Способ определения степени вулканизации полимера в латексных пенорезинах

(71) Московский ордена Трудового Красного Знамени институт тонкой хи- . мической технологии им.М.В.Ломоносова (53) 543.8(088.8)(56) 1. фКаучуки резинаф, 1976, В 10, с. 53-54.2. Труди международной конференции по каучуку и резине , М., фХимияф, 1971, с. 84-89(54)(57) 1 СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕ НИ ВУЛКАНИЗАЦЯИ ПОЛИИЕРА В ЛАТЕКСНЫХ ПЕНОРЕЗИНАХ путем видЕржки образцов в органическом растворителе, удаления из образцов избытка растворителя, взвешивания, набухания образцов, их сушки до.постоянной массы, взвешивания высушенных образцов и расчета степени набухания образцов по разнице масс набухших и сухих образцов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности н сокращения времени определений, выдерживают об,разцы в органическом растворителе 10- 20 мнн, избыток растворителя удаляют иэ образцов в течение 4-15 мин, а сушку осуществляют в течение 2-3 ч, при 80 90 С.2 е Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что удаление избытка растворителя иэ образцов осуществля- ф ют путем,их центрифугирования со ско ростью вращения 5-7 тыс.об./минудаления из образцов избытка растворителя, взвешивания набухших образцов, их сушки до постоянной массы,взвешивания высушенных образцов н 65 Изобретение относится к анализу резиновых материалов и может быть использовано для оценки качества готовно изделий иэ латексных пенореэин.Иэвестен способ определения степени вулканизации полимера в пористых резинах по величине объемного набухания, основанный на измерении линейных размеров набухших и высушенных , после набухания образцов. Способ заключается в том, что образцы пористой резины правильной цилиндрической Формы диаметром 20+2 мм и толщиной 0,6-2,2 мм помещают для набухания в. толуол. Через 24 ч их .извлекают, измеряют диаметр в двух взаимно перпендикулярных направлениях с точнос- тью до 0,5 мм, сушат в течение 24 ч и затем снова измеряют диаметры 11 .Недостатками указанного способа являются большая продолжительность 20 испытания (не.менее 48 ч) в применении к латексным пенорезинам, обладающим значительно меньшей жесткостью и плотностью по сравнению с пористыми резинами, высокая относитель ная погрешность, которая обусловлена сильной деформацией обраэцов.при набухании и последующем высушивании.Наиболее близким к предлагаемому по технологическим приемам и дости- З 0 гаемому эффекту техническим решениям, является способ определения степени вулканиэации полимера в резиновых материалах, основанный на измерении величины равновесного набуха.ния в органическом растворителе путем набухания образцов в избытке органического растворителя в течение 24 ч, удаления избытка растворителя с поверхности образцов с помощью фильтровальной бумаги или смыва нием в легколетучем растворителе, взвешивании набухшего Ми)и затем высушенного Мс) до постоянной массы образца. Величина равновесной степени набухания Цор ф" 4 ф испольМезуется для расчета степени вулканизации полимера по уравнению флориРенера 21.Недостатком способа являются егобольшая продолжительность, а в применении к пенореэинам - невозможность количественного учета массы растворителя, заполняющего поры.Цель изобретения - повышение точности и сокращение времени опредеде ний.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу определениястепени вулканизации полимера в латексных пенорезинах путем выдержки 60 образцов в органическом растворителе,расчета степени набухания образцов по разнице масс набухших и сухих образцов, выдержку образцов в органическом растворителе осуществляют в течение 10-20 мин, избыток растворителя удаляют из образцов в течение 4-15 мин, а сушку осуществляют в течение.2-3 ч при 80-90 фС.Удаление избытка растворителя из образцов осуществляют путем их центрифугирования со скоростью вращения 5-7 тыс.об./мин.Способ реализуется следующим образом.Образцы латексной пенорезины погружают в органический растворитель ,.л выдерживают в течение 10-20 мин, избыток растворителя, заполняющего поры, удаляют путем цвнтрифугирования образцов в закрытых ампулах в течение 4-15 мии при скорости вращения центрифуги 5-7 тыс.об./мин, после чего образцы сушат в воздушном термостате 2-3 ч при 80-90 С.Значительное сокращение времени достижения максимального поглощения растворителя в латексных пенореэинах обусловлено малой толщиной и сильно развитой поверхностью полимерных пленок, образующих стенки сообщающихся пор. Предлагаемый интервал времен набухання 10-20 мин) установлен на основании изучения кинетики набухання различных образцов пенореэины втс;пуоле при комнатной температуре табл.17.Центрифугирование набухших образцов пенорезины в предлагаемых условиях обеспечивает полное удаление избытка растворителя иэ пор, но не сопровождается удалением растворителя из полимерных пленок, образующих стЕнки пор, которые, благодаря малой толщине, обладают высоким сопротивлением сжатию. Проведение центрифугирования в ампулах с притертыми пробками предотвращает испарение растворителя. При временах центрифугирования, меньших 4 мнн и скоростях, меньших 5 тыс. об./мнн, не достигается полное удаление растворителя иэ пор, при значениях, больших 15 мин и 7 тыс.об/мин количество удаленного растворителя не увеличивается, но возникает опасность механического разрушения образца под действием центробежной силы.Увеличение точности определения степени равновесного набухания достигается благодаря стандартизации Условий испытания, отсутствию влияния форьи и размеров образца на результаты измерения. Сокращение времени сушки образцов латексной пенорезины после набухания и центрифугирования обусловлено высокой скоростью испарения растворителя из тонких полимерных1 О 12130 11 Обработка4 в Время набухания,мин его образца, мг асса набу 2 290 30.6 0 215 340 18 0 3 3стенок пор с сильно развитой поверхностью. Предлагаемые интервалы време-ни и температуры сушки установленына основании изучения кинетики процесса табл.2). Сушка при температуре выше 90 ф нежелательна из-эа возможных потерь массы образца вследствие термоокислительной деструкции.Сушка при температуре ниже 80 ф требует большей продолжительности.Л р и м е р 1. Из вулканизован-ной латексной пенореэины губки) вырезают образцы, в виде шайб диаметром20 2 мм и высотой 2-3 мм. Образцы оставляют для набухания в толуоле на24 ч (каждый образец в отдельном шн-. 15роком бюксе), после чего последовательно извлекают из. растворителя и .замеряют диаметры (Д) в двух взаимно перпендикулярньи йаправлениях с,точностью до +мм. Оставляют. образцы 2 Осушить в вытяжном шкафу на 24 ч, после чего снова замеряют диаметры (Дс), .Относительную степень объемного набухания рассчитывают по формулеГ 319 ое,"- м берут среднее из 25. двух значений Юов., рассчитанных повзаимно перпендикулярным диаметрамИз трех губок, отличающихся временем вулканизации, анализируют по 5образцов - результаты приведены втабл.3. Общее время определения сос- .тавляет 50 ч. Средняя относительнаяошибка измерения величины 9 зв составляет 4-.7, Расход анализируемогоматериала составляет примернапо Зг/5 Зобразцов массой около О,6 г/ на каждую губку, расход толуола - 250 мя;Образцы при набухании и, особенЙо, после высушивания сильно дефор, мируются, при извлечениииэ растворителя в сильно. набухшем состоянии. ,.часто рвутся работать приходится во :вредных условиях, поскольку с поверх-.ности измеряемого набухшего образцаинтенсивно испаряется растворитель. 45Величина ц,является косвеннойхарактеристикой степени вулкануузации,поскольку между .ней.и концентрацией ,поперечных связей в сетке вулканизатане существует корреляционного управ Оления.П р и м е р 2, Из вулканиэованнойлатексной пенореэины вырезают 5 ма 1 леньких образцов произвольной Формымассой 0,005-0,08 мг,ставят их вместе для набухания в 50 мп толуола на10 мин. Набухшие образцы последовательно извлекают из растворителя, переносят в ампулы для центрифугирования на сеточку, укрепленную в середине ампулы, закрывают притертой пробкой и помещают в ячейки лабораторнойнастольной центрифуги ЛНЦПроводят центрифугирование в течение 4 минпри скорости вращения 7 тыс.об/мин.Извлекают иэ центрифуги первую ампулу, открывают ее и включают секундо.мер, вынимают образец и взвешиваютна торсионных весах с точностью до+0,5 мг, фиксируя показания весовМ) через .30 с послеоткрывания ампулы. Аналогичным образом последовательно проводят измерение Ми остальнцх образцов. Сушат образцы в термостате 3 ч при 80 фС, определяют взвешиванием на торсионных весах массу Мс .и рассчитывают равновесйую степеньМ -Мнабухания Я =-В100, по которойфос помощью уравнения Флори-Ренера мокно рассчитать степень вулканиэацииполимера в латексной пенорезине,Получены значения 9 о :1/291 2/293 3/2%3 4/297 5/299 /9;) /р==295. Средняя относительная погреш-.,ность измерения величины составляет0,95.Примеры с 3 по 9 выполнены аналогично примеру 2, но отличаются условиями центрифугнрования образцов исведены в табл.4.Изприведенных данных видно, чтопредлагаевий способ определения степени вулканизацин полимера в латексных пенорезинах позволяет сократитьвремя определения в 15-20 раз и повысить точность в 5-9.разКроме того,способ позволяет сократить расходанализируемого материала .примерно в10 раз, расход растворителя примернов Б раэ, а также способствует улучшению условий труда.В табл.1 представлена кинетика набухания вулканизованных образцов ла-.тексной пенорезины в толуоле при 20 РС.Образцы отличаются составомплотностью, временем вулканизации,исходной. массой,1.В табл.2 дана кинетика сушки вулканизованных образцов латексной пенорезины после набухания в толуоле1012130 3 45 Обработка,Р Время набухания, мин Масса набухшего образца, мг 218 382 350 231 347 256 422 392 360 229 420 405 375 275 245 404 380 12 290 260 14 422 37 В . 30 В 271 381 16 403 310 277 18 423 280 309 20 278 60 421 405 380 309 279 Время достижения максимальной степени ПОГЛОЦ 4 ЕНИЯ растворителя,мин 10 16 18 Та бли ца 2 90 85 80 Температура сушки, о С/6 /с 0 8 302 2 303 3 Средняя относительная 0ошибка /а/с ф б 0,83 О,бб 0,73 0,59 1 Примечаниег При Ф=3 мин не достигается р Ч =5 тыс.об./мин Г становится =15 мин значения /Ою р в пре тельной ошибки.не изменяются. происходит механический разрыв Заказ 2751/54, Тираж 871 ВНЙЙП филиал ППП фПатент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 авнове ая сте ень на ухания Средняя относительная ошибка /йн/ер. Таблица 31 1 Степень объемного набухания в толуоле при 20 фС авновесно более 30 делах ср При М =7 обраэцо Подписное значение.Пр мин. При Ч", дней относитыс.об./мин