1.3 Polymeranaloge Umsetzung

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Labor Makromolekulare Chemie
Versuch Nr. 1
Brodbeck, Kränzler, Mocken
BCK 5-01
Polymeranaloge Umsetzung von
Polyvinylacetat zu Polyvinylalkohol
Markus Brodbeck, Martin Kränzler, Anno Mocken
Ausgabedatum:
24.11.2003
Protokolldatum:
19.01.2004
Inhaltsverzeichnis:
1. Theoretische Grundlagen .......................................................... 2
1.1 Herstellung von PVAc ............................................................................... 2
1.2 Eigenschaften und Verwendung ............................................................. 2
1.2.1 Polyvinylalkohol ............................................................................................................ 2
1.2.2 Polyvinylacetat............................................................................................................... 3
1.3 Polymeranaloge Umsetzung .................................................................... 3
1.4 Reaktionsmechanismus ........................................................................... 4
1.4.1 Teil 1: Verseifung PVAc zu PVA.................................................................................. 4
1.4.2 Teil 2: Reacetylierung von PVA zu PVAc .................................................................... 5
2. Praktischer Teil ............................................................................ 6
2.1 Arbeitsvorschrift ........................................................................................ 6
2.1.1 Verwendete Chemikalien ............................................................................................... 6
2.1.2 Verwendete Geräte ........................................................................................................ 6
2.1.3 Versuchsanleitung .......................................................................................................... 6
2.1.4 Abweichungen von der Versuchsvorschrift ................................................................... 7
2.2 Versuchsdurchführung ............................................................................. 7
2.3 Chemikalienumgang und Entsorgung ................................................... 8
3. Versuchsauswertung .................................................................. 8
3.1 Auswaage .................................................................................................... 8
3.2 Beschreibung des Produkts .................................................................... 8
3.3 Produktüberprüfung .................................................................................. 9
3.3.1 Viskositätsbestimmung .................................................................................................. 9
3.3.2 Molmassenbestimmung ................................................................................................. 9
3.3.3 Acetylierungsgrad ........................................................................................................ 11
3.3.4 IR-Auswertung des PVA ............................................................................................. 12
3.3.5 Löseversuche mit PVAc und PVA .............................................................................. 13
3.3.6 Zusammenfassung ....................................................................................................... 13
4.
5.
6.
7.
Beobachtungen .......................................................................... 14
Diskussion ................................................................................... 14
Literatur ........................................................................................ 15
Anhang.......................................................................................... 16
1
Labor Makromolekulare Chemie
Versuch Nr. 1
1.
Theoretische Grundlagen
1.1
Herstellung von PVAc
Brodbeck, Kränzler, Mocken
PVAc wird aus Vinylacetat durch Polymerisation gewonnen. (s. Versuch BCK 3-07)
1.2
Eigenschaften und Verwendung
1.2.1 Polyvinylalkohol

in wasserfreiem Zustand spröde. Die Sprödigkeit wird verringert durch
- den Gehalt an Acetylgruppen
- durch Wasseraufnahme, da dieses als Weichmacher wirkt

in Wasser löslich, in sämtlichen organischen Lösungsmitteln unlöslich
Anwendungen:
Schutzkolloid, Verdickungsmittel, Filme
Wasserlösliche Verpackungen
Fasern (wasserempfindlich aber hohe mechanische Eig.)
Ölfeste Schläuche, Membranen, Dichtungen
Polyvinylalkohol ist nicht durch die Polymerisation von Vinylalkohol zugänglich, da
das Keto-Enol-Gleichgewicht zwischen Vinylalkohol und Acetaldehyd ganz auf der
Seite des Aldehyds liegt:
H
H2C
CH
OH
H3C
C
O
Man polymerisiert deshalb Derivate des Vinylalkohols (hier Polyvinylacetat), die dann
durch polymeranaloge Umsetzung in den Polyvinylalkohol überführt werden. Im
Allgemeinen wird das Polymere durch alkalische Hydrolyse (siehe 1.4) oder
Methanolyse von Polyvinylacetat gewonnen.
2
Labor Makromolekulare Chemie
Versuch Nr. 1
Brodbeck, Kränzler, Mocken
1.2.2 Polyvinylacetat
 amorpher Thermoplast

gut löslich
- Lösungsmittel: Ketone, Ester, niedere Alkohole, Chlorkohlenwasserstoffe
- geringere Löslichkeit in Butanol, Xylol und Tetrachlorkohlenstoff
- Nichtlöser: Wasser, höhere Alkohole, Öle, Fette, Wachse, Crackbenzin
 PVAc ist bei Raumtemperatur hart und spröde, hat aber eine niedrige
Glastemperatur und wird bei 40 – 50°C weich und klebrig. Verwendung findet es
daher als Binde- und Klebemittel
1.3
Polymeranaloge Umsetzung
Bei Umsetzungen niedermolekularer Stoffe an makromolekularen Stoffen entstehen
Makromoleküle
mit
unverändertem
Polymerisationsgrad
aber
verändertem
Molekulargewicht. Man kann sagen, daß an den reaktiven Stellen entlang der
Molekülkette die Endgruppen verändert werden. So wird z.B. im Idealfall bei der
quantitativen Veresterung von Polyvinylalkohol zu Polyvinylacetat zwar das
Molekulargewicht des Grundbausteins und damit das mittlere Molekulargewicht
verändert, nicht aber der Polymerisationsgrad. Man nennt solche Umsetzungen, bei
denen das Makromolekül erhalten bleibt, polymeranaloge Umsetzungen. Bei der
polymeranalogen Umsetzung wird zwischen mehreren möglichen Reaktionsarten
unterschieden.
Eine mögliche Art der polymeranalogen Umsetzung ist die Beibehaltung der
Grundkette des Makromoleküls, d. h., es werden nur die Verzweigungen der Ketten
chemisch verändert, d.h. der durchschnittliche Polymerisierungsgrad wird nicht
verändert, nur die durchschnittliche Molekularmasse ändert sich.
Eine andere Art der polymeranalogen Umsetzung geht mit dem Kettenabbau einher,
wobei häufig beide Fälle gleichzeitig eintreten.
Eine weitere Möglichkeit der polymeranalogen Umsetzung ist die Vergrößerung der
Makromoleküle, dieser Reaktionen bedient man sich beispielsweise bei der
Herstellung von Pfropfpolymeren.
Bei der polymeranalogen Umsetzung herrschen dabei kompliziertere Verhältnisse,
als bei „normalen“ organischen Reaktionen. Probleme bereiten z. B. die Abtrennung
der reagierten von der noch nicht umgesetzten Komponente, sie ist hier nicht
3
Labor Makromolekulare Chemie
Versuch Nr. 1
Brodbeck, Kränzler, Mocken
möglich. Ein weiteres Problem bei der polymeranalogen Umsetzung ist die
Löslichkeit der E- und Produkte. Man spricht hier von der Güte des Lösungsmittels.
Während der Reaktion kann sich die Güte des Lösemittels ändern, so daß das
Produkt u. U. ausfallen kann. Ebenfalls ein Rolle spielt die Statistik bei Reaktionen,
bei denen sich zwei benachbarte Grundbausteine des Moleküls beteiligen. Hier ist
maximal ein Umsatz von 86,5 % aller Grundbausteine möglich.
Ein weiterer Aspekt betrifft die Reaktionsgeschwindigkeit. Sie kann je nach Reaktion
mit fortschreitender Reaktion ansteigen, abfallen oder konstant bleiben.
In dem Fall der obigen Reaktion steigt sie mit steigendem Umsatz, da sich die OH Ionen an den bereits verseiften Molekülteilen über Wasserstoffbrückenbindungen
anlagern können, um so den benachbarten, noch nicht verseiften Molekülteil, besser
katalysieren zu können.
Bei den oben genannten Verbindungen unterscheiden sich Ausgangs- und
Reaktionsprodukt in ihren Eigenschaften, z.B. in ihrer Löslichkeit. Der durch
Verseifung
erhaltene
Polyvinylalkohol
lässt
sich
wieder
zu
Polyvinylacetat
reacetylieren. Man erhält theoretisch das Ausgangsprodukt zurück.
1.4
Reaktionsmechanismus
1.4.1 Teil 1: Verseifung PVAc zu PVA
Die Base OH- greift das Carboxyl-C-Atom electrophil an, dabei entsteht ein sp3hybridisiertes C-Atom.
CH CH2
O COCH3
+ Na+(aq) OH(aq)
n
CH
OH
O
CH2
+
n
H3C C
+
O(aq) Na(aq)
Polyvinylacetat ist ein Ester, der durch Natronlauge verseift werden kann. Man erhält
so den Polyvinylalkohol. Eine direkte Darstellung von Polyninylalkohol ist noch nicht
realisiert, da der monomere Vinylalkohol sehr instabil ist und leicht zu Acetaldehyd
isomerisiert.
Es folgt die Abspaltung des Esters und die Regeneration des Katalysators:
4
Labor Makromolekulare Chemie
Versuch Nr. 1
H H
Brodbeck, Kränzler, Mocken
H H
R C C R
R C C R
+
H O
O
H
HO C O
H O
O
HO C O
+
+
R
OH
H
R
1.4.2 Teil 2: Reacetylierung von PVA zu PVAc
Reaktionsgleichung:
HC
CH
3
CH
+
2
HC
OH
3
C
O
O
C O
O
CH
O
2
HC
3
C
COCH
OH
3
n
n
Essigsäureanhydrid
PVA
+
CH
PVAc
Essigsäure
Reaktionsmechanismus:
Bei der Veresterung von Polyvinylalkohol mit Essigsäureanhydrid kommt es zur
Anlagerung
des
Sauerstoffs
der
OH-Gruppe
an
einen
der
beiden
Carboyxlkohlenstoffe des Essigsäureanhydrids. Dabei wird die Anhydridbindung
gespalten und ein Proton auf den Acetatrest übertragen. Die bei dieser Reaktion
entstehende Essigsäure wird durch das zugegebene Pyridin in Form eines Salzes
abgefangen.
O
HC
3
C
OH N
Dieses Salz ist im wasserfreien Medium beständig und zerfällt schnell bei Zugabe
von Wasser. Durch diese Salzbildung wird die Möglichkeit ausgeschlossen, daß der
entstandene Ester hydrolysiert.
Das Pyridin ist im Acetylierungsreagenz enthalten.
Das Acetylierungsreagenz besteht im Volumenverhältnis 1:10:10 aus:
- Pyridin
- Essigsäureanhydrid
- Essigsäure
Dieselbe Reaktion wird verwendet bei der Bestimmung der Hydroxylgruppen nach
Verley.
5
Labor Makromolekulare Chemie
2.
Praktischer Teil
2.1
Arbeitsvorschrift
Versuch Nr. 1
Brodbeck, Kränzler, Mocken
2.1.1 Verwendete Chemikalien
Polyvinylacetat
Methanol
Natriumhydroxid 1 % in Ethanol gelöst
2.1.2 Verwendete Geräte
250 mL Dreihalskolben
Metall - Flügelrührer
Glykol-Heizbad
Kontaktthermometer
Rührermotor
Rührhülse
Thermometer
Rückflusskühler
2.1.3 Versuchsanleitung
2.1.3.1 Verseifung von PVAc zu PVA
In einem 500 mL- Dreihalskolben mit Rührer, Rückflußkühler und Tropftrichter
werden 50 mL einer 1 %- igen methanolischen Natronlauge im Wasserbad auf 50 °C
erhitzt. Hierbei läßt man unter kräftigen Rühren innerhalb von 30 min 15 g
Polyvinylacetat in 100 ml Methanol zutropfen. Die Umesterung setzt sofort ein, wie
an dem ausfallendem Polyvinylalkohol feststellbar ist. Nach beendeter Zugabe wird
noch 30 min weitergerührt. Anschließend folgt das Absaugen und Waschen des
pulvrigen Niederschlages mit Methanol und das Trocknen im Vakuum bei 30 - 40 °C.
6
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Versuch Nr. 1
Brodbeck, Kränzler, Mocken
2.1.3.2 Reacetylierung des PVAc mit Acetylierungsreagenz
Man erhitzt 5,0 g des erhaltenen Polyvinylalkohol, mit 75 ml Acetylierungsreagenz
(das Acetylierungsreagenz besteht aus Pyridin, Essigsäureanhydrid, Essigsäure im
Volumenverhältnis 1:10:10) in einem 100 ml Rundkolben unter Rückfluß auf einem
Glycolbad 24h lang bei 100°C im Dauerversuchsraum. Das Lösungsmittel wird im
Rotationsverdampfer unter Vakuum abdestiliert. Man testet das Produkt auf
Fällbarkeit im Wasserbad mit einem Glasstab. Die erhaltene Polyvinylacetatlösung
wird unter energischem Rühren aus Methanol in Wasser umgefällt. Das viskose
Reaktionsprodukt wird mit heißem Wasser gegen Methylorange neutral gewaschen.
Danach wird das Reaktionsprodukt im Vakuumtrockenschrank bei 70 °C und 400 bis
500
Torr
bis
zur
Gewichtskonstanz
getrocknet.
Man
bestimmt
den
Polymerisationsgrad M mit Hilfe eines Ubbelohde Viskosimeters.
2.1.4 Abweichungen von der Versuchsvorschrift
Praktisch durchgeführt wurde nur Teil1 Verseifung von PVAc zu PVA.
Vorlage:
50 mL 1 %- ige methanolische Natronlauge im 250 mL DHK
Zugabe:
15,06g PVAc, gelöst in 100 mL 1 %- iger methanolischer Natronlauge
milchig trübe Lösung
Nach Abkühlen, wurde versucht, das PVA abzunutschen, allerdings verstopft der
Filter. Die Filtration mit einem Faltenfilter blieb erfolglos.
Das PVA in der Lösung wurde sedimentiert und anschließend das überstehende
Methanol abgegossen. Das noch sehr flüssige PVA wurde anschließend auf einem
Filter ausgebreitet und im Vakuumschrank zusammen mit dem restlichen gefilterten
PVA bei 30 - 40 °C getrocknet. Da die Aufbereitung des PVA solche Schwierigkeiten
bereitete wurde der Versuch mit Substanz - PVAc wiederholt. (s. Kap.4 u.5)
2.2
Versuchsdurchführung
Man verwendet als Ausgangssubstanz das (Emulsions -) Polyvinylacetat aus dem
vorgegangenen Versuch BCK 3-07. Zur Wiederholung das Substanz PVAc. Der
Wiederholungsversuch wurde gemeinsam mit Gruppe 2 durchgeführt.
7
Labor Makromolekulare Chemie
2.3
Versuch Nr. 1
Brodbeck, Kränzler, Mocken
Chemikalienumgang und Entsorgung
Erforderliche Schutz- und Vorsichtsmaßnahmen beim Umgang mit den eingesetzten
Chemikalien
sowie
Stoffinformationen
und
Entsorgungshinweise
sind
dem
Sicherheitsdatenblatt im Anhang zu entnehmen.
Pyridin- / Methanolhaltige wässrige Lösung der Produktfällung im Sammelgefäß für
halogenfreie organische Lösungsmittel.
3.
Versuchsauswertung
3.1
Auswaage
PVA1 = PVA aus Emulsions PVAc von BCK 3-07
PVA2 = PVA aus Substanz PVAc. (Vgl Gruppe 2)
Auswaage:
Substanz
Molmasse
Einwaage
Einwaage
[g/mol]
in g
in mol
PVAc 1
243129
15,06
6,2*10-5
PVAc 2
Nicht bekannt 15,00
----------
Auswaage an PVA1:
2,48g
Auswaage an PVA2:
7,04g
3.2
Beschreibung des Produkts
PVA1: Weiße bis leicht bräunliche, teilkristalline, spröde Substanz.
PVA2: Weiße, reine Flocken.
8
Labor Makromolekulare Chemie
3.3
Versuch Nr. 1
Brodbeck, Kränzler, Mocken
Produktüberprüfung
3.3.1 Viskositätsbestimmung
1g des Syntheseprodukts werden in 100ml entionisiertem Wasser gelöst, um durch
die Bestimmung der Grenzviskosität der Lösung nach Staudinger eine Aussage über
das mittlere Molekulargewicht machen zu können.
Zuerst stellt man mit entionisiertem Wasser die Zeit t0 im Ubbelohde - Viskosimeter
fest (minimal 3 Durchläufe, bis ein representatives Zeitmittel erkennbar ist) und läßt
dann mehrmals die Testlösung passieren. (Ebenfalls bis ein representatives
Zeitmittel erkennbar ist.) Diese ist zuvor mit einer Glasfritte gereinigt worden. Eine
sorgfältige Behandlung und anschließende Reinigung der Kapillare ist unerlässlich.
3.3.2 Molmassenbestimmung
Gelöstes Polymer erhöht die Viskosität eines Lösungsmittels deutlich um so mehr, je
höher sein Molekulargewicht ist. Es wird darum die relative Viskositätserhöhung
bestimmt.
sp
= spezifische Viskosität

= Viskosität der Polymerlösung
o
= Viskosität des Lösungsmittels
sp 
  0
0
Auch über die Durchlaufzeiten t (Lösung) und to (Lösungsmittel) kann die spezifische
Viskosität berechnet werden.
Messwerte Durchlaufzeiten:
LSM (Wasser) [s]
93,12
93,13
93,13
93,15
93,10
MW: 93,13
PVA1 [s]
PVA2[s]
135,53
135,62
135,99
135,87
135,85
155,77
156,73
157,25
157,54
157,89
MW: 135,77
MW: 157,04
9
Labor Makromolekulare Chemie
Versuch Nr. 1
Brodbeck, Kränzler, Mocken
Folgende Werte werden für die Berechnung der relativen Viskosität und der daraus
erhaltenen Molmassen von PVA in Wasser verwendet.
Kapillare
I
Temperatur 25 °C

0,5
Km
3,00*10-1
c
0,01 g/cm³
Je höher das Molekulargewicht des Polymeren ist, um so höher ist die Viskosität
eines Lösemittels in dem das Polymer gelöst ist.
Die spezifische Viskosität kann über die Durchlaufzeit des reinen Lösemittels (t0) und
die Durchlaufzeit der Lösung (t) berechnet werden.
spez. 
t  t0
t0
Die Grenzviskosität kann mittels der Gleichung von Schulz und Blaschke nach einer
 
 spez. / c
K = 0,3
1  K    spez.
Messung berechnet werden.
Das erhaltene Ergebnis der Grenzviskosität wird nun in die Gleichung von Kuhn
eingesetzt und nach Umformen der Gleichung kann das mittlere Molekulargewicht
berechnet werden.
10
Labor Makromolekulare Chemie
Versuch Nr. 1
Brodbeck, Kränzler, Mocken
Angabe der spezifischen und der Grenzviskosität:
spez. Viskosität [

1
0,4554
40,07
2
0,4562
40,13
1
0,6728
55,98
3
0,4602
40,44
2
0,6829
56,68
4
0,4586
40,31
3
0,6885
57,06
5
0,4592
40,36
4
0,6913
57,25
MW
0,4579
40,26
5
0,6959
57,57
MW
0,6863
56,91
PVA1
PVA2
spez. Viskosität [

mL/g]
Angabe der erhaltenen mittleren Molmasse und des Polymerisationsgrades:
   K m  M 
 
M 
M    / K m
Km
Molmasse
Polymerisations- Molmasse [g/mol] Polymerisations-
[g/mol] PVA1
grad PVA1
PVA 2
grad PVA2
1
17839
412
34820
791
2
17895
407
35695
811
3
18170
413
36181
822
4
18059
410
36420
828
5
18098
411
36828
837
MW
18012
409
35987
818
3.3.3 Acetylierungsgrad
Der Acetylierungsgrad ist die zur Verseifung der restlichen Acetylgruppen in 1 g PVA
erforderliche Menge Kalilauge. Er gibt an wie viel Acetatgruppen sich nach der
Verseifung des PVAc noch am PVA befinden.
Man wägt etwa 1,0 g des Polymers in zwei Erlenmeyerkolben von 250 mL Inhalt ein
und pipettiert 25 mL einer 0,5 molaren, alkoholischen Kalilauge hinzu. In einen dritten
Kolben gibt man dieselbe Menge zur Blindbestimmung hinein. Danach versieht man
die Kolben mit Rückflußkühlern und erhitzt 1 h lang auf dem Wasserbad. Nach der
angegebenen Zeit titriert man den Inhalt der Kolben, ohne sie abzukühlen, mit 0,5
molarer Salzsäure gegen Phenolphtalein „auf farblos“.
11
Labor Makromolekulare Chemie
Versuch Nr. 1
Brodbeck, Kränzler, Mocken
Der Acetylierungsgrad ist gleich der Verseifungszahl und ergibt sich aus folgender
Formel:
VZ 
mit
a
b
=
=
T
g
=
=
(a  b)  T  1000  0,028
g
Menge der verbrauchten Salzsäure der Blindbestimmung [mL]
Menge der verbrauchten Salzsäure der eigentlichen Bestimmung
[mL]
Titer der Salzsäure in g KOH /mL (0,901559)
Substanzeinwaage [g]
Verbrauch Salzsäure bei Blindwertbestimmung a = 48,15 mL
PVA1:
Einwaage / g
b: Verbrauch HCl / mL
Acetylierungsgrad
42,7
42,7
Mittelwert:
137,63
137,55
138
b: Verbrauch HCl / mL
Acetylierungsgrad
43,4
43,1
Mittelwert:
119,61
127,21
123
0,9996
1,0002
PVA2:
Einwaage / g
1,0025
1,0021
Ergebnis: PVA2 ist stärker verseift als PVA1
3.3.4 IR-Auswertung des PVA
3.3.4.1 Grundlagen
Wird ein Molekül oder eine Atomgruppe einer infraroten Strahlung (800 bis 106nm)
ausgesetzt, so werden diese Gruppen in Schwingungen versetzt. Man unterscheidet
hierbei zwischen Valenzschwingungen (asymmetrische und symmetrische), die eine
höhere Anregungsenergie benötigen, und Deformationsschwingungen (Schaukel-,
Torsions-, Nick- und Scherenschwingung), zu deren Anregung ein geringerer
Energiebetrag notwendig ist.
Bei den Valenzschwingungen kommt es zur Änderung der Bindungsabstände, durch
Deformationsschwingungen wird eine Änderung des Bindungswinkels hervorgerufen.
Es
gibt
außerdem
noch
Ober-
und
Kombinationsschwingungen,
sowie
Gruppenfrequenzen. Voraussetzung für die Anregung ist das Vorhandensein eines
permanenten Dipols. Die Lage der Banden ist stoffspezifisch, d.h. eine unbekannte
Substanz
kann
oft
anhand
ihres
IR-Spektrums
identifiziert
werden.
Die
12
Labor Makromolekulare Chemie
Versuch Nr. 1
Brodbeck, Kränzler, Mocken
Bindungsstärke, die Masse der schwingenden Teilchen sowie die Art der angeregten
Schwingung bestimmen dabei die notwendige Anregungsenergie.
3.3.4.2 Durchführung
Das IR-Spektrometer wurde für die Auswertungen dieses Versuches nicht benutz.
3.3.5 Löseversuche mit PVAc und PVA
Lösungsmittel
Wasser
Aceton
Benzin
Toluol
Ethanol
Kalt
-
PVAc 1 /2
warm
+
+
PVA 1 /2
Kalt
warm
+
+
-
+ = löslich
- = nicht löslich
3.3.6 Zusammenfassung
Zusammenfassung der Messergebnisse:
PVA1
Aussehen
PVA2
Weiß,gelbliches Pulver
Weiße Flocken
Spez Viskosität [
0,4579
0,6863
Grenzviskosität mL/g
40,26
56,91
138
123
18012
35987
409
818
Acetylierungsgrad
mittl. Molekulargewicht
[g/mol]
Polymerisationsgrad
13
Labor Makromolekulare Chemie
4.
Versuch Nr. 1
Brodbeck, Kränzler, Mocken
Beobachtungen
Das PVAc1 musste unter Rühren und Wärme in Methanol gelöst werden. Es bildete
sich eine trübe, milchige Lösung.
Das PVAc2 musste unter Rühren und Wärme in Methanol gelöst werden. Es bildete
sich ein fast klares Gel.
Bereits kurz nach dem Versuchsanfang konnte bei beiden Versuchen ein Ausfallen
eines weißen Stoffes beobachtet werden, dem PVA, der in Methanol unlöslich ist (im
Gegensatz zum PVAc).
Bei der Verseifung beider PVAc nach Teil 1 entsteht schnell ein weiß flockiger
Niederschlag, der auf leichte Umsetzbarkeit des Polymeren hinweist.
Die Aufbereitung des PVA1 durch abnutschen und alkalifrei Waschen mit Methanol
war nicht möglich, da sich der Filter sofort zusetzte. Auch eine Filtration über einen
Faltenfilter brachte nicht das gewünschte Ergebnis. Das PVA wurde durch
Sedimentation vom Methanol getrennt.
Das sich das PVAc der Gruppe2 nur schlecht / gar nicht in Methanol löste und unser
PVA (PVA1) schlechte Ergebnisse aufgrund der Filtrationsprobleme versprach,
wurde der Versuch mit Substanz - PVAc zusammen mit Gruppe 2 durchgeführt.
Die Aufbereitung des PVA2 gestaltete sich gänzlich unproblematisch.
5.
Diskussion
Die Ausbeuteverluste von PVA1 sind auf Verluste beim Abnutschen zurückzuführen.
Die Auswaage muss, so die Theorie, niedriger sein als die Einwaage, da durch
Verseifung Masse am Polymer abgetrennt wird.
Der
Polymerisationsgrad
des
Polyvinylalkohols
entspricht
nicht
dem
Polymerisationsgrad des Polyvinylacetats. Es können Unregelmäßigkeiten Aufgrund
des verschiedenen Gehaltes an OH-Gruppen im PVA bei der viskosimetrischen
Messung von PVAc und PVA auftreten und so zu Verfälschung der mittleren
Molgewichte kommen.
Die polymeranaloge Umsetzung ist prinzipiell nicht mit einem Kettenabbau
verbunden. Real wird jedoch allein schon durch die Temperaturbehandlung während
der Umsetzung ein Kettenabbau eingeleitet. Dies äußert sich dann bei der
Molmassenbestimmung des Endproduktes. Auch eine nicht 100%ige Umsetzung
14
Labor Makromolekulare Chemie
aller
funktioneller
Versuch Nr. 1
Gruppen
bewirkt
ein
Brodbeck, Kränzler, Mocken
verändertes
Verhalten
bei
der
Viskositätsbestimmung.
Die Löseversuche zeigten unterschiedliche Ergebnisse zwischen PVAc und PVA wie
erwartet.
Insgesamt ist noch zu sagen, das die Problem der Aufarbeitung von PVA1, und die
besseren Ergebnisse des PVA2 darauf schließen lassen, dass Emulsions- PVAc zur
Verseifung zum PVA weniger gut geeignet ist als Substanz PVAc.
Grund dafür können Verunreinigungen durch Emulgatorrücksstände sein, welche die
Verseifung störren. Für weitere
PVAc-Versweifungsversuche ist daher der
Ausgangsstoff Substanz- PVAc zu empfehlen.
6.
Literatur
1.
Braun/Cherdron/ Kern: Prakt. der makromolek. org. Chemie, 3.Auflage, 1979,
Hüthig Verlag, Heidelberg
2.
Morrison/Boyd:
Lehrbuch der Organischen Chemie, 3.Auflage, 1986,
VCH Verlagsges. mbH,Weinheim
3.
Begleitbuch zum Perkin+Elmer IR-Spektroskop
4.
Gottfried W. Ehrenstein
Polymer-Werkstoffe
5.
Vorlesungsunterlagen
Makromolekulare Chemie/ Kunststoffverarbeitung
15
Labor Makromolekulare Chemie
7.
Versuch Nr. 1
Brodbeck, Kränzler, Mocken
Anhang
16
Labor Makromolekulare Chemie
Versuch Nr. 1
Brodbeck, Kränzler, Mocken
17
Labor Makromolekulare Chemie
Versuch Nr. 1
Brodbeck, Kränzler, Mocken
18
Labor Makromolekulare Chemie
Versuch Nr. 1
Brodbeck, Kränzler, Mocken
19
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