Способ определения количества кислорода и установка для его осуществления
Союз Советскик
Социалистических
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ о>883705 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 210579 (21) 2771306/23-26 (512м
6 01 к 7/06 с присоединением заявкн ¹
Государственный комитет
СССР но делам изобретений . и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 231181 Бюллетень ЙЯ43
Дата опубликования описания 231181 (53) УДК543. 8 (088. 8) (72) Авторы изобретения
И. A. Меткин, Н. A. Силина, Р. A. Иванов..— н В. Б. Корнилов с ..
I.
1 (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА КИСЛОРОДА
И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Изобретение 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 80-150оС, при этом предусмотрено удаление низкомоленулярных продуктов термоокислительной деструкции полимеров из зоны реактора.
Для 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 0 -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 суМЪ 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 коли15 чества кислорода, пошедшего на окисление полимера.
Известен способ определения количества кислорода, поглощаемого кремнийорганическими полимерами при
20 их окислении, путем нагрева навески полимера в атмосфере кислорода при
его постоянном парциальном давлении и измерения количества кислорода, пошедшего на окисление.
25 Известна также установка для осуществления этого способа, содержащая реакционную емкость с нагревателем, устройства подачи и измере-. ния количества кислорода, О -образ3Q ный манометр, соединенный . одним
883705 коленом с нижней частью реакционной емкости, а вторым — с атмосферой, контрольно-измерительную и регистрирукщую 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.
На чертеже изображена установка для осуществления способа определения количества кислорода, общий вид.
Установка содержит реакционную емкЬсть 1 с нагревателем 2 устройст р подачи и измерения количества кислорода, 0 -образный манометр 3, соединенный одним своим коленом 4 е нижней частью реакционной емкости, а вторым 5 - с атмосферой, контрольно-измерительную и регулирующую аппаратуру, охлаждаемую U -образную ловушку 6, соединенную своими коленами
7 и 8 с верхней и нижней частями реакционной емкости 1.
55 бо
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.
C целью повышения точности опре- 25 деления за счет удаления продуктов термоокислительной деструкции и подавления побочных реакций окисления, установка снабжена охлаждаемой
0 -образной ловушкой, соединенной 3О своими коленами с верхней и нижней чаСтями 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 разделительной мембраной 9, размещен ной между е го 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 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 . 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 количества кислорода реализуется следующим образом.
Навеска 21 силоксанового полимера, например полидиметилсилоксана, полиметилтрифторпропилсилоксана, полиметилфенилсилоксана массой 0,15-0,20г, 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 17 открыт, 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 разм»каются и сигнал поступает в электромеханический преобразователь 19, где усиливается и подается на клапаны 17 и 18, причем так, что вначале закрывается клапан
17, 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, протекает в последнюю,что приводит к изменению уровня 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 и маностата 13 заключается в обеспечении точно заданного избыточного давления кислорода, поскольку величина вводимой микропорции кислорода обусловлена величиной избыточного давления и объема емкости 14. Предпочтительная величина вводимой микропорции кислорода равна 0,05 см при погрешности, †: 5% относительных.
Пример 1. 0,2 г диметилсилоксанового полимера (СКТ) с молеку883705
Количество поглощенного кислорода (мп) при окислении 0,2 г полимера при температуре
Время, СКТ
280
СКТМФ
280
СКТМФ
350
СКТФТ
280
СКТФТ
200 мин
0,10
0,05
0,10
0,35
0,25
0,15
0,30
0,70
0,90
1,70
0,10
0,40
0,75
2,60
1,00
0,55
1,10
0,10
1,25
1,35
0,70
3,45
0,15
1,б0
0,85
1,70
4,40
5,20
0,20
1,85
0,95
1,85
0,25
Формула изобретения лярной массой 750 тыс. помещают в реакционную емкость при 280 С и проводят окисление.
Результаты окисления каучука представлены в таблице.
Пример 2. 0,2 г метилфенилсилоксанового гомополимера (СКТМФ) с молекулярной массой 830 тыс. помещают в реакционную емкость при 280 С и проводят окисление.
Результаты окисления каучука приведены в таблице.
Пример 3. 0,2 r метилтрифторпропилсилоксанового гомополимера (СКТФТ) с массой 870 тыс. помещают в реакционную емкость при 280оС и проводят 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 С.
Помимо этого, предлагаемый способ по сравнению с существующими способами имеет следующие преимуществами 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.
Результаты окисления приведены в таблице.
Пример 4. 0,2 г метилфенилсилоксанового гомополимера (СКТМФ) с молекулярной массой 830 тыс. помешают. в реакционную емкость и проводят окисление при 350 С.
Результаты окисления каучука приведены в таблице.
Пример 5 ° 0,2 г метилтриф торпропилоксанового гомополимера (СКТФТ) с молекулярной массой 870 тыс. помещают в реакционную емкость при
200 С и проводят окисление.
Результаты окисления каучука приведены в таблице.
Предлагаемая установка за счет введения ряда усовершенствований, касающихся подачи кислорода в реак.ционную емкость, фиксирования изме45 .нения давления в ней, применения клапанов, позволяет реализовать предложенный способ.
Предложенный способ и установка могут быть использованы для контро5p JIB качества полимера
1. Способ определения количества кислорода, 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 шийся тем, что, с целью повышения точности определения за счет обеспечения полноты реакции окисления, нагрев,осуществляют при температуре 200-350 С.
883705
Составитель A. Тарасов
Редактор П. Ортутай Техред И.Асталош Корректор Л. Бокшан
Заказ 10211/64 Тираж 910 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская.наб. д. 4/5
Филиал ППП "Патент ", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
2. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что в процессе окисления осуществляют непрерывное удаление продуктов термоокислнтель ной деструкции.
3. Установка для осуществления способа по п. 1, содержащая реакционную емкость с нагревателем устройства подачи и измерения количества кислорода, U -образный манометр, соединенный одним коленом с нижней частью реакционной емкости, а вторым — с атмосферой, контрольно-изме-, рительную и регистрирующую аппаратуру, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности определений за счет удаления продуктов термоокислительной деструкции и подав- ления побочных реакций окисления, она снабжена охлаждаемой 0 -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 и ч а ю щ а я с я тем, что устройство подачи кислорода выполнено в виде баллона, соединенной с баллоном буферной емкости, и моностата, подсоединенного к буферной емкости.
6. Установка по и. 3-5, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что устройство измерения количества кислорода выполнено в виде дозирующей емкости с патрубками, двух электромеханкческих клапанов, установленных на патрубках и 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 экспертизе
1. Кузьминский A. С. и др. Окисление каучуков и резин, М., Госхимиздат, 1957, с. 25 °
2. "Промышпенность синтетического каучука", 1972, У 9, с. 10.
