Способ определения вязкостных параметров полимерных материалов Советский патент 1987 года по МПК G01N11/14 

i1

Изобретение относится к области исследования химических и физических свойств веществ, а конкретно к оценке вязкостных параметров высокомолекулярных полимеров, а именно поли- этиленоксида,

Цель изобретения - повышение воспроизводимости и ускорение способа определения молекулярной массы поли- этиленоксида, а также расширение функциональных возможностей.

Способ осуществляют следующим образом.

Во вращаемый ротором мешалкой растворитель вносят, полимер для создания раствора необходимой концентрации. После полного растворения полимера измеряют высоту подъема раствора. Молекулярную массу определяют по формуле

М где М а где С - концентрация полимера,г/л; п - скорость врап1;ения чувствительного элемента об/мин; дЬ - высота подъема раствора,см. Увеличение концентрации выше 25 1 /л для полимеров с молекулярной массой больше 5,0 х 10 приводит к образованию высоковязкого резинопо- добного продукта и уменьшению высоты подъема по вращающемуся рот эру-мешал- ке, т.е. несмотря на увеличение .вязкости, высота подъема раствора уменьшается. При уменьшении концентрации ниже 10 г/л для полимеров с молекулярной массой ниже 3,0 х 10 в виду малой вязкости отсутствует подъем раствора по вращающемуся ротору- мешалке и вследствие этого сужается диапазон измеряемых молекулярных масс полиэтиленоксида.

При скорости вращения ротора-мешалки выше 1000 об/мин начинается деструкции полимера в растворе. При использовании скорости вращения ниже 660 об/мин из-за отсутствия подъема невозможно определить молекулярную массу обра,зцов ниже 3,0 х 10 . Кроме того, при скорости ниже 660 об/мин увеличивается время растворения и

2

вследствие этого при длительном перемешивании также возможно протекание деструкции в растворе.

Поскольку температурные изменения значительно влияют на характеристики полиэтиленоксида и вязкость его растворов, определение проводится при термостатировании при 20 С. При более высоких температурах происходит термоокислительная деструкция полимера в растворе, при низких темпетару- рах замедляется скорость его растворения.

0

5

0

5

0

5

0

Конфигурация мешалки может быть любая. Наиболее оптимальной является четырехлепестковая мешалка с дву- ся насадками по валу с наклоном лепестков под углом ASc к валу, соотношение диаметров лопастей мешалки и сосуда должно быть 1:4. Предпочтительны образцы полиэтиленоксида с размером частиц не более 2 мм. Факт полного растворения устанавливают либо визуально по отсутствию нерастворенных частиц и сгустков, либо приборами по фазовому переходу. Время определения составляет 60-70 мин.

Предлагаемый способ характеризуется широкими возможностями,так как позволяет наряду с молек лярной массой определять и дисперсность полиэтиленоксида.

В начальный момент растворения высота подъема больше, чем в момент полного растворения. Если высота подъема раствора в момент полного растворения (ah) зависит от молекулярной массы полиэтиленоксида, то максимальное значение высоты подъема в начальный момент растворения (ЛЬ,) зависит от количества фракции меньше 0,140 мм. Причем, чем больше количество фракции меньше 0,140 мм, 1 ем вьш1е высота подъема. Если фракции 1.5еньше О, 140 мм содержится в полимере в количестве больше 50%, то соотнс1шение максимального значения высоты подъема (dh) к высоте подъема в момент полног о ра створения

(jh ) больше или главно 1,3

(.1,3).

&ь

Б этом случае партия направляется на рассев. Если соотношение

iShi , т 55 7h партия направляется на

предварительное измельчение.

Пример 1 (оптимальное соотношение параметров). 4 мае.ч. полиэтиленоксида вносят в сосуд с 196 мае.ч. вращаемой чувствительным элементом со скоростью (900+10) об/ /мин дистиллированной воды. Концентрация полимера в растворе 20 г/л.Через 56 мин происходит полное растворение полимера в растворе, иэчезают нерастворенные частицы полимера.Высота подъема раствора над его уровнем (dh) держится на постоянном уровне и составляет 2,7 см. Молекулярная масса определяется по формуле М (1,1 + 1/3 4h) -10 равна 2,0 х X 10. Средняя квадратическая ошибка пяти параллельных определений 5,-

- 0,05.

Молекулярная масса, определенная по аналогу, равна 2,0 х 10. Средняя квадратическая ошибка пяти параллельных определений О,52.Время определения 1200 мин.

Пример 2 (минимальное соотношение параметров). 2 мае.ч. поли- этиленоксида вносят в сосуд с 198 мае.ч. вращаемой чувствительным элементом со скоростью (660+10) об/ /мин дистиллированной воды. Концентрация полимера в растворе 10 г/л. Определение проводят аналогично примеру 1. Через 70 мин происходит полное растворение полимера, высота подъема раствора (Jh) составляет 0,3 см. Молекулярная масса, определенная по формуле М (2,4+1/1,5 Jh)

10

равна 2,6х-10 , ,12.

Молекулярная масса, определенная по аналогу, равна 2,6 х 10 ,5„, - 0,60. Время определения 1320 мин.

П р и М е р 3 (максимальное соотношение параметров). 5 мае.ч. поли- этиленокеида вносят в сосуд с 195 мае.ч. врап5аемой чувствительным элементом со скоростью (1000+10) об /мин дистиллированной воды. Концентрация полимера в растворе 2,5 г/л. Через 55 мин происходит Полное растворение полимера в растворе. Высота подъема раствора (4h) составляет 22,5 см. Молекулярная масса опредеСоставиРедактор А.Ворович Техред Л

Заказ 3042/37Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-поли1 рафичеекое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

25329

ленная по формуле М (0,9+1/3,) VG, равна 6,9 х 10, S . 0,18. Молекулярная масса, определенная по анало1 у, равна 6,9 х 10, S у 0,87. Время определения 1320 мин.

П р и М е р 4. Подготовку и определение проводят аналогично примеру 1. Максимальное значение высоты подъема в начальный момент растворения составляет 14,3 см. Через 54 мин происходит полное растворение полимера, высота подъема раствора составляет 12,0 см. Молекулярная масса по формуле М (1,1+1/3 3h) - 10 равна 5,1 f 10 , Соотноп1ение высот 4lii

10

15

dh

1,19. Количество фракции ме0

нее 0,140 мм составляет меньше 50%.

Молекулярная масса по аналогу 5,1 X 10. Количество фракции по данным ситового анализа 40%. Суммарное время определения 1380 мин.

П р и М е р 5. Подготовку и опре- 5 деление ведут аналогично примеру 1. Максимальное значение высоты подъема в начальный момент растворения составляет 15,6 см. Через 55 мин происходит полное растворение, высота подъема раствора составляет 12,0 см. Молекулярная масса по формуле М -, (1, 1 + 1/3 4h) -10 равна 5,1 х

йЬ

0

Соотношение высот

ЛЬ

10°. 1,3. Коли

чество фракции менее О,140 мм равно 50%.

Молекулярная масса по аналогу 5,1 X 10 . Количество фракции менее 0,140 мм равно 50%. Суммарное время определения составляет 1380 мин.

5

Использование настоящего изобретения позволяет в 2,5 раза ускорить определение молекулярной массы ПЭО . в пять-восемь раз увеличить воспроизводимость определения, улучшить условия труда в связи с использованием нетоксичного растворителя,а также расширить функциональные вЪз- можноети епособа.

Корректор А.Тяско