Способ определения степени отверждения термореактивных карбамидои фенолформальдегидных смол

Способ определения степени отверждения термореактивных карбамидои фенолформальдегидных смол

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области производства и переработки термореактивных карбамидеи фенолформальдегидных смол. Изобретение позволяет повысить точность и уменьшить продолжительность определения степени отверждения термореактивных карбамидеи фенолформальдегидных смол за счет определения степени отверждения по относительной убыли связанного растворител я в отвержденной смоле, которую рассчитывают по формуле X - ЮО % , где X - степень Пг верждения смолы, %; п0 - содержание связанного растворителя в исходной смоле, приходящегося на 1 кг абсолютно сухой неотвержденной смолы, кг растворителя/кг сухой смолы; п0 - содержание связанного растворителя в отвержденной смоле, приходящегося на 1 кг сухой отвержденной смолы , кг растворителя/кг сухой смолы; пг - содержание связанного растворителя в полностью отвержденной смоле (гель-фракция), приходящегося на 1 кг сухой отвержденной смолы, кг растворителя/кг сухой смолы. Ё

союз соВетских социАлистических

РЕСПУБЛИК (5!)л 6 01 N 33/44

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4695726/05 (22) 25.05.89 (46) 30.07.92 Бюл. ¹ 28 (71) Московский лесотехнический институт (72) Н.С.Прокофьев, B.Â.Áåëèêoâ и А.Н,Обливин (56) Калинина Л.С., Моторина М,А., Никитина Н,И., Хачапуридзе M.À, Анализ конденсационных полимеров, М.: Химия, 1.984, с, 114 — 115. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ

ОТВЕРЖДЕНИЯ ТЕРМОРЕАКТИВНЫХ

КАРБАМИДО- И ФЕНОЛФОРМАЛЬДЕГИДНЫХ СМОЛ (57) Изобретение относится к области производства и переработки термореактивных карбамидо- и фенолформальдегидных смол.

Изобретение позволяет повысить точность и уменьшить продолжительность определения степени отверждения термореактивных

Изобретение относится к производству и переработке термореактивных карбамйдо- и фенолоформальдегидных смол, в частности к способам определения степени отверждения клеевых карбамидо- и фенолоформальдегидных смол, Цель изобретения — повышение точности и уменьшение продолжительности определения степени отверждения карбамидо- и фенолоформал ьдегидн ых смол, Для этого отвержденную смолу измельчают, отбирают фракцию 0,25 и подвергают вакуумной сушке в течение 1 ч при 353 К и давлении 0,1 кПа. Навеску подготовленной таким образом смолы, массой 200-500 10 кг помещают в герметичную капсулу, куда добавляют 200-500 10 кг растворителя.

После этого капсулу выдерживают в течение

„„ „„1751673 А1 карбамидо- и фенолформальдегидных смол за счет определения степени отверждения по относительной убыли связанного растворителя в отвержденной смоле, которую рассчитывают по формуле

np — пг

Х вЂ” 100 %, где Х вЂ” степень отпо пг верждения смолы, %; np — содержание связанного растворителя в исходной смоле, приходящегося на 1 кг абсолютно сухой неотвержденной смолы, кг растворителя/кг сухой смолы; no — содержание связанного растворителя в отвержденной смоле, приходящегося на 1 кг сухой отвержденной смолы, кг растворителя/кг сухой смолы; пг— содержание связанного растворителя в полностью отвержденной смоле (гель-фракция), приходящегося на 1 кг сухой отвержденной смолы, кг растворителя/кг сухой смолы.

30 мин при комнатной температуре, После этого произ одят непосредственное определение количества связанного раствори- (Я теля методом термогравиметрического анализа или низкотемпературной сканиру- 0, ющей калориметрии. При определении количества связанного растворителя методом

ТГА подготовленную навеску подвергают динамическому нагреву с заданным температурно-временным режимом (темп или скорость нагрева 0;1 — 10 С/мин) до 378 К и измеряется убыль (кривая TG) и скорость убыли массы (кривая DTG) навески (см. фиг, 2), : Количество связанного растворителя в испытуемом образце определяется по разности между количеством добавленного растворителя и количеством несвязанного растворителя, которое определяется

1751673

25

40 Г1 р и м е р 1. Определяют степень отверждения карбамидоформальдегидной смолы марки КФ-МТ, отвержденной при

100 С. Для этого отвержденную смолу измельчают, отбирают фракцию 0,25 и подвергают вакуумной сушке в течение 1 ч при

353 К и давлении 0,1 кПа, Навеску подготовленной смолы массой 315 10 кг помещают в герметичную ампулу, куда добавляют

390 10 6 кг. дистиллированной воды. После этого капсулу с увлажненным образцом смолы выдерживают в течение 30 мин при комнатной температуре. Затем помещают навеСку в тигель Q-дериватографа и подвергают динамическому нагреву со скоростью

2,5оС/мин до Т=378 К при чувствительности

TG=500 10 кг, DTG=500p К В результате

ТГА навески увлажненной смолы получают кривые Т, TG, DTG (см. фиг. 1). На кривой

DTG находят точку А. Затем абсциссу точки переносят на кривую TG (точка А ). Количество связанного растворителя определяют разностью между количеством добавленной воды и ординатой точки А.

55 убылью массы навески на участке кривой потери массы (TG), находящемуся между началом эксперимента и абсцйссой точки А, лежащей на кривой скорости потери массы (DTG) (cM. фиг. 1). Точка А соответствует на- 5 чалу снижения скорости убыли массы образца. На фиг. 1 представлены кривые TG.

DTG и Т (температуры).

При определении количества связанного растворителя методом ДСК подготовленную навеску помещают в камеру .дифференциального сканирующего калориметра, где охлаждают ее жидким азотом до температуры 223 К и затем подвергают динамическому нагреву до температуры 298 К со скоростью 5 — 10 К/мин, В результате получают кривую изменения теплоемкости смолы с растворителем от температуры, которая имеет эндотермический пик, соответствующий плавлению свободного растворителя (фазовый период первого рода, см, фиг. 2).

Площадь пика Sz пропорциональна количеству растворителя, который остался при контакте с испытуемой смолой в свободном состоянии. Количество связанного растворителя определяют по разности пло- . щадей пиков, фиксируемых интегратором

ДСК на калибровочной кривой для дистиллированной воды (S1), и кривой, полученной при испытании образца (Sz)

П1св=(т1 — S2} А, где А — опытный коэффициент, определенный при,тарировке прибора. п1св — птв-m1=-390 10 - 302 10 ==88 10

КГ, Затем определяют содержание связанного расворителя в отвержденном полимере, приходящееся на 1 кг абсолютно сухой отвержденной смолы

88 1 глсв 88 10 . кг растворителя ух 315 10 6 кг сухой смолы

Содержание связанного растворителя в исходной (неотвержденной) смоле и полностью отвержденной (гель-фракции) определяют аналогично, Для смолы КФ-MT эти величины составляют h,=0,377 кг растворителя/кг сухой смолы, hr=0,197 кг растворителя/кг сухой смолы, Степень отверждения определяют по зависимости

Х 100% 100% =550%

no — пг 0,3771 О, 197

Общая продолжительность определения степени отверждения составляет 2,1 ч.

Относительная погрешность определения степени отверждения в данном примере составила

При определейии степени отверждения методом экстракции относительная погрешность составляет 9-10%.

Пример 2, Определяют степень отверждения фенолоформальдегидной смолы

ЛЕС-4, отвержденной при 453 К. Для этого отвержденную смолу измельчают отбирают фракцию 0,25 и подвергают ее вакуумной сушке в течение 1 ч при 353 К и давлении 0,1 кПа. Навеску, подготовленной таким образом смолы, массой 500 . 10 кг помещают в . герметичную капсулу, куда добавляют

500 10 кг дистиллированной воды. После этого капсулу вместе с увлажненным образцом смолы выдерживают в течение 30 мин при комнатной температуре, помещают в камеру дифференциального сканирующего калориметра (ДСК), где охлаждают жидким азотом до 223 К и затем подвергают динамическому нагреву до 296 К со скоростью 5

К/мин. Количество связанной влаги определяют по разности площадей пиков, фиксируемых интегратором ДСК на калибровочной кривой (S1), и кривой полученной при испытании образца (S>} (см. фиг. 3): где А — опытный коэффициент. определяемый при тарировке прибора.

1751 б 73 где А — опытный коэффициент, определяемый при тарировке прибора.

Затем определяют содержание связанно 1 воды, приходящееся на 1 кг сухой отвер5 жденной карбамидоформальдегидной смолы д, = (д„— дщ )2 + (дпо + дп„)2 = (1 12 1 12 ) + (1 12 + 1 12 ) = 3 17 % 30

При определении степени отверждения методом экстракции относительная погрешность составляет 9 — 107, R р и м е р 3. Определяют степень отвер- 35 ждения карбамидоформал ьдегидной смолы, отвержденной при 393. К, Для этого отвержденную смолу марки КФ-MT измельчают, отбирают фракцию 0,25 и подвергают ее вакуумной сушке в течение 1,0 ч при 353 40

К и давлении 0.1 кПа. Навеску, йодготовленной таким образом смолы, массой 300 10 кг помещают в герметичную капсулу, куда добавляют 500 10 6 кг дистиллированной воды, После этого капсулу вместе с увлаж- 45 ненным образцом смолы выдерживают в течение 30 мин при комнатной температуре, помещают в камеру дифференциального сканирующего калориметра, где охлаждают жидким азотом до 223 К и затем подвергают 50 динамическому нагреву до 299 К со скоростью 10 к/мин.

Количество связанной влаги определяют по разности площадей пиков, фиксируемых интегратором ДСК на калибровочной 55 кривой (s1) и кривой, полученной при испытании образца (S2) п1св=(Я1 — S2)A=(55893 — 12525) 0,18 х х 10 8=78,05 106 кг, (1.13 + 1,13 ) = 3,20 %

Затем определяют содержание связанной воды, приходящееся на 1 кг абсолютно сухой отвержденной фенолоформальдегидHO.É CMOIlM гпсв 66,1 10

mcyx 600 . 10 — 6 кг сухой смолы

Содержание связанной воды в неотвержденной фенолоформальдегидной смоле и полностью отвержденной (гель-фракция) определяют аналогично, Для исследуемой смолы эти величины составляют п,=0,3437 кг растворителя/кг сухой смолы, пг=0,0812 кг растворителя/кг сух. смолы, Степень отверждения рассчитывают по зависимости г1о пЕ ° о 0,3437 - 0,1322 по пг 0 3437 0 0812

=80,6 %

Общая продолжительность определения степени отверждения 2,5 ч, Относительная погрешность определения степени отверждения в данном примере составила — С — Н 06 — (г m К ЯЗС ВОЯN78llll

mcyx 3 . 1 — 6 Kr cyxoA

Содержание связанной воды в неотвержденной карбамидоформал ьдегидной смоле и полностью отвержденной (гельфракции) определяют аналогично. Для данной смолы эти величины составляют кг . по=0,3771 — ; nr=-0,.1911 кг растворителя/кг кг сухой смолы.

Степень отверждения рассчитывают по зависимости по пЕ 0,3771 - 0,2602

Х вЂ” 100 % — и о п г 0,3771 О. 1911

= 62,8 %

Общая продолжительность определения степени отверждения составляет 3 ч.

Относительная погрешность определения степени отверждения в данном примере составила

При определении степени отверждения методом экстракции относительная погрешность составляет 9-10 .

Пример 4. Определяют степень отверждения карбамидоформальдегидной смолы марки КФЖ, отвержденной при 293 К. Для этого отвержденную смолу измельчают, отбирают фракцию 0,25 и подвергают вакуумной сушке в течение 1 ч при 353 К и давлении

0,1 кПа. Навескр подготовленной смолы, массой 252 10 кг помещают в герметичную ампулу, куда добавляют 290 10 кг

-6 дистиллированной воды, После этого капсулу с увлажненным образцом смолы выдерживают в течение 30 мин при комнатной температуре. Затем помещают навеску в тигель О-дериватографа и повергают динамическому нагреву со скоростью 2,5 С/мин до

7=378 К при чувствительности TG=200 10 кг, DTG=500,и V. В результате ТГА навески увлажненной смолы получают кривые Т, TG, DTG (см, фиг, 1), На кривой DTG находят точку А, затем абсциссу этой точки переносят на кривую

1751673

TG (точка А). Количество связанного растворителя определяют разностью между количеством добавленной воды и ординатой точки А . гпсв=гпв-п11=290 10 †2 . 10- =

-6, 6

=60 10 6 кг

Затем определяют содержание связанного растворителя в отвержденной смоле, приходящееся на 1 кг абсолютно сухой отвержденной смолы

mñâ 60 10

mcyx — 6 кг сухои смолы

Содержание связанного растворителя в исходной (неотвержден ной) смоле и полностью отвержденной смоле (гель-фракция) ,определяют аналогично, Для смолы КФЖ эти величины составляют по=-0,439 кг рля/кг сух, смолы, nr=0,091 кг растворителя/кг сухой смолы. Степень отверждения определяют по зависимости

Х = 100% 100% = го ПЕ, 0,439 0,238 по — nr 0,439 0,091

=87,7 %

Общая продолжительность определения степени отверждения составляет 2,1 ч, Пример 5, Определяют степень отверждения фенолоформальдегидной смолы марки СФЖ-3014, отвержденной при 423 К.

Для этого отвержденную смолу измельчают, отбирают фракцию 0,25 и подвергают вакуумной сушке в течение 1 ч при 353 К и давлении 0,1 кПа, Навескч подготовленной смолы массой 298 10 6 кг помещают в герметичную ампулу, куда добавляют 300 х х 10 кг дистиллированной воды. После это-ь го капсулу с увлажненным образцом выдерживают в течение 30 мин при комнатной температуре, Затем помещают навеску в тигель Q-дериватографа и подвергают динамическому нагреву со скоростью 2, 5 С/мин до Т=378 К при чувствител ьности

TG=200 10 кг, 0TG=500 р К В результате

ТГА нэвески увлажненной смолы получают кривые Т, TG, 0TG (см, фиг. 1); На кривой

DTG находят точку А, Затем абсциссу этой точки переносят на кривую TG (точка А ).

Количество связанного растворителя определяют разностью между количеством добавленной воды и ординатой точки А .

1т1св=me гп 1=300 10 =270 10 =

=30 10

Затем определяют содержание связанного растворителя в отвержденной смоле, приходящееся на 1 кг абсолютно сухой отвержденной смолы

5 — 0 1 кггоаствооитвлв

m 30

mcyx 298 10 6 кг сухои смолы

Содержание связанного растворителя в исходной (неотвержденной) смоле и полностью отвержденной смоле (гель-фракции) определяют аналогично, Для смолы СФЖ3014 эти величины составляют по=0,266 кг растворителя/кг сух. смолы, nr=0,078 кг растворителя/кг сухой смолы. Степень отверждения определяют по зависимости

Х = оо ПЕ ° о 0,266 0,101

Х= 100% =. — 100% =

20 "о nr 0 266 0 078

=87,8%

Общая продолжительность определения степени отверждения составляет 2,1 ч.

Формула изобретения

Способ определения степени отверждения термореактивных карбамидо- и фенолформальдегидных смол, включающий измельчение отвержденной смолы, обработку растворителем и термообработку, о тл ич а ю щи и с я тем, что, с целью повышения точности и уменьшения продолжительности измерения, в нэвеске отвержденной смолы определяют количество связанного растворителя, а степень отверждения смолы оценивают по относительной убыли связанного растворителя в отвержденной смоле и рассчитывают по формуле

X Г- 100% по пе и,— и

X — степень отверждения смолы, %; по — содержание связанного растворителя в исходной смоле, приходящееся на 1 кг абсолютно сухой неотвержденной смолы, кг растворителя/кг сухой смолы; п8 — содержание связанного растворителя в отвержденной смоле, приходящееся

50 на 1 кг сухой отвержденной смолы, кг растворителя/кг сухой смолы;

nr — содержание связанного растворителя в полностью отвержденной смоле (гельфракция), приходящееся на 1 кг сухой отвержденной смолч, кг растворителя/кг сухой смолы.