Физические методы исследования полимеров. Шестаков А.С. - 72 стр.

UptoLike

Составители: 

72
тетического каучука определяется состав этилен-пропиленовых сополиме -
ров (СКЭП) и тройных сополимеров (СКЭПТ), в состав которых, кроме
этилена и пропилена, входит дициклопентадиен или этилиденнорборнен.
При анализе этих каучуков в пирограммах стандартных сополимеров вы-
деляют пики мономеров , рассчитывают их площади и строят градуировоч -
ную зависимость отношения площадей хроматографических пиков S
1
/S
2
от
содержания звеньев одного из мономеров .
Третьей областью применения ПГХ в исследованиях высокомолеку -
лярных соединений является оценка структуры макромолекул полимеров.
Это основано на том, что метод ПГХ чувствителен не только к составу со -
полимера, но и к его микроструктуре . Это понятно, так как при пиролизе
разрыв химических связей происходит не только по границам исходных
мономерных звеньев. Поэтому пирограммы, например, для статистических
сополимеров в общем случае не идентичны пирограммам механических
смесей гомополимеров, а пирограммы блок-сополимеров соответствуют
или близки пирограммам механических смесей того же состава. Этот ре -
зультат не является неожиданным, так как число стыков в блок-
сополимере мало по сравнению с числом звеньев в гомоцепи . Поэтому
процесс пиролиза сополимеров этого типа можно рассматривать как пиро-
лиз гомополимеров. Таким образом по пирограммам сополимера можно
делать вывод о его блочном или статистическом строении.
С помощью ПГХ можно определить микроструктуру полибутадие -
нов . При полимеризации бутадиена его молекулы могут присоединяться
либо в положении 1,4, либо в положении 1,2. В последнем случае получа-
ется остаточная ненасыщенность винильного типа. Долю этих звеньев в
полибутадиене можно определить методом ПГХ, измеряя отношение эти-
лена к 1,3-бутадиену это газы, выделяющиеся при пиролизе .
При изучении строения соединений часто применяют гидрогениза-
ционный пиролиз, когда в качестве газа-носителя используется водород.
При этом образующиеся летучие продукты гидрируются до предельных
углеводородов, что облегчает их разделение и идентификацию . Гидрогени-
зационный пиролиз был применён для определения порядка чередования
мономерных звеньев и характера их присоединения («голова к голове»,
«голова к хвосту»).
Появление хромато-масс- спектрометрии открыло широкие возмож -
ности для решения задачи установления структуры. Использование высо -
коэффективных капиллярных хроматографических колонок и масс-
спектрометра в качестве детектора позволяет разделять и идентифициро-
вать тяжелые , относительно высокомолекулярные продукты пиролиза, со -
держащие несколько мономерных звеньев, которые в данном случае наи-
более информативны.
4.2. Обращённая газовая хроматография
Обращённая газовая хроматография представляет собой хромато-
графический метод, в котором неподвижной фазой является полимер и
                                          72
т е т ич е ского кауч ука опре де ляе т ся сост ав эт иле н-пропиле нов ых сополиме -
ров (С К Э П) и т ройных сополиме ров (С К Э ПТ ), в сост ав кот орых, кроме
эт иле на и пропиле на, в ходит диц иклопе нт адие н или эт илиде ннорборне н.
При анализе эт их кауч уков в пирограммах ст андарт ных сополиме ров в ы-
де ляю т пики мономе ров , рассч ит ыв аю т их площади и ст роят градуиров оч -
ную зав исимост ь от нош е нияплощаде й хромат ографич е ских пиков S1/S2 от
соде рж аниязв е нье в одного из мономе ров .
          Тре т ье й област ью приме не ния ПГ Х в иссле дов аниях в ысокомоле ку-
лярных сое дине ний яв ляе т ся оц е нка ст руктуры макромоле кул полиме ров .
Э т о основ ано на т ом, ч т о ме т од ПГ Х ч ув ст в ит е ле н не т олько ксост ав у со-
полиме ра, но и ке го микрост руктуре . Э т о понят но, т аккакпри пиролизе
разрыв химич е ских св язе й происходит не т олько по границ ам исходных
мономе рных зв е нье в . Поэт ому пирограммы, наприме р, дляст ат ист ич е ских
сополиме ров в обще м случ ае не иде нт ич ны пирограммам ме ханич е ских
сме се й гомополиме ров , а пирограммы блок-сополиме ров соот в е т ст в ую т
или близки пирограммам ме ханич е ских сме се й т ого ж е сост ав а. Э т от ре -
зульт ат не яв ляе т ся не ож иданным, т ак как ч исло ст ыков в блок-
сополиме ре мало по срав не нию с ч ислом зв е нье в в гомоц е пи. Поэт ому
проц е сс пиролиза сополиме ров эт ого т ипа мож но рассмат рив ат ь какпиро-
лиз гомополиме ров . Таким образом по пирограммам сополиме ра мож но
де лат ь в ыв од о е го блоч ном или ст ат ист ич е ском ст рое нии.
          С помощью ПГ Х мож но опре де лит ь микрост руктуру полибут адие -
нов . При полиме ризац ии бут адие на е го моле кулы могут присое динят ься
либо в полож е нии 1,4, либо в полож е нии 1,2. В после дне м случ ае получ а-
е т ся ост ат оч ная не насыще нност ь в инильного т ипа. Д олю эт их зв е нье в в
полибут адие не мож но опре де лит ь ме т одом ПГ Х, изме ряя от нош е ние эт и-
ле на к1,3-бут адие ну – эт о газы, в ыде ляю щие сяпри пиролизе .
          При изуч е нии ст рое ния сое дине ний ч аст о приме няю т гидроге низа-
ц ионный пиролиз, когда в кач е ст в е газа-носит е ля используе т ся в одород.
При эт ом образую щие ся ле т уч ие продукты гидрирую т ся до пре де льных
угле в одородов , ч т о обле гч ае т ихразде ле ние и иде нт ификац ию . Г идроге ни-
зац ионный пиролиз был приме нё н для опре де ле ния порядка ч е ре дов ания
мономе рных зв е нье в и характе ра их присое дине ния («голов а кголов е »,
«голов а кхв ост у»).
          Появ ле ние хромат о-масс-спе ктроме т рии от крыло ш ирокие в озмож -
ност и для ре ш е ния задач и уст анов ле ния ст руктуры. И спользов ание в ысо-
коэффе ктив ных капиллярных хромат ографич е ских колонок и масс-
спе ктроме т ра в кач е ст в е де т е ктора позв оляе т разде лят ь и иде нт ифиц иро-
в ат ь т яж е лые , от носит е льно в ысокомоле кулярные продукты пиролиза, со-
де рж ащие не сколько мономе рных зв е нье в , кот орые в данном случ ае наи-
боле е информат ив ны.

     4.2. Об р а щённа я га зо ва я хр о ма то гр а ф ия
     О бращё нная газов ая хромат ография пре дст ав ляе т собой хромат о-
графич е ский ме т од, в кот ором не подв иж ной фазой яв ляе т ся полиме р и