Способ определения содержания гель-фракции в полимерных покрытиях на основе фенолоформальдегидной смолы Советский патент 1983 года по МПК G01N13/02 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ГЕЛЬ-ФРАКЦИИ В ПОЛИМЕРНЫХ ПОКРЫТИЯХ НА ОСНОВЕ ФЕНОЛОФОРМАЛЬДЕГИДНОЙ СМОЛЫ

1

Изобретение относится к исследованию физико-химических свойств веществ, а именно к определению нерастворимой части (гель-фракции) в полимерных материалах на основе фенолоформальдегидной смолы, которое имеет важное значение в технологии получения полимерных покрытий методом отверждения.

Наиболее универсальным методом при исследовании процесса -отверждения в полимерах является метод инфракрасной спектроскопии, основанный на исследовании кинетики реакции образования полимера по конверсии реакционнсспособных групп, участвующих в отверждении 1 .

Однако в связи с тем, что фенолоформальдегидные покрытия наносятся на непрозрачные для ИК-лучей подложки , а отделить их от подложки невозможно, то использование метода инфракрасной спектроскопии для определения содержания гель-фракции в полимерном покрытии на основе фенолоформальдегидной смолы не представляется возможным

Известен метод нарушенного полного внутреннего отражения, позволяющий осуществлять контроль за процессом отверждения 23 ,

Однако этот метод требует тщательной подготовки поверхности образцов

10 покрытия для достижения полного контакта его с оптическим элементом прибора, что затруднительно на рассматриваемых объектах из-за малой тол,5 щины покрытия,- .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению :является экстракционный способ определения степени отверждения в полимерных ма20териалах, т„е содержание гель-фракции. Определение содержания гель-фракц и после отверждения проводят путем растворения полимера в соответствуищем экстрагенте. Определяя вес поли мера до и после.обработки в растворителе, находят количество гель-фрак ции 3 Недостатком известного способа является большая длительность измерений, обусловленная временем, необходимым для полного экстрагирования растворимой части полимерного покрытия. Цель изобретения - сокращение вре мени определения Поставленная цель достигается тем что на поверхность исследуемого покрытия наносят каплю жидкости, выдер живают ее до установления неизменной конфигурации,, измеряют равновесный краевой угол смачивания на границе раздела жидкость-полимер, а содержание гель-фракции определяют по формулег кс0-еогсо где Г содержание гель-фракции в и следуемом отвержДаемом мате риале, --равновесный краевой угол смачивания жидкостью исслед емого отверждаемого покрыти град; равновесный угол смачивания жидкостью неотвержденного и следуемого материала (не со держащего гель-фракции), град; коэффициент пропорционально сти, зависящий от природы жидкости и oпpeдeляe в lй экс периментально. Причем е качестве жидкости можно использовать глицерин. При этом краевой угол смачивания можно определить с помощью измерения диаметра и высоты капли. Было установлено, что значения равновесных краевых углов смачивания жидкостью поверхности покрытия зависят от степени отверждения (содержания гель-фракции) полимерного покрытия, а именно, с увеличением содержания гель-фракции значения равновесных краевых углов смачивания увеличиваются. Определения равновесных краевых углов смачивания проводились при ком натной температуре, так как применение повышенных температур может привести к изменению состояния поверхности покрытия, обусловленного его отверждением, что внесет ошибку в определение краевых углов и, соответственно, гель-фракции в покрытии. Глицерин в качестве рабочей жидкости выбран потому, что он практически не испаряется при комнатной температуре (T,j,), что облегчает создание равновесных условий при определении краевых углов. Кроме того, вязкость этой жидкости позволяет наносить на поверхность покрытия капли правильной формы и небольшие по размеру (ди.аметр не превышает 1 мм). Краевые углы смачивания можно быстро определить по формуле Lfy6i.- (2.) S d где G - краевой угол смачивания, град, - высота капли нанесенной жидкости, см U-- диаметр капли, см. Пример. Способ использован для исследования образцов, представляющих собой полиамидную бумагу с нанесенным покрытием на основе фенолоформальдегидного связующего марки БФОС, подсушенного при температуре в течение 10 мин. Эти образцы выдерживали при температуре 120 на воздухе в течение различного времени. Как видно из формулы СО, для расчета геЛь-фракции в покрыт, отвержденном по каждому из режимов, надо знать значение коэффициента (К) и соответствующие значения краевых углов смачивания на поверхности исходного покрытия (фенолоформальдегидное связующее подсушено в течение 10 мин при 60°С)и покрытия, отвержденного за различное время. В табл. 1 приведены результаты определения содержания в покрытии гельфракции, определенной по значениям равновесных краевых углов смачивания в различное время; в табл. 2 - результаты определения содержания гель-фракции в покрытии на основе фенолоформ,9льдегидной смо.ч известным методом. - Для расчета коэффициента (К были определены краевые углы смачивания QQ и Ojy соответствующие исходному, не содержащему гель-фракции, покрытию и покрытию, полностью отвержденному при . Для этого на поверхность этих образцов наносили по 20-25 капель химически чистого глицерина. Образцы помещали в термостатируемую кювету, устанавливаемую на предметном столике инструментального микроскопа ММИ-2. После получения неизменяющейся конфигурации капель (10 мин) измеряли их линейные размеры (диаметр и высоту). Значения равновесных краевых углов смачивания рассчитывали по формуле (.), находили средние значения вр и буу, по формуле (), определяли коэффициент (К) как Ьтношение величины гель-фракции в полностью отвержденном покрытии (100) к разности средних значений вуп и Оо Найден ное таким образом значение коэффициента (к) использовалось для определения по формуле (1) гель-фракции в отвержденных по выбранным режимам покрытиях. 10 08 Длительность анализа по предлагаемому способу определяется временем определения краевого угла смачивания и не превышает 1 ч при условии, что рассчитывается среднее из 20-25 значений для уменьшения ошибки опреде-. ления до 6%, тогда -как время анализа по известному способу составляет 6-8 ч при ошибке определения 20-25. Снижение длительности определения позволит сократить трудоемкость анализа и его сроки, что даст возможность оперативно контролировать процесс отверждения покрытия, позволит предотвратить возможный брак, связанный с неправильной подготовкой поверхности полимерного покрытия.

Формула изобретения 1 о Способ определения содержания гель-фракции в полимерных покрытиях на основе фенолоформальдегидной смол отличающийся тем, что, с целью сокращения времени определения, на поверхность исследуемого материала наносят каплю жидкости, выдерживают ее до установления неизменной конфигурации, измеряют равновесный краевой угол смачивания на границе раздела жидкость-полимер.

Таблица 2 держание гель-фракции определяо формуле г--к(в-ео Г - содержание гель-фракции в исследуемом отверждаемом материале, & - равновесный краевой угол смачивания жидкостью исследуемого отверждаемого покрытия;

- равновесный краевой угол смамиваний жидкостью неогвержденного исследуемого материала (не содержащего гель- фракции);

К - коэффициент пропорциональности, зависящий от природы жидкости и определяемый экспериментально.

и высоту капли и по измеренным значениям определяют краевой угол смачивания

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Методы испытания, контроля и исследования машиностроительных материалов. Справочное пособие. Т. 3, М., Машиностроение, 1973, с« 120.

3 Методы испытания, контроля и исследования машиностроительных материалов. Справочное пособие, Т. 3. Н- Машиностроение, 1973, с. 121 (прототип).