Полимеризация капролактама
2.Объекты исследований
Сырьем для получения магнитопласта являются: -капролактам, вода, фосфорная кислота и сплав Nd-Fe-B.
Капролактам
Капролактам − ГОСТ 7850-86
NH(CH2)5CO
Свойства капролактама представлены в табл. .
Таблица 1
Показатели свойств |
Капролактам |
Внешний вид |
Кристаллы белого цвета |
Молекулярная масса, г/моль |
113 |
Температура плавления, 0С |
68÷70 |
Температура кипения, 0С |
262 |
Плотность, кг/м3 |
1476 |
-капролактам хорошо растворим в воде (525 г в 100 г Н2О), спирте, эфире, бензоле, плохо – в алифатических углеводородах.
Вода дистиллированная
Вода дистиллированная (H2O) – ГОСТ 6709 - 72
Фосфорная кислота
Фосфорная кислота-Н3РО4
Таблица 2
Показатели свойств |
Фосфорная кислота |
Внешний вид |
Бесцветные кристаллы |
Молекулярная масса, г/моль |
98 |
Температура плавления, 0С |
42,35 |
Температура кипения, 0С |
864 |
Плотность, кг/м3 |
1,87 |
Сплав Nd-Fe-B
Сплав Nd-Fe-B производится ГУП НТЦ «ВНИИНМ имени академика А.А. Бочвара» г.Москва
Свойства интерметаллического сплава Nd-Fe-B представлены в табл.
Таблица 3
Показатели свойств |
Nd-Fe-B | |
Химический состав, % |
Nd |
20÷25 |
B |
1,0÷1,6 | |
Nb |
4,0÷6,0 | |
Fe |
67,4÷75,0 | |
Плотность, кг/м3 |
7600 | |
Размер частиц, мкм |
0,05-0,2 | |
Остаточная магнитная индукция, Тл |
0,81 | |
Коэрцитивная сила по намагничиванию, кА/м |
1048 | |
Коэрцитивная сила по индукции, кА/м |
504 | |
Максимальное энергетическое произведение |
101 |
3. МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА
3.1. Синтез поликапроамида из ε-капролактама
ε-Капролактам растирают в фарфоровой ступке (измельчение капролактама следует проводить достаточно быстро, т.к. вещество гигроскопично). В предварительно взвешенную посуду берут навеску капролактама с точностью до 0,0002 г., с помощью микропипетки вводят расчётное количество катализатора и плотно закрывают. Затем помещают емкость в термошкаф при температуре 250±50С для полимеризации капролактама.
После завершения процесса полимеризации емкость с полимером охлаждают, осторожно вскрывают и визуально оценивают степень полимеризации по следующим признакам: при невысокой степени полимеризации полимер имеет вид твёрдого хрупкого продукта, при высокой степени полимеризации ─ продукт твёрдый и упругий.
Определение низкомолекулярных соединений
Для определения выхода полимера навеску, извлечённую из ампулы, измельчают, взвешивают с точностью до 0,0002 г и помещают в колбу, снабжённую обратным холодильником. В колбу добавляют 100 мл дистиллированной воды и кипятят в течение 2 часов. После удаления мономера и низкомолекулярных примесей отмытый осадок отфильтровывают, высушивают до постоянной массы, взвешивают. Выход полимера рассчитывают по формуле:
Х = (m1 / m0)*100 %,
где m1 – навеска полимера до кипячения, г;
m0 – навеска полимера после кипячения, сушки, г;
Определение вязкости
Вискозиметр предварительно промывают смесью концентрированной серной кислоты и насыщенного водного раствора двухромовокислого калия в равных частях, которая подаётся через воронку с обеззоленным фильтром. Обработку проводят в течение нескольких часов, после чего вискозиметр промывают дистиллированной водой и ацетоном и сушат в термостате при 80 – 900С. Между отдельными определениями вискозиметр промывают растворителем, затем ацетоном и сушат в термостате.
Навеску 0,25 г полимера взвешивают на аналитических весах с погрешностью не более 0,0002 г в предварительно градуированной при 25 0С мерной колбе ёмкостью 50 мл (пикнометр).
Из бюретки в колбу приливают около 40 мл растворителя (муравьиной кислоты), содержимое перемешивают круговым движением колбы, чтобы избежать образования комков, затем колбу закрывают пробкой и при периодическом встряхивании продолжают растворение при 80 – 850С в течение 0,5 – 1 часа до полного растворения полимера.
Полученный раствор полимера охлаждают до (25 ± 0,1)0С, доводят растворителем до метки и тщательно перемешивают.
Вискозиметр устанавливают в стеклянный термостат таким образом, чтобы верхняя метка на измерительном шарике находилась приблизительно на 20 мм ниже уровня воды в термостате, а ось трубки с капилляром находилась в строго вертикальном положении.
Раствор полимера фильтруют через воронку со стеклянным фильтром (фильтр Шота) или обеззоленным фильтром в трубку вискозиметра с широким горлом до установления уровня раствора между двумя метками заполнения в нижней части вискозиметра.