Способ определения количества кислорода и установка для его осуществления Советский патент 1981 года по МПК G01N7/06 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА КИСЛОРОДА И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

1

Изобретение относится к анализу кремнийорганических соединений, в частности к количественному определению величины поглощенного кислорода и индукционных периодов при окислении полиорганосилоксанов, и может быть использовано для контроля качества в производстве каучуков и вулканизатов, а также при изучении свойств полимеров и композиций на их основе.

Известен способ количественного определения величины поглощенного кислорода при окислении карбоцепных полимеров. Этот способ основан на том, что навеска полимера нагревается в кислороде при его постоянном парциальном давлении при 80-150°С, при этом предусмотрено удсшение низкомолекулярных продуктов термоокислительной деструкции полимеров из зоны реактора.

Дпя осуществления этого способа используется установка, включающая реактор с навеской полимера, помещенный в жидкостной термостат, циркуляционную систему, соединенную с реактором, и измерительно-компенсационную систему, соединенную с реактором

и состоящую из U -образного ртутного , манометра и бюретки с кислородом 1,

Недостатками данного способа являются низкая температура окисления, большая навеска полимера (0,7-1,0 г). К недостаткам установки можно отнести использование манометра и бюретки со ртутью, значительный сукй«арный объем реактора и соединенной с ним система, что приводит к существенному понижению чувствительности способа и, наконец, отсутствие автоматической подачи кислорода в реактор и автоматической записи количества кислорода, пошедшего на окисление полимера.

Известен способ определения количества кислорода, поглощаемого кремнийорганическими полимерами при их окислении, путем нагрева навески полимера в атмосфере кислорода при его постоянном парциальном давлении и измерения количества кислорода, пошедшего на окисление.

Известка также установка для осуществления этого способа, содержащая реакционную емкость с нагревателем, устройства подачи и измере-. .ния количества кислорода, U -образ30 ный манометр, соединенный - одним

коленом с HHXKFiGrt частью реакционной емкости, а вторым - с атмосферой, контрольно-измерительную и регистрирующую аппаратуру f2.

Недостатками известных способа и установки являются проведение термоокислительной деструкции в присутствии влаги, что недопустимо в случае окисления гидролитически нестойких полимеров, низкая температура окисления,проведение окисления без удаления низкомолекулярных продуктов термоокислительной деструкции полимера. Все это существенно понижает точность определения количества кислорода, пошедшего на окисление образца.

Цель изобретения - повышение точности определения за счет обеспечения полноты реакции окисления.

Поставленная цель дотигается тем что нагрев осуществляют при температуре 200-ЗОО С, а в процессе окисления осуществляют непрерывное удаление продуктов термоокислительной деструкции.

С целью повышения точности определения за счет удаления продуктов термоокислительной деструкции и подавления побочных реакций окисления, установка снабжена охлаждаемой и -образной ловушкой, соединенной своими коленами с верхней и нижней частями реакционной емкости, причем манометр снабжен разделительной мембраной, размещенной мегкду его коленами, и электрическими контактами, установленными во втором колене манометра, устройство подачи кислорода выполнено в виде баллона, соединенной с баллоном буферной емкости, и маностата, подсоединенного к буферной емкости, устройство измерения количества кислорода выполнено в виде дозирующей емкости с патрубками, двух электромеханически клапанов, установленных йа патрубка и соединенных с нижней частью реакционной емкости и буферной емкостью и электромеханического преобразователя сигналов, подключенного к электрическим контактам, клапанам и регстрирующему устройству.

На чертеже изображена установка для осуществления способа определения количества кислорода, общий вид

Установка содержит реакционную емкЬсть 1 с нагревателем 2 устройcTqgi подачи и измерения количества кислорода, и -образный манометр 3, соединенный одним своим коленом 4 с нижней частью реакционной емкости а вторым 5 - с атмосферой, контрольно-измерителыную и регулирующую аппаратуру, охлаждаемую U-образную ловушку 6, соединенную своими коленам 7 и 8 с верхней и нижней частями реакционной емкости 1

Манометр 3 снабжен разделительной мембраной 9, размещенной между его коленами 4 и 5, и электрическими контактами 10, установленными во втором колене 5 манометра 3.

Устройство подачи кислорода выполнено в виде баллона 11, соединенной с баллоном буферной емкости 12 и маностата 13, подсоединенного к буферной емкости 12.

Устройство измерения количества

0 кислорода выполнено в виде дозирующей емкости 14 с патрубками 15 и

16,двух электромеханических клапанов 17 и 18, установленных на патрубках 15 и 16 и соединенных с нижней .

5 частью реакционной емкости 1 и буферной емкостью 12, и электромеханического преобразователя 19 сигналов, подключенного к электрическим контактам 10, клапанам 17 и 18 и регистрирующему устройству 20.

0

Способ определения количества кислорода реализуется следующим образом.

Навеска 21 силоксанового полимера, например полидиметилсилоксана, поли5метилтрифторпропилсилоксана, полиметилфенилсилоксана массой 0,15-0,20г, помещается в реакционную емкость 1, нагретую до температуры 200-350с, воздух эвакуируется через кран 22,

D и система заполняется кислородом. Исходное положение клапанов таково, что клапан 18 закрыт, а клапан 17 открыт, контакты 10 при этом замкнуты. По мере окисления образца умень5шается объем кислорода в реакционной емкости 1, что приводит к изменению уровня жидкости в манометре 3. Контакты 10 размыкаются и сигнал поступает в электромеханический пре0образователь 19, где усиливается и подается на клапаны 17 и 18, причем так, что вначале закрывается клапан

17,затем через интервал-t -- с., открывается клапан 18. Кислород из дозирующей емкости 14, где поддержива5ется избыточное .давление на 10100 мм . по сравнению с давлением в реакционной емкости 1, протекает в последнюю,что приводит к изменению уровня жидкости в манометре 3 и за0мыканию контактов 10. После 3,5-4,0 с, клапаны 17 и 18 автоматически переключаются, и система приходит в исходное состояние.

Назначение буферной емкости 12 и

5 маностата 13 заключается в обеспечении точно заданного избыточного давления кислорода, поскольку величина вводимой микропорцик кислорода обусловлена величиной избыточного

0 давления и объема емкости 14. Предпочтительная величина вводимой микропорции кислорода равна 0,05 см при погреши ости ,-f- 5% относительных.

Пример 1. 0,2г диметилсилоксанового полимера (СКТ) с молеку5

ляркой массой 750 тыс. помещают в реакционную емкость при 280°С и проводят окисление.

Результаты окисления каучука представлены в таблице.

Пример 2. О,2 г метилфенилсилоксанового гомополимера (СКТМФ) с молекулярной массой 830 тыс. помещают в реакционную емкость при 280с И проводят окисление.

Результаты окисления каучука приведены в таблице.

Пример 3. 0,2 г метилтрифторпропилсилоксанового гомополимера (СКТФТ) с массой 870 тыс. помещают в реакционную емкость при и проводят окисление.

Результаты окисления приведены в таблице.

Пример 4. 0,2г метилфенилсилоксанового гомополимера (ССТМФ) с молекулярной массой 830 тыс. помещают, в реакционную емкость и проводят окисление при .

Результаты окисления каучука приведены в таблице.

Пример 5. О,2 г метилтрифг

торпропилоксанового гомополимера (СКТФТ) с молекулярной массой 870 тыс, помещают в реакционную емкость при 200с rf проводят окисление.

Результаты окисления каучука приведены в таблице.

Из таблицы следует, что полученные данные позволяют судить о количественном поглощении кислорода с достаточной точностью, при нагревании полиорганосилоксанов и на основании этого - о работоспособности таких полимеров в условиях высоких температур.

Таким образом, изобретение позволяет проводить количественную оценку поглощения кислорода при окислении гидролитически нестойких полиорганосилоксанов при температуре 200-350°С Помимо этого, предлагаемый способ по сравнению с существующими способами имеет следующие преимущества:

а)окисление полимеров проводится в отсутствии влаги с одновременным удалением низкомолекулярных продуктов термодеструкции полимеров;

б)можно проводить окисление полимеров при любой постоянной величине парциального давления кислорода

в реакционной емкости, а также в любых искусственно приготовленных окислительных газовых средах.

Предлагаемая установка за счет введения ряда усовершенствований, касающихся подачи кислорода в реак.ционную емкость, фиксирования изменения давления в ней, применения клапанов,-позволяет реализовать предложенный способ.

Предложенный способ и установка могут быть использованы для контроля качества полимера.

Формула изобретения

1. Способ определения количества кислорода, поглощаемого кремнийорганическими полимерами при их окислении, путем нагрева навески полимера в атмосфере кислорода при его постоянном парциальном давлении и измерения количества кислорода, пошедшего на окисление, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения за счет обеспечения полноты реакции окисления, нагрев осуществляют при температуре 200-350°С.