Способ определения окислительной активности вещества Советский патент 1988 года по МПК G01N25/00 

Изобретение относится к физико- химическим исследованиям и может быть использовано для изучения кине-г тики окислительных реакций веществ, г в частности полимеров, в изотермических условиях.

Целью изсЯ5ретения является повышение чувствительности способа,

В предлагаемом способе выбор гет- Ю ЛИЯ в качестве компонента смеси обуславливает высокую чувствительность способа к изменению концентрации кислорода в газовом потоке из-за существенных различий коэффициентов 15 теплопроводности компонентов смеси. Наибольшей чувствительностью способ обладает при концентрации кислорода в смеси от минимальной до 40 об,%, Скорость газового потока подбирают та-20 КИМ образом, чтобы смесь за время прохождения реакционного объема приобретала его температуру и в то же время обеспечивала постоянную концентрацию кислорода у поверхности 25 исследуемого образца.

В реакционном объеме часть кислорода бинарной смеси поглощается образцом, что приводит к изменению теплопроводности потока, детектор тепло- 30 проводности преобразует это изменение в электрический сигнал, величина которого оказывается пропорциональной скорости поглощения кислорода пробой.

Самопишущий прибор записывает ве- аг личину этого сигнала в виде кривой, отражающей зависимость скорости поглощения кислорода от времени Г нахождения образца в ячейке. На основании экспериментальной кривой строится за- 40 висимость скорости превращения образца от степени превращения 6, Для описания процесса окисления полимера используется уравнение Арре- ниусад5

-Л- К.(1 -е.) exp(-l-).

dC

RT

где К - предэкспоненциальный множитель;

п - порядок реакции;

Е - энергия активации;

Т - абсолютная температура;

R - газовая постоянная. Параметры этого кинетического уравнения - энергия актившщи, пред- экспоненциальный множитель - и порядок реакции могут быть определены по нескольким кинематическим кривым полученным при различных температу

5 0 5

0

г 0 5

0

рах. Сохраняя для них значение (1-Е) постоянным, строят зависимость ) от обратной температуры и по наклону полученной прямой вычисляют энергию активации, а по отрезку, отсекаемому по оси ординат находят предэкспоненциальный множитель.

На чертеже приведено устройство дпя реализации способа.

Устройство содержит баллоны 1 со сжатыми кислородом и гелием. Для регулировки и контроля за расходом газов служат редукторы 2 и ротаметры 3, Очистка газов от паров воды происходит в фильтрах 4, содержащих сили- когель. Смесь газов с заданной кон- центрацией кислорода попадает в сравнительные камеры детектора 5 теплопроводности, а затем в пиролитичес- кую ячейку 6 (реакционный объем), .где происходит окисление образца, Летучие продукты окисления задерживаются хроматографической колонкой 7, а газовая смесь с изменной концентрацией кислорода поступает в рабочие камеры детектора теплопроводности. Последний преобразует это изменение в электрический сигнал, пропорциональный скорости поглощения кислорода образцом, а самопи1чущий прибор записывает величину этого сигнала в виде временной кривой,

Пиррлитическая ячейка выполнена из кварцевой трубки, находящейся в термостатированном блоке, содержит устройство ввода пробы и позволяет проводить измерения в интервале температур 120-800 Cv Термостатированная при комнатной температуре хрома- тографическая колонка имеет длину 1 м и заполнен адсорбентом - молекулярные сита 5 А,

В качестве примера, иллюстрирующего реализацию предлагаемого способа, проводилось определение параметров окисления этилен-пропиленового сополимера СКЭПТ, Образцы массой 1 мг изготовлялись в виде пленок на подложке из нержавеняцей стали и вводились в пиролитическую ячейку, через которую продувалась смесь гелия с кислородом со скоростйю 40 см /мин при концентрации кислорода в смеси об,%. Температура образца измерялась термопарой, находящейся с ним в непосредственном контакте, и составляла в опыте 94°С, В результате окисления образца самопишущий, при3

бор фиксировал временн скорости поглощения кимером.

Аналогичным образом вые для других значений 234, 255°С и для степения 6 0,15 строилась

de/dC ()

In

(5)

По наклону полученной прямой определяли энергию активации и далее - предэкспоненциальный множитель К,. В опыте энергия активации составила 15 значение R 66 кДж/моль и Кя

.

Предлагаемый способ определения параметров окисления полимеров позволяет фоизводить измерения в широком 20

интервале температур при различньтх концентрациях кислорода в газовом потоке, обеспечивает высокую производительность, обладает высокой чувствительностью и достаточной точностью измерений.

Формула изобретения

10

Способ определения окислительной активности веп(ества по скорости потребления кислорода образцом путем его окисления в потоке газа отличающийся тем, что, с целью повьшения чувствительности способа, окисление проводят в токе смеси кислорода с гелием, а скорость потребления кислорода определяют по изменению теплопроводности газовых потоков.

Изобретение относится к физико- химическим исследованиям и может - . . быть использовано для изучения кинетики окислительных реакций конденсированных веществ, в частности полимеров, в изотермических условиях Цель - повышение чувствительности способа. Окисление образца производится в токе базовой смеси кислорода с гелием, а скорость потребления кислорода образцом определяют по изменению теплопроводности потока на входе и выходе реакционного объема. Выбор гелия в качестве газа-носителя обусловливает высокую чувствительность способа к изменеьщю концентрации кислорода в газовом потоке из-за существенных различий в коэффициентах теплопроводности компонентов бинарной смеси. Наибольшей ч встви- тельностью способ обладает при концентрациях кислорода в смеси .от минимальной до 40 об.%. В реакционном объеме часть кислорода поглощается образцом, что приводит к изменению теплопроводности бинарной смеси, детектор теплопроводности преобразует это изменение в электрический сигнал, величина которого оказывается пропорциональной скорости потребления кислорода образцом. Для описания процесса окисления полимера используется уравнение Аррениуса, параметры KOTopioro - энергию активации,-предэкспоненциальт-й множитель определяют по нескольким кинематическим кривым, полученным при различных ; температурах. ил.