МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ и СВОЙСТВ ПОЛИМЕРОВ

Анализ полимеров термическими методами

Особое значение для быстрого анализа полимеров имеет тер­мическое поведение пробы [2]. Простой способ сжигания в пламени горелки употребляется для доказательства наличия натрия, стронция,

Галогенов. Окрашенное пламя настолько красиво, что знаменитый не­мецкий химик Роберт Вильгельм Бунзен - изобретатель лабораторной газовой горелки - в конце своей деятельности занялся только поиском новых "цветных огней" и изобрел эмиссионный спектральный анализ.

Для определения горючести малое количество исследуемого вещества на шпателе вносят на 10-15 с в пламя горелки Бунзена и на­блюдают поведение при горении внутри и вне пламени (табл. 2.1). Одновременно можно провести пробу Бейльштейна на наличие гало­генов: в пламени спиртовки прокаливают петлю из медной проволоки, которая при этом покрывается оксидом меди. Петлю охлаждают, об­макивают в анализируемое вещество и помещают в бесцветную зону пламени горелки. Летучие галогениды меди окрашивают пламя в чис­то-зеленый цвет при наличии иода, в голубовато-зеленый - при нали­чии хлора или брома. Таблица 2.1

Некоторыми критериями характера горения, по которым мож­но определить тип полимера, являются [3]:

■ горит он или нет; полимер полностью сгорает или же образуется обугленный остаток;

■ наблюдается ли дымовыделение и образуются ли газообразные продукты горения и какова плотность дыма;

■ поведение полимера после его удаления из источника огня (само­затухание, поддержка горения и др.);

■ плавится полимер или полностью сгорает и т. д.

Так, хорошая горючесть при постепенном плавлении и харак­терный парафиновый запах характеризуют полиолефины;при горении полиэтилена и полипропилена образуется воскоподобная масса. Сильно коптящее пламя характеризует ароматические структуры, а запах горящего рога - азотсодержащее соединение. Относительно лег­ко установить наличие ноливинил хлорид а (ПВХ), в этом случае на­блюдается устойчивый запах соляной кислоты, проба горит очень плохо, поверхность закопчена, при выносе из пламени затухает. На присутствие поликарбоната во многих случаях указывает типичный фенольный запах. Политетрафторэтилен разлагается с образованием обугленного остатка, целлюлоза горит аналогично бумаге или дереву.

По методу Lassaigne примерно 100 мг пробы полимера вместе с таким же количеством нарезанного металлического натрия поме­щают в микропробирку и нагревают, пока не расплавится натрий, за­тем добавляют ещё несколько мг пробы и нагревают до красного ка­ления. Раскалённую стеклянную пробирку вносят в химический ста­кан, куда предварительно налито 25 мл воды, при этом пробирка рас­трескивается. Продукты реакции переходят в раствор, непрореагиро - вавший металл взаимодействует с водой. Полученный водный раствор нагревают 1 мин при кипячении, фильтруют и затем применяют его в качестве рабочего раствора. В полученном растворе качественно оп­ределяют наличие гетероатомов - галогенов и азота. Так, если при до­бавлении к раствору раствора нитрата серебра наблюдается образова­ние азотной кислоты и белого хлопьевидого осадка, который вновь растворяется при введении аммиака, это поведение характерно для С1.

Тест на серу проводят со свинцово-ацетатной бумагой; для определе­ния азота следует многократно повторить тест с берлинской лазурью.

Для пиролизного исследования 10-20 мг пробы осторожно на­гревают в микропробирке, чтобы избежать быстрого разложения. При появлении паров определяют их запах и значение рН смачиванием универсальной индикаторной бумаги на выходе из пробирки. При пи­ролизе происходит расщепление полимерных цепей и образуются специфические продукты, которые можно разделить путём химиче­ского анализа или определить с помощью простого теста по значени­ям рН паров, образующихся при пиролизе. Полимеры разделяют на две группы (табл.2.2): часть полимеров выделяет кислые пары (рН от 0 до 5), в то время как большая часть - нейтральные (рН 6-8).

— ~ Таблица 2.2