Способ определения количества формальдегида, выделяющегося при отверждении карбамидоформальдегидного связующего

 

Использование: исследование отверждения карбамидоформальдегидных смол. Сущность изобретения: навеску карбамидоформальдегидного связующего размещают в перфораторе, отверждают при нагревании, а анализ водного раствора формальдегида проводят перфораторным методом. 1 табл.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в способах исследования выделения формальдегида при отверждении карбамидоформальдегидного связующего.

Известен способ определения количества формальдегида, выделяющегося при отверждении карбамидоформальдегидного связующего, включающий операцию подготовки навески связующего и размещение последней в нагреваемую среду, улавливание формальдегида в водный раствор в процессе отверждения и анализ полученного раствора [1].

Известен также способ исследования выделения формальдегида при отверждении карбамидоформальдегидного связующего, включающий операцию подготовки навески связующего и размещение последней в нагреваемую среду, улавливание формальдегида в водный раствор в процессе отверждения и анализ полученного раствора [2].

Известное решение имеет следующие недостатки.

Количество определяемого формальдегида при применении метода продувки воздухом зависит от массы и толщины образца. В выбранном прототипе сорбированный массой и поверхностью отвержденной смолы формальдегид экстрагируется водой. Однако количество вымываемого таким образом формальдегида с одной стороны может быть занижено вследствие неполного проникновения воды в массу полимера и/или сорбции ее, а с другой стороны может быть завышено вследствие гидролиза, особенно при попытке увеличить температуру и продолжительность экстракции. За время экстракции формальдегида водой образец набирает дополнительно до 10 мас.%. Из этой величины и появления эластичности у образца ясно, что он набухает в воде, т.е. отвержденное связующее физико-химически взаимодействует с водой. При высушивании таких образцов наблюдается потеря ими массы в количестве 1-10% от начальной массы до погружения в воду, что свидетельствует об экстрагировании низкомолекулярной водорастворимой части, т.е. о происходящих явлениях гидролиза. Такое положение сильно затрудняет разработку конкретных режимов проведения экстракции и вносит значительную неуверенность в правильности проведенных изменений.

Образцы отвержденного связующего, погруженные в толуол, по условиям изобретения набирают дополнительно до 1,5% массы, это свидетельствует о приросте массы только за счет сорбции толуола отвержденным связующим. Это подтверждается полным восстановлением первоначальной массы образца при высушивании образца.

Таким образом ясно, что использование толуола вместо воды в качестве агента переноса выделяющегося формальдегида значительно улучшает условия такого переноса за счет большей инертности толуола к отвержденному связующему.

Другим существенным недостатком является необходимость взятия навески с малой массой в достаточно массивную и объемную колбу, что требует весов специальной конструкции или специальных приемов взвешивания, либо приводит к увеличению погрешности при взвешивании неопределенности в интерпретации результатов анализа.

При взвешивании колбы общей массой 100-500 г цена деления весов обычной конструкции составляет 10 мг, а аналитические весы без специальной переделки применить не представляется возможным. Для массы навески 0,1-0,2 г по прототипу эта величина составляет 10-5%, а для навески 9-15 г по предлагаемому изобретению 0,1-0,07%, что свидетельствует о значительном улучшении условий взвешивания.

За время 5-10 мин, что соответствует продолжительности нанесения навески и взвешивания по прототипу образец связующего теряет 4,5-9,0% массы. Потери массы образца по изобретению в процентном выражении за это же время обнаружить не удалось, что свидетельствует о значительном улучшении условий взвешивания.

Цель изобретения - улучшение условий проведения исследования за счет исключения погрешности при подготовке навески связующего и влияния возможного гидролиза отвержденного связующего.

П р и м е р 1. В круглодонной фарфоровой чашке взвешивали 5,0 г смолы КФМТ-15 (ТУ 6-06-12-88) с содержанием сухого остатка 66,0% на весах ВЛКТ-500 с точностью до 0,05 г. Добавляли в нее пипеткой 20%-ный раствор хлористого аммония из расчета 1% по сухим веществам. Затем массу перемешивали стеклянной палочкой и количественно переносили в круглодонную колбу 1 К-1-1000-45/40 тех. и заливали туда 600 см³ толуола (ГОСТ 5789-78). Колбу подсоединяли к прибору "перфоратор" и проводили измерение согласно ГОСТ 27678-88 перфораторным методом. В начальный период проведения экстракции при нагревании толуола происходило автоматическое отверждение смолы, а выделившийся формальдегид затем десорбировали с поверхности и из массы полимера и уносился парами толуола, как это предусмотрено по методике. Полученный по ней водный раствор анализировали обратным йодометрическим титрованием, как это описано там же. Расчет производили по следующим формулам": X₁= и X₂= , где Х₁ - количество выделившегося формальдегида на единицу массы товарной смолы, мг/г; Х₂ - то же на единицу массы абсолютно сухой смолы, мг/г; m - масса навески, г; V - разность объемов растворов натрия серноватистокислого, пошедших на титрование холостого и рабочего растворов пробы, см³; а - содержание сухого состава остатка в смоле, %.

В результате проведенных замеров получена величина V = 2,0 см³, а расчеты показали величины Х₁ = 1,2 мг/г и Х₂ = 1,8 мг/г.

П р и м е р 2. Выполняли по примеру 1, но брали навеску смолы КФМТ 15 массой 9,0 г. В результате получены величины: V = 4,0 см³; Х₁ = 1,3 мг/г; Х₂ = 1,9 мг/г.

П р и м е р 3. Выполняли по примеру 1, но брали навеску смолы КФМТ 15, массой 10,0 г. В результате получены величины: V = 3,4 см³, Х₁ = 1,0 мг/г, Х₂ = 1,5 мг/г.

П р и м е р 4. Выполняли по примеру 1, но брали навеску смолы КФМТ 15 массой 15,0 г. В результате получены величины: V = 5,6 см³, Х₁ = 1,1 мг/г, Х₂ = 1,7 мг/г.

Результаты экспериментов и результаты обработки их методами математической статистики приведены в таблице.

Результаты экспериментов по примерам 1-4.

П р и м е р 5. Выполняли по прототипу. В результате получены величины выделившегося формальдегида 0,26 мг/г товарной смолы и 0,37 мг/г абсолютно сухой смолы.

Из рассмотрения примеров 1-5 и результатов расчетов в таблицы видно, что по предложенному способу обнаруживается большее выделение формальдегида при отверждении карбамидоформальдегидного связующего, что связано с исключением погрешностей при подготовке навески (большая масса, полная экстракция из всего объема отвержденного полимера) и исключения возможного гидролиза отвержденного полимера.

Кроме того, видно, что в исследуемом интервале масс от 5 до 15 г результат практически не зависит от массы навески, а отклонения носят случайный характер. Показатель точности при этом имеет удовлетворительную величину в 5-6%.

Следующие два примера иллюстрируют возможность исследования выделения формальдегида при изменении состава связующего.

П р и м е р 6. Выполняли по примеру 1, но брали навеску 1,5 г связующего следующего состава: смола КФМТ 15 66,3%, NH₄Cl 0,7%, олеиновая кислота (ГОСТ 10475-75) - 33%.

В результате получены величины: V = =2,25 см³, Х₁ = 2,0 мг/г, Х₂ = 0,9 мг/г композиции.

П р и м е р 7. Выполняли по примеру 1, но брали навеску 15 г связующего следующего состава: смола КФМТ 15 32,7%, NH₄Cl 0,3%, олеиновая кислота 67%. В результате получены величины: V = 4,4 см³, Х₁ = 4,0 мг/г, Х₂ = 0,88 мг/г композиции.

Из приведенных примеров видно, что предлагаемый способ может быть использован для определения количества формальдегида, выделяющегося при отверждении карбамидоформальдегидного связующего с различным составом.

Дополнительно предлагаемый способ исследования выделения формальдегида может быть использован в разделах НИКР и ОКР, посвященных экологической безопасности производств, использующих в качестве связующего карбамидоформаль- дегидные связующие, а также при разработке новых составов карбамидоформальдегидных связующих.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ФОРМАЛЬДЕГИДА, ВЫДЕЛЯЮЩЕГОСЯ ПРИ ОТВЕРЖДЕНИИ КАРБАМИДОФОРМАЛЬДЕГИДНОГО СВЯЗУЮЩЕГО, включающий операцию подготовки навески связующего, размещения навески в нагреваемой среде, улавливание формальдегида в водный раствор и анализ полученного водного раствора, отличающийся тем, что, с целью улучшения условий проведения исследования, навеску связующего размещают в перфораторе, отверждают при нагревании, а улавливание формальдегида в водный раствор и последующий анализ формальдегида проводят перфораторным методом.

РИСУНКИ

Рисунок 1