Способ определения степени вулканизации полимера в латексных пенорезинах Советский патент 1983 года по МПК G01N33/14 

10

СО Изобретение относится к анализу резиновых материалов и может быть испольэоеано для оценки качества го TOBTrix изделий из латексных пенорези . Известен способ определения степени вулканизации полимера в порист резинах по величине объемного набухания, основанный на измерении лине ных размеров набухших и высушенных после набухания образцов. Способ за ключается в том, что образцы пористой резины правильной цилиндрическо формы диаметром 20±2 мм и толщиной 0,6-2,2 мм помещают для набухания в толуол. Через 24 ч их .извлекают, из меряют диаметр в двух взаимно перпендикулярных направлениях с точнос тью до 0,5 мм, сушат в течение 24 ч и затем снова измеряют диаметры lj Недостатками указанного способа являются большая продолжительность испытания (не.менее 48 ч) в примене нии к латексным пенорезинам, обладающим значительно меН1)Шей жесткостью и плотностью по сравнению с пористыми резинами, высокая относител ная погрешность, которая обусловлена сильной Деформсщией образцов, при набухании и последующем высушивании Наиболее близким к предлагаемому по технологическим приемам и достигаемому эффекту техническим решениям, является способ определения сте пени вулканизации полимера в резино вых материалах, основанный на измерении величины равновесного набухания в органическом растворителе путем набухания образцов в избытке органического растворителя в течение 24 ч, удаления избытка раствори теля с поверхности образцов g помощью фильтровальной бумаги или смыва нием в легколетучем растворителе, взвешивании набухшего ,Мн)и затем высушенного Мс,) до постоянной маесы образца. Величина равновесной Mrtt-Mc степени набухания Qa, используется для расчета степени вулканизации полимера по уравнению ФлориРенера . Недостатком способа являются его большая продолжительность, а в применении к пенореэинам - невозможность количественного учета массы растворителя, заполняющего поры. Цель изобретения - повышение точ ности и сокращение времени определе ний . Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определен степени вулканизации полимера в латексных пенорезинах путем выдержки образцов в органическом растворител удаления из образцов избытка раство рителя, взвешивания набухших образцов, их сушки до постоянной массы, взвешивания высушенных образцов и расчета степени набухания образцов по разнице масс набухших и сухих образцов, выдержку образцов в органическок растворителе осуществляют в течение 10-20 мин, избыток растворителя удаляют из образцов в течение 4-15 мин, а сушку осуществляют в течение 2-3 ч при 80-90 С. Удаление избытка растворителя из образцов осуществляют путем их центрифугирования со скоростью вращения 5-7 тыс.об./мин. Способ реализуется следующим образом.. Образцы латексной пенорезины погружают в органический растворитель выдерживают в течение 10-20 мин, избыток раствор теля, заполняющего поры, удаляют путем центрифугирования образцов в закрытых ампулах в течение 4-15 мин при скоростивращения центрифуги 5-7 тыс.об./мин, после чего образцы сушат в воздушном термостате 2-3 ч при ВО-ЭО С. значительное сокрап ение времени достижения максимального поглощения растворителя в латексных пенорезинах обусловлено малой толщиной и сильно развитой поверхностью полимерных пленок, образующих стенки сообщающихся пор. Предлагаемый интервал време:: набухания (10-20 мин) установлен на основании изучения кинетики набухания различньрс образцов пенорезины в толуоле при комнатной температуре (табл.1). Центрифугирование набухших образцов пенорезины в предлагаемых х оэиях обеспечивает полное удаление избытка растворителя из пор, но не сопровождается удалением растворителя из полимерных пленок, образующих стенки пор, которые, благодаря малой толщине, обладают высоким сопротивлением сжатию. Проведение центрифугирования в ампулах с притертыми пробками предотвращает испарение растворителя. При временах центрифугирования, меньших 4 мин и скоростях, меньших 5 тыс. об./мин, не достигается полное удаление растворителя из пор, при значениях, больших 1.5 мин и 7 тыс.об/мин количество удаленного растворителя не увеличивается, но возникает опасность механического разрушения образца под действием центробежной силы. Увеличение точности определения ;степени равновесного набухания достигается благодаря стандартизации условий испытания, отсутствию влияния формл и размеров образца на результаты измерения. Сокращение времени сушки образцов латексной пенорезины после набухания и центрифугирования обусловлено высокой скоростью испарения растворителя из тонких полимерных стенок пор с сильно развитой поверхностью. Првдлагаег«ае интервалы време ни и температуры сушки установлены на основании изучения кинетики процесса (.табл.2). Сушка при температуре BHuie 90 нежелательна из-за возможных потерь массы образца вследствие термоокислительной деструкции. Сушка при температуре ниже 80 требу ет большей продолжительности. Приме р 1, Из вулканизован-: ной латвксной пенорезины губки) вырезают образцыг в виде гиайб диаметром 20±2 мм и высотой 2-3 мм. Образцы оставляют для набухания в толуоле на 24 ч (кажд1 лП образец в отдельном шйроком бюксе), после чего последовательно извлекают из растворителя и замеряют диг1метры (Дц) и двух взаимно перпендикулярных направлениях с , точностью до мм. Оставляпот образцы сушить в вытяжном шкафу на 24 ч/ пос ле чего снова замеряют диаметры (Др) Относительную степень объемного набухания рассчитывают по формуле QOST jj 00% берут среднее из двух значенип QOS-/ рассчитанных по взаимно перпендикулярным диаметрам. Из трех губок, отличаю1цихся време нем вулканизации, анализируют ло 5 образцов - результаты приведены в табл.3. Общее время определения составляет 50 ч. Средняя относительная ошибка измерения величины О ое сост;авляет 4-7%« Расход анализируемотхз материала составляет примерно по 3 г/5 образцов массой около О,б г/ на каждую губку, расход толуола - 250 мл. Образцы при набухании и, особенйо, после высушивания сильно деформируются, при извлечении из растворителя в сильно:набухшем состоянии tчасто рвутСЯ| работать приходится во вредНьос условиях, поскольку с поверх ности измеряемого набухшего образца интенсивно испаряется растворитель. Величина QQ. является косвенной характеристикойстепени вулкан; зации поскольку между ней и концентрацией ;поперечных связей в сетке вулканизат не существует корреляционного управления. Пример 2. Из вулканиз.ованно латексной пенорезины вырезают 5 маленьких образцов произвольной форглл массой 0,005-0,08 мг,ставят их вмест для набухания в 50 мп толуола на 10 мин. Набу:шше образцы последовательно извлекают из растворителя, переносят в ампуш: для центрифугирования на сеточку, укрепленную в середине ампулы, закрывают притертой пробкой и помещают в ячейки лабораторной настольной центрифуги ЛНЦ-2, Проводят центрифугирование в течение 4 мин при скорости вращения 7 тыс.об/мин. Извлекают из центрифуги первую ампулу, открывают ее и включают секундомер, вынимают образец и взвешиваюф на торсионных весах с точностью до 0,5 мг, фиксируя показания весов (Мц) через 30 с после открывания ам пулы. Аналогичным образом последовательно проводят измерение Мц остальных образцов. Сушат образцы в термостате 3 ч при , определяют взвешиванием на торсионных весах массу М, И- рассчитывают равновесную степень . набухания D -Jj- 100%, по которой оо f с помощью уравнения Фпори-Ренера можно рассчитать степень вулканизации полимера в латексной пенорезине. Получены значения 9а %: 1/2Э1 2/293 3/2ЯЗ 4/297 5/299 /€1„ / . Средняя относительная погрет-, ность измерения величины составляет 0,95%. Примеры с 3 по 9 выполнены аналогично примеру 2, но отличсоотся условиями центрифугирования образцов и сведены в табл.4. Из приведенных данных видно, что предлагаемой слособ определения стег пени вулканиза:ции полимера а латексных пенорезинах позволяет сократить время определения в 15-20 раз и повысить точность в 5-9 раз. Кроме того, способ позволяет сократить расход . анализируемого материалачп)имерно в 10 раз, расход растворителя примерно в 5 раз, а также способствует улучшению условий труда. В табл.1 представлена кинетика набухания вулканизованных образцов ла-. тексной пенорезины в толуоле при 2(ГС Образцы отличаются составом, - плотностью, временем вулканизации, исходной.массой. .В табл.2 дана кинетика сушки вулканизованных образцов латексной пенорезины после набухания в толуоле :т а б л и ц а 1

Таблица 2

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ВУЛКАНИЗАЦИИ ПОЛИМЕРА В ЛАТЕКСНЫХ ПЕНОРБЗИНАХ путем образцов в органическом растворителе, удале- ния из образцов избитка растворителя, взвешивания, набухания образцов, их сушки до постоянной массы, взвешивания высушенных образцов и расчета степени набухания образцов по разни- це масс набухших и сухих образцов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и сокращения времени определений, выдерживают об,разцы в органическом растворителе мин, избыток растворителя удаляют из обр§эцрв в течение 4-15 мин, а сушКу осуп(ествляют в течение 2-3 ч, при 80-90 С. I 2, по П.1, отличаю|щ и и с я тем, что удаление избытка растворителя из образцов осуществля w ют путем-нх центрифугирования со ско(О ростью ращения 5-7 тыс.об./мин..

210 120

180

150

120

90

180

150

420 401 367 330 390

38i

6;9

1012130

Таблица 3

216 206 230 228

210 218

5,4

4,1

Таблица 4

Пример