Способ определения кислородопроницаемости материалов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(31 М. Кл.з: 6 01 И 15/08 сприсоединениемзаявки Йо Государственннй коинтет СССР по делам нзобретеннй н открытнй. (33 УДК 625,85620.1088.8 нститут клинической и экспериментальной м Сибирского отделения АМН СССР) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КИСЛОРОДОПРОНИЦАЕМОСТИ МАТЕРИАЛОВконтрольнО-.редназнаопроницае" Изоизмерчено дмостиИзв ородопзаключции кчикомнку в з плеляет о при на рон пл ределличиннки. о Оз 1 бретение относится кительным средствам и пля измерения кислородматериалов,естенспособ определения кироницаемости полимерных пленающихся в измерении концентислорода злектрохимическнм дпродиффундировавшего чережидкость 11,нако этот способ не поэвоять проницаемость пленокгазовой фазы с обеих .сто Наиболее близким к предлагаемому является способ определения проницае=- мости материалов, заключающийся в создании перепада парциального давления кислорода через пленку из исследуемого материала и определении количества кислорода, прошедшего через пленку. Способ характеризуется созданием рабочей камеры, отделенной исследуемой пленкой от второго объема, в котором поддерживается постоянное парциальное давление исследуемого газа (кислорода), и измерением с помощью датчика парциального давления кислорода в ра бочей камере,. на основании которого вычисляют проницаемость пленки (коэф" Фициент диффузии) 21.Недостатком данного способа является необходимость откачки кислорода из рабочей камеры для поддержания постоянства перепада парциального давления кислорода в процессе измерений и подготовки системы к измерениям.Цель изобретения - упрощение способа.Поставленная цель достигается тем, что осуществляют создание перепада парциального давления кислорода и оп-. ределение количества прошедшего через пленку кислорода, причем обе операции существляют одновременно с помощью пористого электрохимического рлектрода, на внешнюю поверхность которого накладывают исследуемую пленку, а величину кислородопроницаемости определяют 1 то зависимостиК ваайж6юБ Р Оз 1- Ргде Р - кислородопроницаемость,мф/с. Я;К - постоянная величина, в которую входят физико-химическиеконстанты, мз/к;8 - толщина пленки, и;В - площадь пленки, м т;Э - ток, вырабатываемый электрохимическим электродом, А;Р 01 - парциальное давление кислорода с внешней стороны пленки, не граничащей с электродом, Н/м; 5Р 0 - парциальное давление кислорода в области между пленкой и электродом, определяе-мое пр калибровочной зависимостивеличины тока от парциа льного давления кислородадля открытого электрода,н/,мНа фиг. 1 представлен вариант конструктивного выполнения устройства 15по предлагаемому способу измерения;на фиг, 2 - калибровочная зависимостьтока от парциального давления открытого электрода.Устройство содержит цилиндрический 2 д)кбрпус 1 из органического стекла, вкотором размещены электрохимическийэлектрод 2, ионообменная прокладка 3и вспомогательный электрод 4. К электроду 2 крышкой 5 плотно прижата иссле дуемая пленка б. Выводы электродовэлектрически соединены с измерительньм прибором 7. Электрохимическийэлектрод 2 для придания ему пористойструктуры выполнен путем нанесениясеребра гальваническим способом натонкую медную сетку. В качестве .вспомогательного электрода использовансвинец. Электролитом служит 25-ныйводный раствор КОН. В качестве измерительного прибора использован микроамперметр типа Ф 140.Кислород, диффундируя через полимерную мембрану б, попадает на электрод 2, где происходит потребление кислорода вследствие:его восстановления 40в результате реакцииО, + 2 Н 0 + 4 е - 40 Й,одновременно происходит растворениеанода:2 Рв + 40 Й - 4 е 2 Рв (ОН),45в результате чего через измерительныйприбор течет ток, величина которогопропорциональна количеству кислорода,достигающего серебряный электрод,д = (;)и Б, е, (1) 59где и - число электронов, необходимыхдля электрохимического восстановления одной молекулы кислорода;И в число Авогадро, мол 1 55е - заряд электрона, К;Я - поток кислорода через мембрану, достигающий электрода иучаствующий в реакции,моль/см.с.49В стационарных условиях поток кислорода 1 равен потоку кислорода че-,рез мембрану, который на основаниизакона Фика равенЯ = Р(Р 1 0 - Р 0 ), (2) 653 Чо где Я - поток кислорода через мембрануЧ, - объем одной грам-молекулы газза в нормальных условиях, мПриравнивая правые части уравнений (1) и (2), получаем выражение (3) .-.ЮК юлю8 Р О- Р О(3) ,где К = д- = 5,8116 м /К.Ч.9 зи НА .еВеличину Р 0 , представляющую собой парциальное давление кислорода вблизи поверхности электрода при постоянном потоке кислорода 9, который определяет величину тока д, вырабатываемого электродом, определяют по калибровочной зависимости тока д.от парциального давления кислорода для открытого электрода, поверхность которого не закрыта пленкой (фиг. 2), и получаемой экспериментально один раз для каждого электрода.Таким образом, определение газопроницаемости по данному способу заключается в следующем. После наложения исследуемой пленки на электрохимический электрод в камеру над ней вводится газ с известным содержанием кис-: лорода, например атмосферный воздух. через 20-30 мин после стабилизации тока измеряется его величина. По величине тока, Р 0 Ги 8 на основании выражения (3) и кривой на фиг. 2 рассчитывается Р.Например, для полимерной полиэтиленовой пленки при 0= 3,110 м, 8 = 2,710"4 М, Р О = 2,1 10 фй/м величина тока, вырабатываемого электродом, равна д = 7,410 А. На основании фиг. 2 Р 0= 9 10 ф Н/м , а на основании уравнения (3) Р =2,3 10 Ъ 1/с.Н. Это значение, а так-. же значение Р, полученные предлагаемьм способом для пленок полистирола и полипропилена, согласуются со справочными данилин.Использование предлагаемого изобретения позволяет сократить затраты на определение кислородопроницаемости материалов.Формула изобретенияСпособ определения кислородопроницаемости материалов, заключающийся в создании перепада парциального давления кислорода, прошедшего через пленку иэ исследуемого материала,и определении количества кислорода, прошедшего через пленку, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью упрощения способа, создание перепада давлений и измерение количества прошедшего через пленку кислорода осуществляют одновременно с помощью пористого электрохимического электрода, на внешнюю989390 Составитель А; Кощеевелова Техред И, Гергель Корректор Г. Решетник Редакто Подписноенного комитета СССРтений и открытийРаушская наб., д. 4 Тираж 87 ВНИИПИ Государс по делам изо 3035, Иосква, Ж аказ 11113/б лиал ППП Патент, г. Ужгород,-ул Проектная, 4 поверхность которого накладывают исследуемую пленку, а величину кислородопроницаемости Р определяют по зависимости 6 аРК- ., мсН, 5В . Р 101- Р 1 О 1 где К - постоянная величина, в которую входят Физико-химическиеконстанты, мЗ/К;- толщина пленки, м 1 108 - площадь пленки, мт;д - ток, вырабатываемый электрохимнческнм электродом, А;Р О - парциональное давление4кислорода с внешней стороны пленки, не граничащей с электродом,Н/м 1 Р Я - парцнальное давление ккслорода в области междупленкой и электродсм,определяемое по калибровочной зависимости вели.чины тока от парциально".го давления кислородадля открытого электрода, Н/мз,фИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе,1. Шаповал Г,.С. Определение прони-цаемости полимерных пленок. - ф.Завод"ская лаборатория, т. 35, 1969, 9 2;с. 201"202.2 Ройтлингер С.А,Проницаемость пОлимерных материалов. М., фХимия,1974, с. 243 (прототип) .