Способ определения параметра растворимости сшитого эластомера Советский патент 1991 года по МПК G01N33/44 

Изобретение относится к способу определения параметра растворимости сшитого эластомера и может быть использовано при подборе растворителей и пластификаторов для каучуков, резин и полимерных покрытий, при разработке полимерных материалов с заданными свойствами.

Цель изобретения - повышение точности способа.

Способ осуществляют следующим образом.

Готовят образцы эластомеров в виде таблеток диаметром 0,007-0,001 м и толщиной 0,02±0,001 м. Предварительно расчетным путем оценивают параметр растворимости данного каучука и выбирают неограниченно смешивающиеся один с другим растворители таким образом, чтобы параметр растворимости одного был меньше параметра растворимости полимера, а у другого - больше. Готовят бинарные смеси этих растворителей 90/10, 80/20, ..., 20/80, 10/90. При необходимости (для дополнительного уточнения положения максимума) готовят и смеси промежуточных составов.

Таблетки образцов ставят на набухание в бинарные смеси при 25Ј0,5°С до равновесия в герметично закрытых бюксах. Объемное соотношение смесей и таблеток составляет 200-250 к 1. Объемную степень набухания образцов определяют по изменению размеров образцов или пересчетом из весовой степени набухания с точностью до 0,1%:

,ei°.$Cil±MiiE rdi2l

d,d

Q2.

(О

а

ел

to

о

со

где

da - плотность сшитого эластомера, кг/м3;

d и d - соответственно плотность

первого и второго растворителя в смеси, кг/м3; М , - массовая доля первого раст-

ворителя в смеси; Q - - равновесное весовое набухание, %.

Использование смесей двух растворителей позволяет варьировать параметр растворимости смеси от значения параметра растворимости первого растворителя до значения параметра растворимости второго растворителя. Параметр растворимости сшитого эластомера определяют по зависимости объемного равновесного набухания Qv эластомера от состава смеси.

Максимальному равновесному набуханию эластомера соответствует состав смеси растворителей о с/ , па раметр растворимости которой равен искомому параметру растворимого сшитого эластомера:

С +

Ј)

де V - молярный объем первого компонента;

Методика опоэ растворимости та ре 1 . По расчетн инкрементов пара вулканизата СКЭП 16,0 (МДж/м3) личины для опред растворимости по нию вулканизата

Va - молярный объем второго композо сана и бензола.

Пример 3 ал - вулканизат вержденный смесь цинка; 1,44 мае с тиурама Е (на

35

нента;

Cf и Ср2 с оответственно объемные доли первого и второго компонентов в растворителе;

Ъ

и X2. - их молярHt.se доли;

ДН сп - энтальпия смешения 1 моль ом

этих компонентов.

Пример 1. Определение парамет- л ра растворимости сшитого полиокси- пропиленгликольуретана.

50

Испытываемый эластомер получают отверждением в течение 3 сут трехфунк- ционального олигомера Лапрола 5003- 2Б-10 с концевыми гядроксильными группами 2,4-толуилендиизоцианатом (102Т) при соотношении -NCO и -ОН- групп, равном 1:1.

Предварительная расчетная оценка параметра растворимости эластомера методом инкрементов дает величину параметра растворимости эластомера Ј, (расч.)17,8 (МДж/м3)05 (в предположении степень превращения -NCO 55 групп 1 и отсутствие реакции диизоциа-1 ната с влагой олигоэфира). С учетом этого расчета для определения парамет45

0

с

5

0

12094

ра растворимости эластомера $„ по равновесному набуханию выбирают смеси толуола и ацетона.

Физико-химические параметры растворителей приведены в табл. 1. Используемые в эксперименте соотношения толуола и ацетона в их смесях представлены в табл. 2. Результаты экспериментов сведены в табл. 3 и 4.

С целью оценки воспроизводимости результатов параметр растворимости испытываемого сшитого полиоксипропилен- гликольуретана определяют на смесях этилацетата и толуола (табл. 2-4).

П р и м е р 2. Испытывают материал - вулканизат каучука СКЭП-40 (каучук СКЭП-40, отвержденный хиноловым эфиром ЭХ-1 в количестве 0,3 мае.ч. на 9 мае.ч. каучука).

Методика опоэделения параметра растворимости та же, что и в примере 1 . По расчетной оценке методом инкрементов параметр растворимости вулканизата СКЭП-40 составляет 16,0 (МДж/м3) . С учетом этой величины для определения параметра растворимости по равновесному набуханию вулканизата используют смеси геко сана и бензола.

5

л

0

5

Пример 3, Испытывают материал - вулканизат каучука СКН-26, отвержденный смесью 1,44 мае.ч. окиси цинка; 1,44 мае.ч. серы и 2,17 мае.ч. с тиурама Е (на 100 мае.ч. СКН-26).

Расчетная оценочная величина параметра растворимости вулканизатора СКН-26 по методу инкрементов составляет 18,9 (МДж/м3)5 . Параметр растворимости СКН-26 определяют по равновесному набуханию в смесях: толуола и ацетона; этилацетата и ацетона. Нетодика аналогична примеру 1.

П р и м е р 4. Испытывают мате- 5 риал - сшитый полиэфируретан, полученный отверждением смеси 80 мае .ч. трехфункционального полидиэтиленгли- кольадипината с мол.м. 2200 и эквимолекулярного количества 2,4-толу- илендиизоцианата с 20 мае.ч. метил- метакрилата (ММА).

Расчетный оценочный параметр растворимости испытываемого материала 19,5 (МДж/м3) , Параметр растворимости испытываемого эластомера по равновесному набуханию определяют в смесяхs толуола и ацетона; о-ксилола и бутанола. Методика аналогична примеру 1.

П р и м е р 5. Испытывают материал - вулканизат бутилкаучука,(БК) марки В с мол. м. 200000, (утвержденный хиноловыл эфиром в количестве 3 мае.ч. на 90 мае.ч. каучука. Расчетный параметр растворимости каучука составляет 19,1 (МДж/м3)05 Параметр растворимости испытываемого вулкани- зата по равновесному набуханию определяют в смесях октана и бензола. Методика аналогична примеру 1.

Растворители, на основе которых готовят бинарные смеси в примерах 1-5, смешиваются меязду собой неограниченно.

В табл. 5-7 приведена оценка воспроизводимости при определении пара- . метра растворимости сшитых эластомеров (БК, СКН-26 и полиоксипропилен- уретака соответственно) при использовании различных бинарных смесей растворителей .

Из табл. 1-7 видно, что наибольшая величина доверительного интервала, полученная в эксперименте для полиоксипропиленуретана, составляет +0,21 (ВДж/м3)0-5 . Разброс данных, полученных известным способом, достигает 1,6 (МДж/м3)0 ДО этого же эластомера.,

Таким образом, погрешность определения параметра растворимости эластомеров предлагаемым способом значительно ниже, чем в известном.

Формула изобретения

Способ определения параметра растворимости сшитого эластомера по равновесному набуханию в изотермических условиях в растворителях с различными параметрами растворимости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности способа, в качестве растворителя используют смеси двух неограниченно смешивающихся растворителей, параметр растворимости одного из которых меньше, а другого больше, чем параметр растворимости испытываемого эластомера.

Изобретение относится к способу определения параметра растворимости сшитого эластомера и может бьггь использовано при подборе растворителей и пластификаторов для каучуков, резин и полимерных покрытий, при разработке полимерных материалов с заданными свойствами. Изобретение позволяет повысить точность способа по равновесному набуханию в изотермических условиях в растворителях с различными параметрами растворимости за счет использования в качестве растворителя смеси двух неограниченно ч смешивающихся растворителей, параметр растворимости одного из которых меньше, а другого больше параметра растворимости испытуемого эластомера. 7 табл.

Эпастомар

бинарная

смесь JВесовое соотмоаение компонентов

| l)0/OJ9rt/m| 80/2П| 70/31) J60/40 J50/50J 40/60 J30/70J

Толуол ацетон35/

п-Гексаы - ацетон 135 Гексан - бензол455

Толуол - ацетон428

Этилацетат - ацетон 425 Толуол - ацетон143

о-Ксилол - вутянол 14/1 Октан - бензол4/6

377

198 565

lib

46П 255 270 /16

370

«5 606

895

476

343

346

1128

Таблица 1

Т а 0 л и u a 2

20/80 J10/90J 0/100 I 55/45

160

350

331

313

282

258

235

90 О

30

7/

04

75

40

3)2 633

468

580

1198

330 632

855

460

590

129

1092

318 628

790

450

603

87

1053

303 588

675

430

567

58

1033

280 525

610

410

536

35

945

257

425

482

385

481

20

846

235 295

360

360 414

14 786

636

Примечание

ТаблицаЗ

Среднее значе шё параметра растворимости $ . «16,25 (ИЯж/м3)5 . Доверительный интервал & 0 40,11 (МДяс/ма}д5 при уров-.. не надежности 95%. Относительная погрешность АО ,6%j J 16,25i ±0,11 (Щж/м3)08 .

римечание. Среднее значение параметра

растворимости Ј 19,04 (МДж/м3 ) Доверительный интервал дЈ ±0,11 (Щж/м3)45 при уровне надежности 95%. Отсноситель- ная погрешность й. ±0,5%; f 19,04+ +0,11 (НЦж/м3) ° 5 .

Таблица 7

Примечание.

Редактор Н.Яцола

Составитель А.Каменщиков

Техред М.Моргентал Корректор М.Самборская

Заказ 1604

Тираж 419

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Таблицаб

Среднее значение параметра растворимости а 18,39 (МДж/м3)-5 . Доверительный интервал ,21 (МЛж/м3) при

уровне надежности 95%. Относительная погрешность ,1%; ,39±0,21 (НДж/м3)ц .

Подписное