таблица I

На фиг. 1 приведена зависимость молекулярного веса полистирола от гидродинамического диаметра клубка макромолекул полимера Дг. На оси абсцисс дана шкала d - значение поперечника пор макромолекулярных сит, в которые проникают макромолекулярные клубки с .

Если не известна для данного полимера константа Флори, молекулярный вес каждой фракции можно определить стандартными методами. При этом осаждают в порах каждого образца макромолекулярных сит полимер, который потом экстрагируют в аппарате Сокслета.

На фиг. 2 приведены интегральные кривые МВР, вычисленные из данных турбодиметрического титрования (кривая 3), методом осаждения из толуольного раствора метаноТаблица 2

лом (кривая 2) и предлагаемым способом - адсорбацней макромолекулярными ситами (кривая 1).

Предмет изобретения

Способ определения молекулярно-весового распределения полимеров путем последовательного удаления из раствора полимера его фракций с различным молекулярным весом с последующим определением молекулярного веса каждой фракции и ее относительного содержания в полимере, отличающийся тем, что, с целью повышения точности анализа, фракции полимера удаляют при помощи ненабухающих однородно-пористых твердых тел, селективно адсорбирующих эти фракции, например при помощи силохромов или пористых стекол.

1Б

/4

12

MB // Фиг .2