Name: polymer viscosity and molecular weight
Uploaded: 2023-04-30T06:56:47.000Z
Duration: 10 min 1 s
Channel: JoVE

يتم التحكم في النظام عن طريق تشغيل تسلسلات التحكم PS1-PS5 على نظام تحكم صناعي موزع قياسي يتم تشغيله من جهاز كمبيوتر. تفتح التسلسلات / تغلق / تضبط الصمامات بالتسلسل الصحيح وتعلم متى وكيف تضيف مكونات إلى المفاعل.
1. إعداد المفاعل
<ol>
	<li>افتح الأسطوانة N2 المتصلة بوعاء التفاعل.</li>
	<li>قم بتشغيل تسلسل التحكم PS1 لاختبار الجهاز.</li>
	<li>بعد ذلك ، أغلق الصمام اليدوي بمضخة التفريغ للتحقق من خلو النظام من التسرب.</li>
	<li>انتظر 5 دقائق وتحقق من أن الضغط لا يتجاوز 600 مم زئبق.</li>
	<li>املأ النظام ب N2. النيتروجين ضروري لأسباب تتعلق بالسلامة والحركية. O2 يمنع العديد من البلمرات ، ويمكن أن يؤدي إلى انفجارات.</li>
	<li>قم بتشغيل تسلسل التحكم PS3 لإضافة مونومر إلى المفاعل.</li>
	<li>عندما يطلب منك التسلسل ، أضف محلول المحفز ومانع الطرف. من خلال قمع صغير يسمى "خزان الأفعى".</li>
</ol>
فئة 2. تصنيع البوليمر
<ol>
	<li>ابدأ تسلسل PS4 وراقب درجة حرارة التفاعل.</li>
	<li>بمجرد أن تصل درجة الحرارة إلى >105 درجة مئوية ، اجمع عينات سائلة بشكل متكرر (كل 8 دقائق على الأقل) من نقطة سحب العينة (تحذير: ساخن ، ارتد قفازات حرارية).</li>
	<li>اسمح لتفاعل البلمرة بالاستمرار حتى يقترب من التوازن. راقب استخدام الطاقة للمحرض للتأكد من أن التفاعل قد وصل إلى التوازن. بمجرد أن تتوقف الطاقة عن الزيادة ، يكون التفاعل قريبا من التوازن.</li>
	<li>تأكد من جمع 7 عينات على الأقل.</li>
	<li>عند الانتهاء ، افتح صمام خزان CO2 واضغط على "RXN COMPLETE" لتحييد المحفز باستخدام CO2. سيحدث هذا كجزء من تسلسل PS4.</li>
	<li>ابدأ تسلسل تجريد PS5.
	<ol>
		<li>افتح الصمام اليدوي لمضخة التفريغ واترك التجريد يعمل لمدة 15 دقيقة.</li>
		<li>حدد "اكتمل التجريد".</li>
	</ol>
	</li>
	<li>اجمع الغلايات المنخفضة من التفاعل إلى قارورة.</li>
	<li>قم بتبريد المفاعل باستخدام عملية التهدئة التلقائية. سيتم إجراء الضخ في وقت لاحق.</li>
	<li>Follwong تعليمات الشركة المصنعة ، قم بقياس العينات التي تم جمعها باستخدام مقياس اللزوجة الدوراني (الكوب والبوب).
	<ol>
		<li>إذا تم ضبط سرعة الدوران عالية جدا ، فلن يتم الحصول على قراءة اللزوجة ، ويتم اختيار سرعة أقل. سيتم استخدام قيم اللزوجة هذه لتحديد توزيع الوزن الجزيئي للبوليمر.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<div class = "chapter_text" id = "script_0" >البوليمرات هي فئة منتشرة في كل مكان من المركبات الموجودة في جميع جوانب الصناعة والتصنيع. يجب اشتقاق اثنتين من أهم خصائصها ، الوزن الجزيئي ودرجة البلمرة ، من خصائص سائبة أخرى. على عكس المواد الأخرى ، التي يتم تحديد خصائصها الفيزيائية فقط من خلال هياكلها الكيميائية ، تتأثر البوليمرات أيضا بدرجة البلمرة والوزن الجزيئي. يمكن أن تختلف البوليمرات المتطابقة كيميائيا من السوائل إلى المطاط إلى المواد الصلبة الهشة ، وكل ذلك يعتمد على هذه الخصائص الفيزيائية. نظرا لأنه يصعب قياس السمات المجهرية ، مثل الوزن الجزيئي ، بشكل مباشر ، يمكن استخدام الخصائص السائبة ، مثل اللزوجة والكثافة وتشتت الضوء ، لاستنتاج هذه الخصائص المهمة. سيوضح هذا الفيديو بلمرة دفعية من polydimethylsiloxane ، أو PDMS ، ويحدد وزنه الجزيئي ودرجة البلمرة من لزوجته.</div><div class = "chapter_text" id = "script_1">للبدء ، دعنا نركز على التصنيع السائب ل polydimethylsiloxane ، أو PDMS. تصنف تفاعلات البلمرة حسب آلياتها وأنواع المفاعلات وخصائص المنتج والمزيد. في حالة PDMS ، يتفاعل البادئ مع المونومر لإنتاج سلسلة البوليمر ، والتي بدورها يمكن تمديدها من خلال المزيد من التفاعلات مع المونومر. تعرف آلية التفاعل هذه باسم بلمرة الإضافة ، وتتميز بعدم وجود منتجات ثانوية. يعتمد اختيار المفاعل على خصائص المادة المتفاعلة ويؤثر على خصائص المنتج. تعمل مفاعلات الدفعات ، التي تتكون عادة من خزان ومحرض ونظام تدفئة أو تبريد ، كأنظمة مغلقة تتم فيها إضافة المواد المتفاعلة في خطوة سرية ثم السماح لها بالتفاعل بمرور الوقت. تفضل مفاعلات الدفعات للتفاعلات الصغيرة عند استخدام كميات منخفضة من المواد المتفاعلة أو تطوير عملية جديدة ، أو لتصنيع عدة درجات من المنتج. وكثيرا ما تستخدم في البلمرة. يتم تصنيع PDMS من مونومر ، وبادئ ، ومانع نهائي بدون أي مذيب ، وهي حالة تعرف باسم البلمرة السائبة. يؤدي عدم وجود المذيبات إلى تبسيط معالجة البوليمر ، حيث يتم فصل المنتجات الثانوية والمحفز بسهولة عن البوليمر. ومع ذلك ، يجب التحكم في درجة الحرارة بعناية ، كما هو الحال مع سترة تبريد المياه ، لمنع الهروب الطارد للحرارة الذي قد يؤدي إلى انفجار. بغض النظر عن ظروف التفاعل ، يتم استخدام الخصائص الفيزيائية المقاسة للمنتج ، مثل اللزوجة ، لتقدير متوسط الوزن الجزيئي ومتوسط الوزن الجزيئي. قسمة متوسط الوزن الجزيئي للرقم على الكتلة الجزيئية للمونومر ينتج عنه متوسط طول السلسلة أو درجة البلمرة ، والتي ترتبط بالتحويل وترتيب التفاعل. الآن بعد أن تعرفت على أساسيات البلمرة ، دعنا نرى كيفية تشغيل تفاعل دفعي صغير الحجم ل PDMS وتحديد حركية التفاعل.</div><div class = "chapter_text" id = "script_2" >لبدء الإجراء ، افتح أسطوانة النيتروجين المتصلة بوعاء التفاعل. قم بتشغيل التسلسل الأول ، والذي يتحقق من أن الجهاز يعمل وفي حالة عمل جيدة. بعد ذلك ، اختبر النظام بحثا عن التسريبات عن طريق إغلاق الصمام اليدوي لمضخة التفريغ. انتظر خمس دقائق وتحقق من أن ارتفاع الضغط لا يتجاوز 600 ملم من الزئبق. أعد فتح الصمام لإزالة أي جو متبقي. أخيرا ، أغلق الصمام اليدوي واملأ النظام بالنيتروجين. تضيف الوحدة الثالثة من البرنامج المونومر الدوري إلى المفاعل. تتم إضافة مكونات الكمية المنخفضة ، المحفز ومانع النهاية ، من خلال قمع صغير يسمى خزان الأفغان. المفاعل ممتلئ الآن وجاهز للبلمرة. ابدأ العملية الرابعة وراقب درجة الحرارة. بمجرد أن ترتفع فوق 105 درجة ، ابدأ في جمع العينات السائلة من نقطة سحب العينة. اجمع الحصص على فترات كل ثماني دقائق على الأقل. لمعرفة متى تصل البلمرة إلى التوازن ، راقب استخدام الطاقة للمحرض بمجرد توقف الطاقة عن الزيادة ، يكتمل التفاعل. في هذه المرحلة ، افتح خزان ثاني أكسيد الكربون والصمام واضغط على زر الضغط الكامل للتفاعل لتحييد المحفز. لبدء تسلسل التجريد ، افتح الصمام اليدوي لمضخة التفريغ واتركه يعمل لمدة 15 دقيقة عند درجة حرارة أعلى. في هذه المرحلة ، حدد التجريد الكامل واجمع الغلايات المنخفضة من التفاعل إلى قارورة. اسمح بتشغيل عملية التبريد الآلية. باستخدام تعليمات الشركة المصنعة ، قم بقياس العينات التي تم جمعها باستخدام مقياس اللزوجة الدوراني. إذا تم ضبط السرعة عالية جدا ، فلن يتم الحصول على أي قراءة وسيتم اختيار سرعة أقل. سيتم استخدام هذه القيم لتحديد توزيع الوزن الجزيئي للبوليمر.</div><div class = "chapter_text" id = "script_3">يمكن الحصول على الكثير من المعلومات من قياس اللزوجة البسيط نسبيا. يؤدي قسمة لزوجة عينة PDMS على كثافتها إلى لزوجتها الحركية. تربط المعادلات التجريبية ، مثل علاقة باري ، اللزوجة الحركية بمتوسط الوزن الجزيئي للزوجة. قسمة متوسط الوزن الجزيئي لزوجة على 1.6 ، وهو عامل تجريبي آخر ل PDMS ، ينتج عنه متوسط الوزن الجزيئي ، متوسط الوزن لكل سلسلة بوليمر. قسمة هذا على وزن المونومر ينتج عنه متوسط طول السلسلة أو درجة البلمرة ، وعدد وحدات المونومر في البوليمر. ومع ذلك ، نظرا لأن طول السلسلة المحسوب يتضمن المونومر غير المتفاعل ، فسيكون منخفضا بشكل مصطنع. يجب تطبيق تصحيح يأخذ في الحسبان التحويل الكسري. فيما يلي النتائج النموذجية لمتوسط الوزن الجزيئي لزوجة ودرجة بلمرة PDMS مع وقت التفاعل. في هذا التفاعل ، تم استخدام كمية كبيرة من الحاجز النهائي ، الذي يوقف نمو السلسلة ويشكل مجموعة نهاية ثلاثي ميثيل ، مما أدى إلى انخفاض درجة نهائية من البلمرة. يمكن أيضا تحديد التحويل الجزئي كدالة للوقت. من خلال افتراض الحركية التي لا رجعة فيها وأن البوليمر قد تم إنتاجه بطول سلسلة ثابت ، تم تحديد ترتيب التفاعل فيما يتعلق بالمونومر على أنه من الدرجة الأولى ، كما أكدته الملاءمة المعقولة. تم حساب معدل ثابت قدره 0.054 دقيقة عكسية ، وهو ما يتفق مع الدراسات الأخرى التي تشير إلى ثابت معدل من الدرجة الأولى يبلغ 0.06 دقيقة عكسية لهذا المونومر في ظل ظروف مماثلة.</div><div class = "chapter_text" id = "script_4" > توجد البوليمرات الاصطناعية في مجموعة واسعة من المنتجات ، على المستوى الصناعي والتجاري. دعونا نلقي نظرة على بعض الأمثلة الشائعة. يمكن تشكيل بوليمرات السيلوكسان ، مثل PDMS ، صناعيا عبر عدة تقنيات ، مثل القولبة بالحقن. إنها مناسبة لتطبيقات متنوعة ، بما في ذلك مواد التشحيم ومانعات التسرب والمنظفات والعزل الكهربائي والدهانات والأجهزة الطبية. تعتبر الغرسات والمجسات الطبية ، مثل هذا النموذج الأولي ، جديرة بالملاحظة بشكل خاص ، حيث أن PDMS غير خطير ، وله تأثيرات سمية ضئيلة ، ويقاوم الأحماض والقواعد معتدلة التركيز. لهذه الأسباب ، وافقت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية على استخدام PDMS في المجال الطبي. يعد تخليق PDMS مثالا على بلمرة فتح الحلقة ، وهو شكل شائع من بلمرة نمو السلسلة. في البلمرات التي تفتح الحلقة ، تفتح السلسلة بشكل متكرر مونومرات دورية لتشكيل مراكز تفاعلية متتالية على البوليمر. اعتمادا على النظام ، يمكن أن يكون المركز التفاعلي جذريا أو أنيونيا أو كاتيونيا. تسمح هذه العملية بالتحكم الصارم في توزيع الوزن الجزيئي ، على الرغم من أن هذا بدوره يمكن أن يسبب مشاكل في البثق. لقد ثبت أن وجود بعض البوليمرات ذات الوزن الجزيئي الأعلى في الخليط يوفر بثقا أكثر اتساقا.</div><div class = "chapter_text" id = "script_5">لقد شاهدت للتو مقدمة Jove لبلمرة الإضافة. يجب أن تفهم الآن مفاهيم كل من البلمرة وكيف يمكن للزوجة تحديد تحويل المونومر والحركية. شكرا للمشاهدة.</div>

يقدم علم البوليمر العديد من الأمثلة على المبادئ الأساسية للحركية الكيميائية وتصميم المفاعل. يمكن أن تصف تعبيرات المعدل البسيطة عمليات كيميائية معقدة إلى حد ما ، كما في هذه التجربة. يجب أن يجد تصميم نظام المفاعل النوع الأمثل للمفاعل (دفعة ، خزان مقلوب ، تدفق قابس ، أو هجين) مع الأخذ في الاعتبار الحركية والتكاليف الرأسمالية وتوزيع الوزن الجزيئي. على وجه الخصوص ، عادة ما يكون العامل الأخير هو الأكثر أهمية ، لأنه يحدد المنتج إلى حد كبير. اعتمادا على هذا العامل وحده ، يمكن أن يتراوح المنتج في كثير من الأحيان من صلبة هشة صلبة ...

حركية بلمرة الإضافة إلى بولي ثنائي ميثيل سيلوكسان

المصدر: <a href="https://www.jove.com/author/Kerry+M._Dooley"> كيري إم دولي </a> ومايكل جي بينتون ، قسم الهندسة الكيميائية ، جامعة ولاية لويزيانا ، باتون روج ، لوس أنجلوس 
البوليمرات عبارة عن جزيئات تتكون من العديد من وحدات المونومر المتكررة التي ترتبط كيميائيا في سلاسل طويلة. تظهر مجموعة واسعة من الخصائص الفيزيائية ، والتي تتأثر بتركيبها الكيميائي ووزنها الجزيئي ودرجة البلمرة. تقوم صناعة البوليمرات بتصنيع آلاف المواد الخام المستخدمة في مجموعة متنوعة من المنتجات التجارية. 1,2
الهدف من هذا الفيديو هو إجراء تفاعل بلمرة إضافي ثم تقييم المنتج الناتج لفهم كيفية استخدام اللزوجة لتحديد الوزن الجزيئي للبوليمر. بالإضافة إلى ذلك ، ستبحث هذه التجربة في كيفية ارتباط الوزن الجزيئي بتحويل المونومر.

يمكن تحديد الوزن الجزيئي من خلال العلاقات التجريبية ، مثل علاقة باري مع بولي ثنائي ميثيل سيلوكسان مع الأوزان الجزيئية فوق ~ 2,500 . 5
<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/10369/10369eq2.jpg">
هذا يعطي متوسط الوزن الجزيئي للزوجة. بالنسبة للتنبؤات بالوزن الجزيئي &lt; 2,500 ، قم باستيفاء البيانات التجريبية الموجودة في Kuo ...

Source: Kerry M. Dooley and Michael G. Benton, Department of Chemical Engineering, Louisiana State University, Baton Rouge, LA
Polymers are molecules ...

البوليمرات هي فئة منتشرة في كل مكان من المركبات الموجودة في جميع جوانب الصناعة والتصنيع. يجب اشتقاق اثنتين من أهم خصائصها ، الوزن الجزيئي ودرجة البلمرة ، من خصائص سائبة أخرى. على عكس المواد الأخرى ، التي يتم تحديد خصائصها الفيزيائية فقط من خلال هياكلها الكيميائية ، تتأثر البوليمرات أيضا بدرجة البلمرة والوزن الجزيئي. يمكن أن تختلف البوليمرات المتطابقة كيميائيا من السوائل إلى المطاط إلى المواد الصلبة الهشة ، وكل ذلك يعتمد على هذه الخصائص الفيزيائية. نظرا لأنه يصعب قياس السمات المجهرية ، مثل الوزن الجزيئي ، بشكل مباشر ، يمكن استخدام الخصائص السائبة ، مثل اللزوجة والكثافة وتشتت الضوء ، لاستنتاج هذه الخصائص المهمة. سيوضح هذا الفيديو بلمرة دفعية من polydimethylsiloxane ، أو PDMS ، ويحدد وزنه الجزيئي ودرجة البلمرة من لزوجته. للبدء ، دعنا نركز على التصنيع السائب لبولي ثنائي ميثيل سيلوكسان ، أو PDMS. تصنف تفاعلات البلمرة حسب آلياتها وأنواع المفاعلات وخصائص المنتج والمزيد. في حالة PDMS ، يتفاعل البادئ مع المونومر لإنتاج سلسلة البوليمر ، والتي بدورها يمكن تمديدها من خلال المزيد من التفاعلات مع المونومر. تعرف آلية التفاعل هذه باسم بلمرة الإضافة ، وتتميز بعدم وجود منتجات ثانوية. يعتمد اختيار المفاعل على خصائص المادة المتفاعلة ويؤثر على خصائص المنتج. تعمل مفاعلات الدفعات ، التي تتكون عادة من خزان ومحرض ونظام تدفئة أو تبريد ، كأنظمة مغلقة تتم فيها إضافة المواد المتفاعلة في خطوة سرية ثم السماح لها بالتفاعل بمرور الوقت. تفضل مفاعلات الدفعات للتفاعلات الصغيرة عند استخدام كميات منخفضة من المواد المتفاعلة أو تطوير عملية جديدة ، أو لتصنيع عدة درجات من المنتج. وكثيرا ما تستخدم في البلمرة. يتم تصنيع PDMS من مونومر ، وبادئ ، ومانع نهائي بدون أي مذيب ، وهي حالة تعرف باسم البلمرة السائبة. يؤدي عدم وجود المذيبات إلى تبسيط معالجة البوليمر ، حيث يتم فصل المنتجات الثانوية والمحفز بسهولة عن البوليمر. ومع ذلك ، يجب التحكم في درجة الحرارة بعناية ، كما هو الحال مع سترة تبريد المياه ، لمنع الهروب الطارد للحرارة الذي قد يؤدي إلى انفجار. بغض النظر عن ظروف التفاعل ، يتم استخدام الخصائص الفيزيائية المقاسة للمنتج ، مثل اللزوجة ، لتقدير متوسط الوزن الجزيئي ومتوسط الوزن الجزيئي. قسمة متوسط الوزن الجزيئي للرقم على الكتلة الجزيئية للمونومر ينتج عنه متوسط طول السلسلة أو درجة البلمرة ، والتي ترتبط بالتحويل وترتيب التفاعل. الآن بعد أن تعرفت على أساسيات البلمرة ، دعنا نرى كيفية تشغيل تفاعل دفعي صغير الحجم ل PDMS وتحديد حركية التفاعل. لبدء الإجراء ، افتح أسطوانة النيتروجين المتصلة بوعاء التفاعل. قم بتشغيل التسلسل الأول ، والذي يتحقق من أن الجهاز يعمل وفي حالة عمل جيدة. بعد ذلك ، اختبر النظام بحثا عن التسريبات عن طريق إغلاق الصمام اليدوي لمضخة التفريغ. انتظر خمس دقائق وتحقق من أن ارتفاع الضغط لا يتجاوز 600 ملم من الزئبق. أعد فتح الصمام لإزالة أي جو متبقي. أخيرا ، أغلق الصمام اليدوي واملأ النظام بالنيتروجين. تضيف الوحدة الثالثة من البرنامج المونومر الدوري إلى المفاعل. تتم إضافة مكونات الكمية المنخفضة ، المحفز ومانع النهاية ، من خلال قمع صغير يسمى خزان الأفغان. المفاعل ممتلئ الآن وجاهز للبلمرة. ابدأ العملية الرابعة وراقب درجة الحرارة. بمجرد أن ترتفع فوق 105 درجة ، ابدأ في جمع العينات السائلة من نقطة سحب العينة. اجمع الحصص على فترات كل ثماني دقائق على الأقل. لمعرفة متى تصل البلمرة إلى التوازن ، راقب استخدام الطاقة للمحرض بمجرد توقف الطاقة عن الزيادة ، يكتمل التفاعل. في هذه المرحلة ، افتح خزان ثاني أكسيد الكربون والصمام واضغط على زر الضغط الكامل للتفاعل لتحييد المحفز. لبدء تسلسل التجريد ، افتح الصمام اليدوي لمضخة التفريغ واتركه يعمل لمدة 15 دقيقة عند درجة حرارة أعلى. في هذه المرحلة ، حدد التجريد الكامل واجمع الغلايات المنخفضة من التفاعل إلى قارورة. اسمح بتشغيل عملية التبريد الآلية. باستخدام تعليمات الشركة المصنعة ، قم بقياس العينات التي تم جمعها باستخدام مقياس اللزوجة الدوراني. إذا تم ضبط السرعة عالية جدا ، فلن يتم الحصول على أي قراءة وسيتم اختيار سرعة أقل. سيتم استخدام هذه القيم لتحديد توزيع الوزن الجزيئي للبوليمر. يمكن الحصول على الكثير من المعلومات من قياس اللزوجة البسيط نسبيا. يؤدي قسمة لزوجة عينة PDMS على كثافتها إلى لزوجتها الحركية. تربط المعادلات التجريبية ، مثل علاقة باري ، اللزوجة الحركية بمتوسط الوزن الجزيئي للزوجة. قسمة متوسط الوزن الجزيئي لزوجة على 1.6 ، وهو عامل تجريبي آخر ل PDMS ، ينتج عنه متوسط الوزن الجزيئي ، متوسط الوزن لكل سلسلة بوليمر. قسمة هذا على وزن المونومر ينتج عنه متوسط طول السلسلة أو درجة البلمرة ، وعدد وحدات المونومر في البوليمر. ومع ذلك ، نظرا لأن طول السلسلة المحسوب يتضمن المونومر غير المتفاعل ، فسيكون منخفضا بشكل مصطنع. يجب تطبيق تصحيح يأخذ في الحسبان التحويل الكسري. فيما يلي النتائج النموذجية لمتوسط الوزن الجزيئي لزوجة ودرجة بلمرة PDMS مع وقت التفاعل. في هذا التفاعل ، تم استخدام كمية كبيرة من الحاجز النهائي ، الذي يوقف نمو السلسلة ويشكل مجموعة نهاية ثلاثي ميثيل ، مما أدى إلى انخفاض درجة نهائية من البلمرة. يمكن أيضا تحديد التحويل الجزئي كدالة للوقت. من خلال افتراض الحركية التي لا رجعة فيها وأن البوليمر قد تم إنتاجه بطول سلسلة ثابت ، تم تحديد ترتيب التفاعل فيما يتعلق بالمونومر على أنه من الدرجة الأولى ، كما أكدته الملاءمة المعقولة. تم حساب معدل ثابت قدره 0.054 دقيقة عكسية ، وهو ما يتفق مع الدراسات الأخرى التي تشير إلى ثابت معدل من الدرجة الأولى يبلغ 0.06 دقيقة عكسية لهذا المونومر في ظل ظروف مماثلة. تم العثور على البوليمرات الاصطناعية في مجموعة واسعة من المنتجات ، على المستويين الصناعي والتجاري. دعونا نلقي نظرة على بعض الأمثلة الشائعة. يمكن تشكيل بوليمرات السيلوكسان ، مثل PDMS ، صناعيا عبر عدة تقنيات ، مثل القولبة بالحقن. إنها مناسبة لتطبيقات متنوعة ، بما في ذلك مواد التشحيم ومانعات التسرب والمنظفات والعزل الكهربائي والدهانات والأجهزة الطبية. تعتبر الغرسات والمجسات الطبية ، مثل هذا النموذج الأولي ، جديرة بالملاحظة بشكل خاص ، حيث أن PDMS غير خطير ، وله تأثيرات سمية ضئيلة ، ويقاوم الأحماض والقواعد معتدلة التركيز. لهذه الأسباب ، وافقت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية على استخدام PDMS في المجال الطبي. يعد تخليق PDMS مثالا على بلمرة فتح الحلقة ، وهو شكل شائع من بلمرة نمو السلسلة. في البلمرات التي تفتح الحلقة ، تفتح السلسلة بشكل متكرر مونومرات دورية لتشكيل مراكز تفاعلية متتالية على البوليمر. اعتمادا على النظام ، يمكن أن يكون المركز التفاعلي جذريا أو أنيونيا أو كاتيونيا. تسمح هذه العملية بالتحكم الصارم في توزيع الوزن الجزيئي ، على الرغم من أن هذا بدوره يمكن أن يسبب مشاكل في البثق. لقد ثبت أن وجود بعض البوليمرات ذات الوزن الجزيئي الأعلى في الخليط يوفر بثقا أكثر اتساقا. لقد شاهدت للتو مقدمة Jove عن بلمرة الإضافة. يجب أن تفهم الآن مفاهيم كل من البلمرة وكيف يمكن للزوجة تحديد تحويل المونومر والحركية. شكرا للمشاهدة.

kinetics-of-addition-polymerization-to-polydimethylsiloxane

Education

JoVE Science Education

Engineering

الهندسة

Chemical Engineering

الهندسة الكيميائية

Kinetics of Addition Polymerization to Polydimethylsiloxane

polymer viscosity and molecular weight

Polymers are long molecules made of repeating monomer units that are chemically bonded together. Their properties depend on chemical structure, molecular weight, and degree of polymerization. The polymer industry makes many raw materials that are used in commercial products.

This experiment uses an addition polymerization reaction to make polydimethylsiloxane. The product is then evaluated to show how viscosity can help determine polymer molecular weight. It also examines how molecular weight can be related to monomer conversion, which is the amount of monomer changed into polymer.

Polymer Viscosity and Molecular Weight

testing the heat transfer efficiency of a finned-tube heat exchanger

testing-the-heat-transfer-efficiency-of-a-finned-tube-heat-exchanger

Finned-Tube Heat Exchanger Flow Testing

Heat exchangers move heat from one fluid to another. Shell and tube exchangers and plate exchangers are two common types. In a shell and tube exchanger, one fluid flows through a set of tubes while a second fluid flows around them to cool or heat the first stream. In a plate heat exchanger, fluids move between closely joined plates with a small gap between each plate. Because plate exchangers have a large surface area, they are usually more efficient. This experiment studies a finned-tube heat...

using a tray dryer to investigate convective and conductive heat transfer

using-tray-dryer-to-investigate-convective-conductive-heat

Tray Dryer Study of Heat and Mass Transfer

Tray dryers are used in many industrial processes to remove water from solids. They do this by moving heat through the material. Dryers can use different heat transfer methods. Adiabatic dryers rely on convection, which is heat transfer by moving gas, and direct contact with gases. Non-adiabatic dryers use other methods, including conduction, radiation, and radio frequency drying. Dryers may also run as batch processes or as continuous systems. In a batch process, a set amount of material is...

viscosity of propylene glycol solutions

Propylene Glycol Flow and Viscometer Tests

In this experiment, a Cannon-Fenske viscometer measures the viscosities of several propylene glycol solutions. The goal is to determine the relationship between viscosity and composition.

porosimetry of a silica alumina powder

Nitrogen Adsorption for Pore Analysis

Nitrogen adsorption and desorption are used to measure the surface area and pore size distribution of a porous solid. These two properties help show how well a material can adsorb molecules or support catalytic activity. For adsorbent and catalyst manufacturers, surface area and pore size distribution are important quality control measures. They also help identify when a product is reaching the end of its useful life. In a porous solid, the surface area is closely tied to how much material it...

demonstration of the power law model through extrusion

demonstration-of-the-power-law-model-through-extrusion

Polymer Extrusion and Flow Behavior

Polymer extrusion turns heated thermoplastic material into simple shapes such as pellets, sheets, or pipe. An extruder melts the solid feed, moves it forward, and builds pressure as the material flows through the die. Polyolefins are among the most common polymers used for this process. This experiment uses a simple lab extruder to test how operating conditions affect polymer output and pressure drop. The feed may also include non-polymeric materials. The same setup can be used to study...

gas absorber

Gas Absorber Column Mass Transfer

Gas absorbers remove contaminants from gas streams, and this page focuses on how a packed counter-flow column works. In this setup, the gas and liquid move in opposite directions. The column is filled with random packing that helps the two phases make efficient contact. Packed bed absorbers can use loose packing made from ceramics, metals, or plastics. Structured packing can also be used. The large surface area from the packing supports high mass transfer rates, and these systems are low...

vapor-liquid equilibrium

Using Vapor-Liquid Data in Distillation

Vapor-liquid equilibrium helps explain how liquid mixtures separate in distillation. Distillation is a process that separates liquids by their boiling point. A liquid mixture is fed into a distillation unit or column and then boiled. As the mixture heats, the component with the lower boiling point forms vapor more easily. That vapor rises through the column, while the other liquid stays behind and drains through the unit. Vapor-liquid equilibrium data helps predict this split and shows how a...

the effect of reflux ratio on tray distillation efficiency

the-effect-of-reflux-ratio-on-tray-distillation-efficiency

Measuring Tray Performance in Distillation

Tray distillation is used to separate liquid mixtures with a column that contains trays or packed sections. This experiment focuses on a sieve tray column, which uses trays with holes in a support plate to create a large contact area between liquid and vapor. The mixture being separated contains methanol, isopropanol, and water. The Tray Distillation Unit starts in total reflux mode. After a steady reflux drum level is reached, the system is switched to finite reflux mode. The bottoms,...

efficiency of liquid-liquid extraction

Water Extraction in a York-Scheibel Column

Liquid-liquid extraction uses two immiscible or partly miscible liquids to separate a solute by solubility differences. The feed and solvent are mixed, then separated so the solute moves from the feed into the solvent. The solvent-rich stream leaving the unit is the extract, and the solute-poor stream is the raffinate. This separation is often used instead of distillation when the compounds have very similar relative volatility. It is also useful when one or more mixture components are...

liquid phase reactor: sucrose inversion

Packed Bed Kinetics of Sucrose Inversion

Packed bed reactors can be used to study the kinetics of sucrose inversion. In this liquid-phase reaction, sucrose is converted into glucose (dextrose) and fructose while a solid catalyst helps drive the process. Batch and continuous flow reactors are both used in catalytic chemistry. Packed beds use a solid catalyst with continuous flow, and they are the most common reactor setup. Without a large recycle stream, packed bed reactors are usually modeled as plug flow. The other common continuous...

crystallization of salicylic acid via chemical modification

crystallization-of-salicylic-acid-via-chemical-modification

Salicylic Acid Crystal Growth by pH Swing

Salicylic acid crystal growth by pH swing uses a chemical change to make solid salicylic acid form from solution. This crystallization method is common in biochemical processing, where scientists separate solids from liquids or large molecules from small ones. Crystallization is especially important in pharmaceutical, chemical, and food processing industries because it handles large amounts of material. Crystal shape and crystal size matter in process economics. They can affect later steps...

single and two-phase flow in a packed bed reactor

single-and-two-phase-flow-in-a-packed-bed-reactor

Tracing Flow Patterns in Packed Bed Reactors

Packed bed reactors can show uneven flow patterns in both single-phase and two-phase systems. This experiment examines that maldistribution and how it changes pressure drop across the bed. It also uses tracers to connect residence time distribution and dispersion to the way fluid moves through the packing. In single-phase flow, channeling can develop along the walls or through a larger part of the bed cross-section. In two-phase flow, channeling can arise from more complex causes. Simple...

kinetics of addition polymerization to polydimethylsiloxane

Polymers are long molecules made of repeating monomer units that are chemically bonded together. Their properties depend on chemical structure, molecular weight, and degree of polymerization. The polymer industry makes many raw materials that are used in commercial products. This experiment uses an addition polymerization reaction to make polydimethylsiloxane. The product is then evaluated to show how viscosity can help determine polymer molecular weight. It also examines how molecular weight...

catalytic reactor: hydrogenation of ethylene

catalytic-reactor-hydrogenation-of-ethylene

Ethylene to Ethane Catalyst Kinetics

Ethylene hydrogenation is a catalyst kinetics experiment that converts ethylene (C2H4) into ethane (C2H6). It is often used as a model reduction reaction for testing new metal catalysts. In this study, supported nickel is used. It is not the most active catalyst for this reaction, but it works well enough for the reaction to occur below 200°C. The reaction happens on a metal surface. Hydrogen gas first dissociates, which means it splits into hydrogen atoms. Ethylene also adsorbs, or sticks, to...

evaluating the heat transfer of a spin-and-chill

evaluating-the-heat-transfer-of-a-spin-and-chill

Spin-and-Chill Cooling Test for Soft Drinks

The Spin-and-Chill experiment tests how fast a soft drink cools when a can or bottle is spun at high speed. It uses heat transfer and fluid flow ideas to study why rotation can chill a beverage from room temperature to 38 °F in as little as 2 min. The setup can cool much faster than a refrigerator, which takes about 240 min for the same temperature change. It is also faster than an ice chest, which takes about 40 min. Spinning the container at up to 500 rpm creates little or no foaming, so the...

chemical engineering

This collection explains fundamental concepts in chemical engineering using an experimental approach and it presents necessary operating procedures of various apparatuses such as the tray dryer and the viscometer.


Explore how addition polymerization creates polydimethylsiloxane and how viscosity can be used to estimate molecular weight and monomer conversion.

Polymer Viscosity and Molecular Weight

Description

Transcript