Способ определения содержания гель-фракции в изопреновых или бутадиеновых полимерных системах Советский патент 1983 года по МПК G01N15/00 G01N33/44 

4 СО

00

со

Изобретение относится к анализу состава полимерных систем, в частности к способу определения содержания гель-фракции в изопреновых и бутадиеновых полимерных системах, и может быть использовано в нефтехимической прокшшленности для контроля качества полимеров, так как содержание гель-фракции существенно влияет на физико-механические и технологические, свойства полимерных материалов .

Изв.естен способ определения содержания гель-фракции в полимерных системах, включающий растворение каучука в гексане и центрифугировалие при ргГзличных скоростях вращения-ротора, ультрацентрифуги, при этом происходит последовательное . выделение фракций микрогеля 1 .

Этот способ позволяет анализиррвать готовый полимер и полимеризат, но весьма длителен (около 4 ч) и пригоден только для работы в условиях исследовательской лаборатории, так как требует дорогого и дефицитного оборудования, а также, высс оквалифицированного исполнения.

Наибвлее близким к изобретению по технической сущности является способ определения содержания гельфракции в изопреновых или бутадиеновых полимерных системах,. включающий растворение образца известной Массы в органическом растворителе, пропускание его через фильтрационную ячейку и последующий расчет содержания гель-фракции С2.

Согласно этому способу образец полимера известной массы растворяют в толуоле при перемешивании на магнитной мешалке, фильтрацию раствора проводят в мембранной фильтрационной ячейке - мембране типа Синпор с размером пор 1,5 мк, под давлением азота. Рассчитывают массу гель-фракции, -оставшейся на фильтре, по разности масс мембраны, высушенной после, фильтрации, и сухой чистой мембраны. Продолжительность этого анализа (ультрафильтрации)или мембранного разделения составляет 4ч, полимеризата-около 1 ч. Погрешность метода увеличивается при возрастании- содержания геля в каучуке (от 0,3% в области содержания геля 0-3% до 1% в области 7-10%) 2.

Недостатками метода являются невозможность использования метода при большом содержании геля (более 10-15%) вследствие быстрой забивки пормембраны, дефицитность мембран типа Синпор г сложность анализа и необходимость специального оборудоания, которое серийно не выпускается.

Цель изобретения - упрощение определенияч содержания гель-фракции при сохранении точности анализа.

Эта цель достигается тем, что согласно способу определения содер;жания гель-фракции в изопреновых или бутадиеновых полимерных системах, включающему растворение образца известной массы в органическом растворителе, пропускание его через v фильтрационную ячейку и последующий расчет содержания гель-фракции, в качестве фильтрационной ячейки используют трубку с отношением длины к диаметру 30-70, заполненную силикагёлем с размером частиц 0,1-0,5 мм при соотношении объема силикагеля к массе гполимера от 300 до 2000, в качестве органического растворителя применяют смесь толуола с этиловым спиртом в соотношении от 0,85;0,15 до 0,95:0,05, а расчет содержания гель-фракции проводят по разности масс полимера, поданного в фильтрационную ячейку и прошедшего через нее.

Пример 1. Навеску товарного изопренового каучука СКИ-3 (0,2130 г растворяют в 10 мл толуола и количественно переносят в стеклянную фильтрационную ячейку (трубку длиной 800 мм и диаметром 12 мм, соотношение длины к диаметру 67), в которую предварительно помещают 70 мл силикагеля АСК (ГОСТ 3959-54) с размером частиц 0,1-0,5 мм (соотношение , объема силикагеля к массе исследуемого вещества 330). Колонку в течени 20 мин промывают- Ь/гюентрм, представляющим собой смесь толуола с этиловы спиртом в соотношении 9:1. Элюент, выходящий из колонки, собирают в мерный цилиндр, ©бъем.элЮента, прошедшего через колонку, составляет 150 мл. Такой объем элюента гарантирует количественный выход из колонки золь-фракции СКИ-3,

Пипеткой из цилиндра отбирают 15 м элюента в предварительно взвешенную круглсрдонную колбу. Растворители удаляют с помощью вакуум-насоса. Полимер, оставшийся в колбе, сушат в вакууме при 7ос в течение 15 мин. Затем колбу взвешивают, В.ес сухого остатка составляет 0,0185 г, следо-. вательно, масса золь-фракций 0,1850 Масса гель-фракции составляет (0,0280 г,т.е.содержание гель-фракции в образце СКИ-3 - 13,1%, Продолжительность определения 60 мин.

Пример 2. Навеску товарного изопренового каучука СКИ-3-01 (О,0652)г растворяют в 10 мл толуола и количественно переносят в трубку длиной 400 мм и диаметром 12 мм (соотношение размеров 33), в которую предварительно .засыпают 35 мл силикагеля АСК (соотношение объема силикагеля к массе вещества 540). Колонку в течение 10-15 мин промывают элюентом (толуол:спирт 9:1). Элюен в количестве 70-80 мл собирают в предварительно взвешенную колбу, кЬ бу присоединяют к вакуум-насосу и удаляют растворители; Колбу сушат в вакууме в течение 15 мин и взвешивают. Масса сухого остатка (золь-фр кции) составляет 0,0542,-г. Масса гель-фракции 0,0110 г, содержание гель-фракции 16,7%.- Время определения 50 мин. Пример 3. Образец полимери зата СКИ-3 объемом 20 мл, отобранно из аппарата при конверсии изопрена 9,0% растворяют в 10-кратном объеме толуола, В две предварительно взвешенные колбы, отбирают по 15 мл рас вора. Колбы взвешивают, в одной из колб определяют сухой остаток (0,0730 г). По известньлм массе раст воров и массе сухого остатка рассчи тывают массу каучука во второй колбе (0,р715 г). Раствор из второй колбы количественно перенося в фильтрационную ячейку, в которую предварительно засыпают 35 мл силикагеля АСК. Соотношение длины к диаметру фильтрационной ячейки соетавЛяет 400.: 10 4О,соотношение объем силикагеля к массе навески 35:0,0715 490, состав смеси растворителей 9:1. Остальные операции проводят аналогично примеру 2, Содержание гель-фракции в прлимеризат 43,5%. определения 60 мин.. Пример 4. ОбразецполиМеризата СКИ-3 объемом 20 мл, отобранный из аппарата при конверсии изопг рена 50%, анализируют аналогично ; примеру 3. Содержание гель-фракции в полимеризате составляет 31,5%, Время определения 55 ми.н. Пример 5. Образец товарного бутадиенового каучука СКД анализируют аналогично примеру 2. Содержание гель-фракции в цис-1,4-прлибута диене 1,5%. Время определения 50 ми Пример 6, Навеску товарного каучука СКИ-3 (0,175 г) анализируют аналогично примеру 2, но при этом соотношение объема силикагеля к массе образца составляет 200. Содержение гель-фракции 10,5%. П р и, м е р 7, Навеску товарного .каучука СКИ-3 (0,2330 г) растворяют в .10 мл толуола и количественно пере носят в стеклянную фильтрационную ячейку (труб| у длиной 840 мм и диаметром 12 мм, отношение длины к диаметру 70), в которую предварительно помещают 70 мл силикагеля АСК с размером частиц 0., 1-0,5 мм (отношение объема силикагеля к массе исследуемого вещества 300). Колонку в течение 20 мин промывают элюентом.в соотношении 0,90:0,10. Элюент, выходящий из колонки, собирают в мерный цилиндр. Объем элюентта, прошедшего через колонку, состав ляет 150 мл. Такой объем гарантирует количественный выход из колонки золь-фракцнй СКИ-3, Ципеткой из цилиндра отбирают 15 мл злюента в предварительно взвешенную кругл6д1онную колбу, растворители удаляют с помощью вакуум-насоса. Полимер, ос- . тавшийся в колбе, сушат в вакууме при 70с в течение 15 мин, затем колбу взвешивают. Вес сухого остатка составляет 0,2020 г. Масса гель-фракции 0,0313 г, т.е. содержание гель-фракции в образце составляет 13,4%. Продолжительность определения 60 мин.Пример 8. Навеску товарного каучука СКИ-3-0,1 (0,0854 г) растворяют в 10 мл толуола и количественно переносят в трубку длиной 360 мм и диаметром 12 мм (отношение размеров 30), в которую предварительно засыпают 35 силикагеля АСК (отношение объема силикагеля к массе вещества 410). Колонку,.в течение 10-15 мин промывают элюентом (толуол:этиловый спирт 0,95:0,05). Элюент s количестве 100 мл собирают в предварительно взвешенную круглодонную-колбу, колбу присоединяют к вакуум-насосу и удаляют растворители. Колбу сушат при 70°С в вакууме в течение 15 мин и взвешивают. Масса сухого остатка (золь-фракции) составляет 0,0726 г. Масса гель-фракции 0,0128 г. Содержание гель-фракции 15%. Время опре деления 50 мин. . Пример 9. Навеску товарного каучука СКИ-3 (0,0750 г) растворяют в 10 мл толуола и количественно переносят в трубку длиной 1000 мм и диаметром 15 мм (отношение длины к диаметру 67), в которую предварительно помещают 157 мл силикагеля АСК с размерами частиц 0,1-0,5 мм (отношение объема силикагеля к массе полимера 2000). Колонку в течение 10-15 мчн промывают элюентом (толуол: этиловый спирт 0,95:0,05). Элюент в- количестве 150 мл собирают в предварительно взвешенную круглодонную колбу и удаляют растворители, колбу высушивают. Масса сухрго- остатка (золь-фракции) составляет 0,0644г. Масса гель-фракции 0,0106 г. Содержание гель-фракции 14,1%. Время . определения 60 мин. П р ИМ е р 10. Навеску товарного каучука СКД (0,1846 г) растворяют в 10 мл толуола и количественно переносят в стеклянный сосуд (трубку-) длиной 840 мм, диаметром 12 мм (откошение размеров 70), в которую предварительно, помещаюгг 6О мл силикагеля АСК (отношение объема силикагеля к массе полимера 325). Колонку в течение 10-15 мин промывают элюентом (толуол:этиловый спирт 0,85:0,15). Элюент в количестве 150 мл собирают

51049789

В.предварительно взвешенную колбуИз примеров следует, что предлаи удаляют растворители, колбу высу1ии-гаемый способ позволяет значительно

вают. Масса сухого остатка составля-упростить определение содержания

ет 0,1813. Масса гель-фракциигель-фракции в полимерах по сравнению

,0,0033 г. Содержание гель-фрак- .-с известным способом при сохранении

ции 1,8%, Время определения5 точности, при этом используется дос6Q мин. тупное оборудование и материалы.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ГЕЛЬ-ФРАКЦИИ В ИЗОПРЕНОВЫХ ИЛИ БУТАДИЕНОВЫХ ПОЛИМЕРНЫХ СИСТЕМАХ, включакяций растворение образца известной массы в органическом растворителе, пропускание его через фильтрационную ячейку и последующий расчет содержания гель-фракции, о т л ич а ю tq и и с я тем, что, с целью упрощения определения содержания гель-фракции при сохранении точности анализа, в качестве фильтрационной ,ячейки используют трубку с отнсшеиием длины к диаметру 30-70, заполненную силикагелемс размером частиц 0,1-0,5 мм при соотношении объема силикагеля к массе полимера от 300 до 2000 , в качестве органического растворителя применяют смесь толуола с этиловым спиртом в соотношении от 0,85:0,15 до 0,95:0,05, а расчет содержания гель-фракции проводят по разности масс полимера, поданного в фильтрационную ячейку и прошедшего через нее.