Способ определения структурной однородности бутадиен-стирольных и бутадиен-нитрильных каучуков Советский патент 1992 года по МПК G01N33/44 

Изобретение относится к технике исследования структуры полимеров и может быть использовано для анализа структурной неоднородности цепей каучуков.

Известен способ определения структурной однородности бутадиен-стирольных и бутадиен-нитрильных каучуков, заключающийся в том, что перемешивают до полного смешения 50-100 мае.ч. технического углерода со 100 мае.ч. каучука, находящегося в вязкотекучем состоянии, отбирают несколько проб от момента полного смешени.я до 120 мин дополнительного перемешивания наполненного каучука, проводят экстракцию проб в растворителе для каучука, определяют соотношение мономерных звеньев в исходном каучуке и в золе каучука после экстракции, а по изменению этого соотношения судят о структурной однородности каучуков, Недостатками этого способа является сложность в приготовлении резиновой смеси, возможность неполной адсорбции полимеров на поверхности технического углерода вследствие недостаточного диспергирования последнего по обье- му полимера, многократное экстрагировние полимеров, а главное, низкая точность анализа.

Целью изобретения является повышение точности анализа способа.

Способ осуществляют следующим образом.

Готовят раствор промышленного каучука 0,06-3,5%-ной концентрации. Полученный раствор смешивают с техническим углеродом в количестве 70-600 мас.ч. на 100 мае.ч. каучука, находящегося в растворе. Смесь перемешивают. Через 0; 5; 10; 15; 20; 30; 40; 60 мин и далее до-24 ч из системы отбирают пробы, на центрифуге отделяют наполнитель, оставшийся осветленный раствор высушивают и определяют концентрацию каучука по сухому остатку, характеристическую вязкость на капиллярном вискозиметре Бишофа и состав проб каучука методом ИК-спектроскопии.

VKSH

Пример 1. Готовят 0,06%-ный раствор каучука СКС-30 АРПД в толуол-гекса- новом растворителе, смешивают с техническим углеродом в количестве 70 мас.ч. проводят отбор проб. В отобранных пробах оказалось недостаточное количества полимера, что не давало возможности провести анализ (пример ниже нижних границ по концентрации каучука и по дозировке наполнителя).

Пример 2. Готовят 0,1 %-ный раствор каучука СКС-30 АРПД в толуол-гексановом растворителе, смешивают с техническим углеродом в количестве 100 мас.ч. на полимер, проводят от отбор проб, анализы (пример для нижних границ концентрации каучука в растворе и дозировке техуглерода).

Пример 3. Готовят 3,5%-ный раствор каучука СКС-30 АРПД в толуол-гексановом растворителе, смешивают с 600 мас.ч. технического углерода. Раствор полимера получается очень вязким. Затруднено разделение раствора полимера с техническим углеродом (пример выше верхних границ по кон- центрации каучука в растворе и дозировке техуглерода).

П р и м е р 4. Готовят 3,0 %-ный раствор каучука СКС-30 АРПД в толуол-гексановом растворителе, смешивают с 500 мас.ч. техни- ческого углерода, проводят отбор проб, анализы (пример на верхние границы по концентрации в растворе и дозировке техуглерода).

Из приведенных примеров видно, что оптимальными пределами для проведения опытов являются растворы полимера 0,1- 3,0%-ной концентрации при количестве технического углерода 100-500 мас.ч. на полимер.

Пример 5. Готовят 0,3%-ный раствор каучука СКС-30 АРПД в растворе толуол-гек- сан. Смешивают с 200 мас.ч. технического углерода полимер, находящийся в растворе. Проводят адсорбцию, отбирают пробы и анализируют. Отобранные пробы высуши- вают до постоянной массы. Определяют концентрацию полимера по сухому остатку. Раствор полимера анализируют на содержание стирола методом ИК-спектроскопии по полосе деформационных колебаний -СНгрупп ароматического кольца 760 см методом базовой линии. Результаты анализа приведены в табл.1, в которой представлены также значения характеристической вязкости толуольных растворов, определенным по обычной методике на капиллярном вискозиметре Бишофа. а также данные о составах золя по прототипу (сухое смешение).

Изменения в составе проб по заявляемому способу достигают максимума (см.

табл.1) в первые 60 мин смешения (из 24 ч проведения опыта). Сравнение с известным способом (показывает, что предлагаемый способ дает большие изменения (4,2% стирола п.З табл.1, в сравнении с 2,4% стирола- п.5 табл.1) составов анализируемых проб, чем известный способ. Это свидетельствует о большей точности анализа каучука на структурную однородность. Опыты показали, что применение различных типов техуглерода (от ПМ-100 до ПМ-30) не влияет на результаты и точность осуществления настоящего способа.

Пример 6. Аналогично примеру 5 (концентрация раствора 0,3%, дозировка техуглерода 200 мас.ч.} определяют структурную однородность бутадиен-нитрильно- го каучука СКН-18. Растворение каучука ведут в смеси растворителей толуол + ацетон. По полосе валентного колебания нит- рильной группы при 2250 см-1 определяют количество акрилонитрила (АН, в %) в пробах по ходу адсорбции в течение 24 ч. Максимум изменений в составах проб наблюдался в первые 60 мин осуществления заявляемого способа. Результаты анализов в сравнении с известным способом приведены в табл.2.

Сравнение результатов испытания по предлагаемому способу и по известному показывает, что предлагаемый способ дает большие изменения составов исходного каучука и конечных проб (2,2% по предлагаемому способу в сравнении с 0,9% АН по известному). Аналогичные результаты получены при оценке структурной однородности бутадиен-нитрильного каучука СКН-26 двумя способами: по известному способу изменения в составах исходного каучука и конечной (через 150 мин) пробы составили 1,4% АН, а по известному - составили 0,7%.

Все измерения составов проб и золей в обоих способах проводили одними и теми же инструментами на одних и тех же каучу- ках. Предлагаемый способ в этих условиях показал более высокую чувствительность к структурной однородности изученных кау- чуков: изменения в составах проб СКС-30 АРПД были в 1,7 раза более (4,2:2,4 табл.1) значительными по настоящему способу (4,2%), чем по известному (2,4%), а для СКН- 18 изменения были в 2,44 раза большими ho предлагаемому способу (2,2% АН), чем по известному (0,9% АН табл.2). Это указывает на более высокую точность проведения анализа каучуков на структурную однородность предлагаемым способом.

Применение способа в практических целях возможно для анализа процесса полимеризации промышленных полимеров с

целью регулирования процесса и получения однородных полимеров, что обеспечивает улучшение качества каучуков, резиновых смесей и изделий из них. Кроме того одновременно и можно оценить молекулярно- массовые параметры каучуков, например, по изменениям характеристической вязкости золей.

Формула изобретения 1. Способ определения структурной однородности бутадиен-стирольных и бу- тадиен-нитрильных каучуков, в котором оп- ределяют соотношение структурных единиц в исходном каучуке, адсорбируют каучук техническим углеродом путем сме0

5

шения, сравнивают соотношение структурных единиц в исходном каучуке и в пробах после адсорбции в зависимости от времени адсорбции каучука техническим углеродом, отличающийся тем, что. с целью повышения точности способа, осуществляют смешивание с техническим углеродом предварительно растворенного в органическом растворителе каучука.

2, Способ поп.1,отличагющийся тем, что используют раствор каучука концентрацией 0,1-0,3%, а технический углерод берут в количестве 100-500 мае.ч. на 100 мае.ч. каучука.

Таблица 1

Изобретение относится к способам определения структурной однородности бута- диен-стирольных и бутадиен-нитрильных каучуков. Цель изобретения - повышение точности способа. Для этого в процессе адсорбирования каучука техническим углеродом путем смешения используют раствор каучука в органическом растворителе. Изменения в составах проб по предлагаемому способу отличаются в 1,7-2,4 раза от результатов, полученных известным способом. з.п ф-лы, 2 табл.

Таблица 2