Способ определения количества кислорода и установка для его осуществления

Соеэ Советскик Соцнапистическик РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ ни 883705(51)М Кл 3 6 01 й 7/06 с присоединением заявкн Нов Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(71) Заявитель 4) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА КИСЛОРОДА И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯИзобретение относится к анализу кремнийорганических соединений, в частности к количественному определению величины поглощенного кислорода и индукционных периодов при окислении полиорганосилокаанов, 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 фС, при этом предусмотрено удаление низко молекулярных продуктов термоокислительной деструкции полимеров из зоны реактора. 20 25 Для осуществления этого способа используется установка, включающая реактор с навеской полимера, помещен ный в жидкостной термостат, циркуляционную систему, соединенную с реактором, и измерительно-компенсационную систему, соединенную с реактором и состоящую из 0 -образного ртутного,манометра и бюретки с кислородом 1Недостатками 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 суМЪарный объем реактора и соединенной сним систеью, что приводит к существенному понижению чувствительностиспособа и, наконец, отсутствие автоматической подачи кислорода в реактор и автоматической записи коли 5 чества кислорода, пошедшего на окисление полимера.Известен способ определения количества кислорода, поглощаемогокремнийорганическими полимерами приих окислении, путем нагрева навескиполимера в атмосфере кислорода приего постоянном парциальном давлениии измерения количества кислорода, по"шедшего на окисление.Известна также установка для осуществления этого способа, содержащая реакционную емкость с нагревателем, устройства подачи и измере-.коленом с нижней частью реакционной емкости, а вторым - с атмосферой, контрольно-измерительную и регистрирующую аппаратуру 2,Недостатками известных способа и установки являются проведение термоокислительной деструкции в присут- ствии 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. 0 На чертеже изображена установка для осуществления способа определения количества кислорода, общий вид.Установка содержит реакционную емкЬсть 1 с нагревателем 2 устройстр подачи и измерения количества кислорода, О -образный манометр 3, соединенный одним своим коленом 4 е нижней частью реакционной емкости, а вторым 5 - с атмосферой, контрольно-измерительную и регулирующую аппаратуру, охлаждаемую О -образную ловушку 6, соединенную своими коленами 7 и 8 с верхней и нижней частями реакционной емкости 1. бо 65 Цель изобретения - повышение точности определения за счет обеспечения полноты реакции окисления.Поставленная цель дотигается тем, что нагрев осуществляют при температуре 200-300 С, а в процессе окисления осуществляют непрерывное удаление продуктов термоокислительной деструкции.С целью повышения точности опре деления за счет удаления продуктов термоокислительной деструкции и подавления побочных реакций окисления, установка снабжена охлаждаемой О -образной ловушкой, соединенной Зо своими коленами с верхней .и нижней чаетями реакционной емкости, причем манометр снабжен разделительной мембраной, размещенной между 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 электромеханических клапанов, установленных на патрубках и соединенных с нижней частью реак" 45 ционной емкости и буферной емкостью, и электромеханического преобразователя сигналов, подключенного к электрическим контактам, клапанам и регистрирующему устройству. 50 Манометр 3 снабжен разделительноймембраной 9, размещенной между егоколенами 4 и 5, и электрическимиконтактами 10, установленными вовтором колене 5 манометра 3.Устройство подачи кислорода выполнено в виде баллона 11, соединенной с баллоном буферной емкости 12и маностата 13, подсоединенного к буферной емкости 12,Устройство измерения количествакислорода выполнено в виде дозирующей емкости 14 с патрубками 15 и16, двух электромеханических клапанов 17 и 18, установленных на патрубках 15 и 16 и соединенных с нижней .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.Способ определения количествакислорода реализуется следующим образом.Навеска 21 силоксанового полимера,например полидиметилсилоксана, полиметилтрифторпропилсилоксана, полиметилфенилсилоксана массой 0,15-0,20 г,помещается в реакционную емкость 1,нагретую до температуры 200-350 С,воздух эвакуируется через кран 22,и система заполняется кислородом.Исходное положение клапанов таково,что клапан 18 закрыт, а клапан 17открыт, контакты 10 при этом замкнуты. По мере окисления образца уменьшается объем кислорода в реакционной емкости 1, что приводит к изменению уровня жидкости в манометре 3.Контакты 10 размкаются и сигналпоступает в электромеханический преобразователь 19, где усиливается иподается на клапаны 17 и 18, причемтак, что вначале закрываешься клапан17, затем через интервал" - с открывается клапан 18. Кислород из дозирующей емкости 14, где поддерживается избыточное .давление на 10100 мм вод,ст. по сравнению с давлением в реакционной емкости 1, протекаетв последнюю,что приводит к изменениюуровня жидкости в манометре 3 и замыканию контактов 10, После 3,5-4,0 с,клапаны 17 и 18 автоматически переключаются, и система приходит в исходное состояние,Назначение буферной емкости 12 иманостата 13 заключается в обеспечении точно заданного избыточногодавления кислорода, поскольку вели"чина вводимой микропорции кислородаобусловлена величиной избыточногодавления и объема емкости 14. Предпочтительная величина вводимой микропорции кислорода равна 0,05 см припогрешности, в : 5 относительных.П р и м е р 1.0,2 г диметилсилоксанового полимера СКТ) с молеку883705 Количество поглощенного кислорода мп) при окислении 0,2 г полимера при температуремин 0,10 0,05 0,10 0,35 0,25 0,15 0,30 0,70 0,90 10 1,70 0,10 0,40 0,75 15 2,60 1,00 0,55 1,10 0,10 20 1,25Ф 1,35 0,70 3,45 0,15 25 1,б 0 0,85 1,70 4,40 5,20 0,20 30 1,85 0,95 1,85 0,25 Формула изобретения 1. Способ определения количествакислорода, поглощаемого кремнийорганическими полимерами при их окислении, путем нагрева навески поли- .мера в атмосфере кислорода при его постоянном парциальном давлении и измерения количества кислорода, пошедшего на окисление, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения за счет обеспечения полноты реакции окисления, нагрев ,осуществляют при темпе РатУРе 200-350 ф С,лярной массой 750 тыс. помешают вреакционную емкость при 280 С и проводят окисление.Результаты окисления каучука представлены в таблице,П р и м е р 2, 0,2 г метилфенилсилоксанового гомополимера (СКТМФ)с молекулярной массой 830 тыс. помещают в реакционную емкость при 280 Си проводят окисление.Результаты окисления каучука приведены в таблице.П р и м е р 3. 0,2 г метилтрифторпропилсилоксанового гомополимера(СКТФТ) с массой 870 тыс. помешаютв реакционную емкость при 280 цС ипроводят окисление,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 фС. Помимо этого, прецлагаемый способ по сравнению с существующими способами имеет следующие преимушествага) 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. Ре з ул ьт а ты оки сле ни я при ведены в таблице.П р и м е р 4. 0,2 г метилфенилсилоксанового гомополимера (СКТМФ) с молекулярной массой 830 тыс, помешают. в реакционную емкость и проводят окисление при 350 фС.Результаты окисления каучука приведены в таблице. П р и м е р 50,2 г метилтриф-.торпропилоксанового гомополимера(СКТФТ) с молекулярной массой 870 тыс.помещают в реакционную емкость при200 фС и проводят окисление.Результаты окисления каучука при 15 ведены в таблице. Предлагаемая установка за счетвведения ряда усовершенствований, касающихся подачи кислорода в реак.- ционную емкость, фиксирования изме .нения давления в ней, примененияклапанов, позволяет реализоватьпредложенный способПредложенный способ и установкамогут быть использованы для контроуо ля качества полимераПодписноекомитета СССРоткрытийушская,наб. д, 4 10211/64 Тираж 910 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Ра ал ППП фПатент ", г. Ужгород, ул. Проектна 2. Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что в процессе окисления осуществляют непрерывное удаление продуктов термоокислнтельной деструкции.3. Установка для осуществления способа по п. 1, содержащая реакционную емкость с нагревателем устройства подачи и измерения количества кислорода, 0 -образный манометр, соединенный одним коленом с нижней частью реакционной емкости, а вторым - с атмосферой, контрольно-изме-, рительную и регистрирующую аппаратуру, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности определений за счет удаления продуктов термоокислительной деструкции и подав- ления побочных реакций окисления, она снабжена охлаждаемой О -образной ловушкой, соединенной своими коленами с верхней и нижней частями реакционной емкости.4. Установка по и, 3, о т л и - ч а ю щ а я с я тем, что манометр снабжен разделительной мембраной, размещенной между его коленами, и электрическими контактами, установленными во втором колене манометра,5, Установка по и. 3, о т л ич а ю щ а я с я тем, что устройствоподачи кислорода выполнено в видебаллона, соединенной с баллоном буферной емкости, и моностата, подсоединенного к буферной емкости.б. Установка по и, 3-5, о т л ич а ю щ а я с я тем, что устройствоизмерения количества кислорода вы"полнено в виде дозирующей емкости спатрубками, двух электромеханкческихклапанов, установленных на патрубкахи соединенных с нижней частью реакционной емкости и буферной емкостью,15 и электромеханического преобразователя сигналов, подключенного к электрическим контактам, клапанам и регистрирующему устройству.Источники информации,Щ принятые во внимание при экспертизе1. Кузьминский А. С. и др. Окисление каучуков и резин, М., Госхимиздат, 1957, с. 252. "Промышпенность синтетическогокаучука", 1972, У 9, с, 10.